胶球清洗装置系统工作原理、设计特点与经济分析？
胶球清洗装置系统工作原理、设计特点与经济分析？电站凝汽器胶球清洗装置系统的工作原理、设备特点、技术可行性分析、经济可行性分析以及风险分析，证明了胶球清洗装置系统的设计是可行的，可以达到提高经济效益的目的。
凝汽器是核电站中凝汽式汽轮机设备的一个重要组成部分，其工作状态的好坏直接影响到汽轮发电机组的热经济性和可靠性。如果凝汽器钛管结垢，会导致机组真空度恶化，机组出力下降。安装胶球清洗系统，可以保证机组在运行时凝汽器的清洁度、换热效率，维持凝汽器的真空度，延长钛管使用寿命，提高经济效益。工程是三代机组，采用技术路线，建设2台1750MW核电机组，每台机组配置3个凝汽器，每个凝汽器配置两套胶球清洗装置系统，每套装置独立运行。
1胶球清洗装置工作原理
将胶球装入装球室内，通过胶球输送泵送入凝汽器循环冷却水进水管内，球随水流进入凝汽器进水室，扩散后胶球均匀地分布进入钛管，并被挤压通过钛管达到凝汽器的后水室，在这个过程中对钛管进行擦洗，使管内壁污垢随水流带出。随后胶球被循环水出水管上安装的收球网收集分离出来，通过收球网两侧出球管道，经胶球泵汇集到装球室。如此循环往复对凝汽器钛管实现连续清洗。
2胶球清洗装置系统流程图
3胶球清洗装置设备特点
该胶球清洗装置系统主要由收球网、胶球泵、装球室、二次滤网、胶球、分汇器、注球管道以及控制柜等组成。
3.1胶球清洗装置收球网
安装于凝汽器循环冷却水管路的出水管段上，它的作用是将经过的胶球从循环冷却水中分离出来，回收再循环。凝汽器循环冷却水管路的出水管是DN2800、衬胶5mm的管道，所以收球网也采用的相同规格，并且立式布置，法兰连接。正常工作时，收球网的水阻为2.7kpa。当水阻达到4.2kpa，胶球清洗装置系统会自动收球，然后进行反冲洗动作。当水阻达到5.0kpa，系统就报警，操作人员需要手动打开收球网，对其进行清洗。
3.2胶球清洗装置胶球泵
胶球泵布置在－13.700m标高层上，它的作用是使胶球从收球网中重新进入凝汽器。胶球泵的流量是28～43.3t/h，泵的扬程是12mH2O。采用宽流道、低转速的用胶球泵，既能提供足够动力又避免损伤胶球，特别适合连续运行。
3.3胶球清洗装置装球室
装球室布置在－13.700m标高层上，它的作用是加球、收球、换球以及观察胶球运行情况。形式是立式筒型。
3.4胶球清洗装置二次滤网
安装于凝汽器循环冷却水管路的进水管段上，除去可能堵塞凝汽器管子的杂质。的注球管连接到二次滤网壳体上面。
3.5胶球
胶球清洗装置在设计工况下，使用球的湿态直径比凝汽器钛管内径大1mm～2mm，且湿态比重和水相近。数量为凝汽器进水室管道数的10%左右。胶球须在水中保持良好的物理性能，保证长期浸泡不膨胀变形，以免堵塞或无法进入冷凝管。并且严格控制胶球的密度，保证胶球在水室垂直面上均匀分布，避免胶球飘浮于水面或沉入水室底部，影响清洗效果和收球率。正确选择胶球，可以确保不损伤管壁。的胶球直径为21mm，运行寿命为4周。
3.6胶球清洗装置分汇器
分汇器规格为DN80/80/80，每套清洗设备有4个分汇器。
3.7注球管道
注球管道规格为DN80，每个二次滤网上连接4根注球管。这样可以保证胶球的均匀分布，提高擦洗效果。
3.8胶球清洗装置控制柜
为了保证每套胶球清洗系统均能可靠独立运行，每套胶球清洗装置系统均配置了一套独立的就地控制柜系统。控制柜是胶球清洗系统中关键部件，关系到整个系统能否安全稳定地运行。
4胶球清洗装置系统运行
胶球清洗装置系统的运行方式有连续运行与间歇运行，的胶球清洗系统是连续运行。机组在正常运行条件下，正常投运胶球清洗系统能保持凝汽器冷却管洁净，通过选用合适的胶球和运行方式，能够保持冷凝器清洁系数在0.95以上(钛管)。5技术可行性分析
凝汽器采用海水直流供水冷却方式，凝汽器冷却管内壁可能产生的污垢主要包括:化学垢、泥沙垢、生物垢，及油类垢等。同等厚度的微生物垢层所形成的热阻是化学垢的5~10倍，而且其在海水中的生成速度相当的快。生物垢产生与水温、流速、水域环境有不同程度的关系，台山属南亚热带季风气候区，该地区有大量水产养殖业，凝汽器产生生物垢的可能性很大。化学垢、泥沙垢可以通过停机后人工清洗的方式短时清除。而生物垢和油垢是随水而生，必须采用在线清洗的方式，方能对生物垢和油垢可以在线有效的清除，保证机组运行期间冷凝管的洁净度。
凝汽器冷却管清洗方法主要包括在线胶球清洗和停机人工清洗。凝汽器在线胶球清洗方式相比人工清洗方法优势十分明显。胶球清洗装置系统在线运行可以在污垢形成初期清除掉凝汽器冷凝管壁上的微观污垢，保证运行的凝汽器始终保持管壁的高清洁，经济效益显著。在线胶球清洗可以避免核电大修时人工冲洗，节约了维修时间和费用。在线胶球清洗对凝汽器的钛管没有损害。
凝汽器管道内壁上容易形成水膜，根据有关数据显示，水膜对换热系数的影响甚至大于结垢对换热系数的影响。安装胶球清洗系统可以有效地破坏管壁上形成的水膜，提高换热系数。
采用直流供水冷却方式，冷却水直接取自海水。当地的水温直接影响核电机组出力。而水温越高时，胶球清洗装置系统对机组出力贡献越大，经济效益越为明显。这是因为当水温高时凝汽器运行在高背压区，微增曲线变化率大，胶球清洗提高凝汽器真空度，对微增出力的增加越为明显;而在水温低的凝汽器低背压，微增出力变化平缓，胶球清洗提高凝汽器真空度，对机组出力的贡献就是不是很明显。所以安装胶球清洗装置系统，夏季比冬季所获得的电厂收益更大。因此，地区水温偏高的更宜于安装胶球清洗系统。
胶球清洗装置技术在国内外大型火电机组中应用广泛，已经是成熟的技术。在国外核电机组中也已经成熟应用。因此，虽然在国内核电机组中虽然很少应用，但胶球清洗装置技术是可行的。
6经济可行性分析
安装胶球清洗装置系统是通过保持凝汽器的洁净度、整体换热系数，保证机组良好的真空度，提高机组出力。根据对同类型的机组调研，如果机组没有安装胶球清洗装置系统，运行一段时间后凝汽器洁净度系数高为0.85，如果安装胶球清洗系统后，保守估计洁净度系数可达到0.95。
凝汽器面积116500m2，循环水流量91.9m3/s，凝汽器中被循环水带走的热量2860800kJ/s。安装胶球清洗系统后，凝汽器洁净度提高，根据实际清洁系数数据，假设凝汽器洁净度系数从0.85提高到0.95，根据凝汽器热力学计算，凝汽器背压降低约0.2kPa，机组发电效率提高约0.15%。
两台机组，每台机组出力取1750MW，年运行小时数7000h，上网电价(税前)为0.38元/kW·h，同时，忽略由于水温低的冬季2个月收益。安装胶球清洗系统与不安装胶球清洗系统的经济比较，每年可增加的收益:1.750×106×0.15%×7000×5/6×0.38×2=11637500(元/年)以上估算结果比较保守，因为没有安装胶球清洗装置系统的机组，随时间机组凝汽器性能还会进一步恶化。在18个月的检修周期内，不可能进行人工清洗，则凝汽器性能的恶化会更显著。安装胶球清洗系统后仅仅是把凝汽器洁净系数保持到0.85就获得了很大的收益。
7胶球清洗装置风险分析
7.1胶球清洗装置运行风险
胶球清洗装置系统对机组运行的风险要小得多，机组运行时，胶球清洗装置可以运行也可以不运行。也就是，即便是胶球清洗系统出现问题，也不影响机组安全运行。当胶球清洗装置正常运行时，收球网在正常运行情况下，通常水阻为2.7kPa。当胶球清洗装置系统不运行时，凝汽器出水管上的收球网打开，收球网水阻可以忽略。在极端情况下，收球网可打开进行清洗，使其从循环水系统中解列，保证循环水系统的安全。因此，胶球清洗系统的设置对整个机组安全运行风险影响很小。
7.2胶球清洗装置设备风险
如果胶球清洗设备运行不好，可以不投运，影响经济运行，但不影响安全运行。胶球清洗设备运行不好，主要表现在:收球率低，收球网卡球、凝汽器被堵、胶球水泡后体积膨胀等。这些问题主要原因在于供应商的设备质量，如胶球的密度、体积膨胀率、寿命，收球网的防腐材料、防腐措施、控制。因此，设备风险完全可以通过对供应商的严格要求来控制。
总之，配置胶球清洗装置系统的设计是可行的，并且有效地降低了凝汽器的端差，提高了真空，实现了不停机连续地清洗，延长了钛管的使用寿命，提高了经济效益。
