CN110542344B - 一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统，包括凝汽器和外管道，外管道内部固定安装锥型网筛，锥型网筛活动连接旋转网筒，旋转网筒的外侧壁上固定设有回转支承，且回转支承上设有与齿轮驱动装置啮合的支承外圈，旋转网筒为曲线式结构，其出口端位于冷却管的进水口端。胶球以及水流均从锥型网筛的一端通入，从另一端排入到旋转网筒内，由于旋转网筒在齿轮驱动装置的带动下可以在外管道内径向转动，当旋转网筒入口端转动时，其出口端在自转的同时，还会绕着入口端的中心轴线公转，因此当胶球在水流的推动下从旋转网筒出口端排出时能够均匀的进入到凝汽器内的冷却管中。

Description

一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统

技术领域

本发明涉及凝汽器在线清洗技术领域，具体为一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统。

背景技术

凝汽器是火力发电厂中关键的热交换设备。在热交换过程中，冷凝管内外温度差很大，管内容易形成较厚的水垢，这些水垢是由生物粘泥、泥垢、大量钙镁例子析出的盐分或者是水中含有的杂质等构成。为了解决冷凝管内污染的问题，目前最普遍使用的是胶球在线清洗的技术。该技术可以在汽轮机不停机的状态下对冷凝管进行在线清洗，极大的提升了火电厂的发电量。

在使用该技术后发现，胶球跟随水流进入冷却管。但目前统计来看，胶球更多的进入了冷凝管矩阵的中间部分冷却管中，而周围的冷却管，胶球进入量少，甚至没有，这就导致了中间冷却管过度清洗，而周边冷却管清洗不彻底或没有清洗到的情况。总之，凝汽器的换热性能和效果没有得到根本性改善。

冷凝管清洗不均匀、清洗效果差的主要原因是传统胶球清洗装置通过胶球泵输送胶球时，胶球数量通常仅为冷却管数量的7％-10％由于胶球输送管道直径有限，上述胶球分布在整个胶球清洗装置的循环管路内，不可能在同一瞬间进入凝汽器入口并完全均匀扩散开来。实际上同一瞬间进入凝汽器冷凝管入口的胶球数量很少，通常只有投放胶球总量的30％左右，也就是冷凝管数量的3％左右。因此每次只有不到3％的冷凝管被清洗，而这些得到清洗的冷凝管一般位于凝汽器最有利的部位(即凝管矩阵的中间位置)，而且即使胶球清洗装置长时间运行，也只有这部分冷凝管被重复清洗，而凝汽器中的大部分的冷凝管长期得不到清洗。

近年来，100％投球率被重视和利用，但同样由于输球管道直径限制，全部胶球需要一定时间方能完全进入凝汽器，胶球数量的大幅度增加，所有胶球进入凝汽器的时间也同步增加，当这一时间差超过胶球流经冷却管内的时间时，投球率增加的效果便不复存在，这一点已经得到现场实验的验证。因此，冷凝管清洗不均匀、不彻底的现象并未因投球率的大幅提高而得到根本的改变。

例如一台负荷率为90％、年运转5500h、功率为680MW的机组凝汽器结垢达到0.5mm厚的时候，会使发电时的用煤损耗不断升高，每年的耗煤量将增加三万余吨，若将煤价按照500元1吨计算，其增加的成本为1800多万元。假如水垢的厚度达到1mm的时候，煤量的耗损就可以达到50000t左右，发电出力下降10％左右，因此凝汽器的清洁率决定着汽轮机背压，从而决定了机组的经济性和污染物的排放量。为此我们提出一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统，包括凝汽器和外管道，凝汽器与外管道之间连通，凝汽器内部矩阵设置有冷却管，所述外管道内部固定安装锥型网筛，所述锥型网筛朝向凝汽器的一端通过轴承活动连接旋转网筒，所述旋转网筒的外侧壁上固定设有回转支承，且回转支承上设有与齿轮驱动装置啮合的支承外圈，齿轮驱动装置安装在外管道的内壁上，齿轮驱动装置驱动支承外圈转动并带动旋转网筒在外管道内转动，所述旋转网筒为曲线式结构，其出口端位于冷却管的进水口端。

优选的，所述凝汽器和外管道之间固定设置有环形滑轨，所述环形滑轨通过螺栓固定安装在凝汽器进水口端的外侧；环形滑轨的截面为T型结构，其外侧壁与凝汽器进水口端的外侧壁之间形成U型的滑槽，所述滑槽内滑动卡接有多个支撑球架，所述支撑球架安装在旋转网筒上，环形滑轨的外侧壁同时与外管道一端的外侧壁固定连接。

优选的，所述支撑球架由支架和滚动球构成，支架的一端与旋转网筒的出口端固定连接，位于旋转网筒的出口端上固定套接有出口端环，所述出口端环的侧壁通过螺钉固定连接支架，所述支架的另一端上活动套接滚动球，所述滚动球滚动卡接在滑槽内。

优选的，所述锥型网筛的两端分为两种大小口径的端口，大口径的端口位于远离凝汽器的一端，小口径的端口位于靠近凝汽器的一端。

优选的，所述小口径的端口内侧壁上固定安装有轴承，所述轴承的内圈与小口径的端口连接，轴承的外圈与连接环的一侧固定连接，所述连接环的另一侧通过螺栓与回转支承固定连接，连接环的截面为L型结构，且连接环固定安装在旋转网筒的外侧。

优选的，所述回转支承由支承内圈和支承外圈构成，所述支承外圈的侧壁与连接环固定连接，支承外圈内侧转动安装有支承内圈，所述支承内圈通过金属板固定连接齿轮驱动装置。

优选的，所述齿轮驱动装置由机架、主动齿轮和电机构成，所述机架固定安装在外管道上，且机架与支承内圈之间通过金属板连接，所述机架为U型结构，其通过转轴固定安装有主动齿轮，所述转轴的一侧固定连接电机的驱动端，所述电机安装在机架上，所述主动齿轮与支承外圈之间相互啮合。

优选的，所述旋转网筒的两端分别套接有入口端环和出口端环，所述入口端环活动插接在小口径的端口内，旋转网筒上若干网孔，且旋转网筒外表面轴向分布有多个水流导向翅，所述水流导向翅为与旋转网筒曲率一致的弧形板结构；所述出口端环的口径小于凝汽器进水口端的口径。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

胶球以及水流均从锥型网筛的一端通入，从另一端排入到旋转网筒内，由于旋转网筒在齿轮驱动装置的带动下可以在外管道内径向转动，并且旋转网筒自身为曲线结构，当旋转网筒入口端转动时，其出口端在自转的同时，还会绕着入口端的中心轴线公转，并且旋转网筒出口端的转动范围与凝汽器的截面范围一致，因此当胶球在水流的推动下从旋转网筒出口端排出时能够均匀的进入到凝汽器内的冷却管中，保证冷却管在胶球清洗过程中能够得到均匀的清洗；

旋转网筒出口端在公转时，其外侧的支撑球架依次在滑槽内滚动，其中滚动球采用尼龙MC材质，具有很好的耐磨性。采用支撑球架可使得旋转网筒在转动过程中，其输出胶球的一侧能够稳定转动，保证胶球能够稳定、均匀的排出；

通过轴承分别连接锥型网筛和旋转网筒，能够实现旋转网筒的入口端自由转动，并且与支撑球架配合，使得旋转网筒的两端均得到支撑；

由于水流导向翅具有弧度，从锥型网筛和旋转网筒的网孔中排出的水流与水流导向翅接触，水流的流向与水流导向翅表面会形成一定夹角，从而可以推动旋转网筒转动，该转动方向与齿轮驱动装置驱动的方向一致。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明局部剖视图；

图3为本发明图2中A处放大图；

图4为本发明中外管道立体结构示意图；

图5为本发明中外管道内部结构剖视图；

图6为本发明图5中B处放大图；

图7为本发明中锥型网筛和旋转网筒结构立体结构示意图；

图8为本发明中锥型网筛和旋转网筒结构主视图；

图9为本发明中齿轮驱动装置结构示意图；

图10为本发明中旋转网筒和支撑球架立体结构示意图；

图11为本发明中旋转网筒和支撑球架的主视图；

图12为本发明中旋转网筒和支撑球架的侧视图；

图13为本发明中旋转网筒内部结构示意图。

图中：1凝汽器、101冷却管、2外管道、3环形滑轨、301滑槽、4锥型网筛、401轴承、5旋转网筒、501水流导向翅、502入口端环、503出口端环、504连接环、6支撑球架、61支架、62滚动球、7齿轮驱动装置、71机架、72主动齿轮、73电机、8回转支承、81支承内圈、82支承外圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-13，本发明提供一种技术方案：一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统，包括凝汽器1和外管道2，凝汽器1与外管道2之间连通，凝汽器1内部矩阵设置有冷却管101，外管道2内部固定安装锥型网筛4，锥型网筛4朝向凝汽器1的一端通过轴承401活动连接旋转网筒5，旋转网筒5的外侧壁上固定设有回转支承8，且回转支承8上设有与齿轮驱动装置7啮合的支承外圈82，齿轮驱动装置7安装在外管道2的内壁上，齿轮驱动装置7驱动支承外圈82转动并带动旋转网筒5在外管道2内转动，旋转网筒5为曲线式结构，其出口端位于冷却管101的进水口端，胶球以及水流均从锥型网筛4的一端通入，从另一端排入到旋转网筒5内，由于旋转网筒5在齿轮驱动装置7的带动下可以在外管道2内径向转动，并且旋转网筒5自身为曲线结构，当旋转网筒5入口端转动时，其出口端在自转的同时，还会绕着入口端的中心轴线公转，并且旋转网筒5出口端的转动半径与凝汽器1的截面半径一致，因此当胶球在水流的推动下从旋转网筒5出口端排出时能够均匀的进入到凝汽器1内的每一根冷却管101中，保证冷却管101在胶球清洗过程中能够得到均匀的清洗。

请参阅图3，凝汽器1和外管道2之间固定设置有环形滑轨3，环形滑轨3通过螺栓固定安装在凝汽器1进水口端的外侧；环形滑轨3的截面为T型结构，其外侧壁与凝汽器1进水口端的外侧壁之间形成U型的滑槽301，滑槽301内滑动卡接有多个支撑球架6，支撑球架6安装在旋转网筒5上，环形滑轨3的外侧壁同时与外管道2一端的外侧壁固定连接。

支撑球架6由支架61和滚动球62构成，支架61的一端与旋转网筒5的出口端固定连接，位于旋转网筒5的出口端上固定套接有出口端环503，出口端环503的侧壁通过螺钉固定连接支架61，支架61的另一端上活动套接滚动球62，滚动球62滚动卡接在滑槽301内。

旋转网筒5入口端自转，其出口端在自转的同时，还会绕着入口端的中心轴线公转，旋转网筒5出口端在公转时，其外侧的支撑球架6依次在滑槽301内滚动，其中滚动球62采用尼龙MC901材质，具有很好的耐磨性。采用支撑球架6可使得旋转网筒5在转动过程中，其输出胶球的一侧能够稳定转动，保证胶球能够稳定、均匀的排出。

请参阅图5-8，锥型网筛4的两端分为两种大小口径的端口，大口径的端口位于远离凝汽器1的一端，小口径的端口位于靠近凝汽器1的一端。胶球以及水流均通过外管道2排入到锥型网筛4内，外管道2和锥型网筛4之间采用焊接方式连接，锥型网筛4上分布有均匀的网孔，该网孔的口径小于胶球直径，使得胶球能够从锥型网筛4的大口径的端口进入，然后集中从小口径的端口排入到旋转网筒5内。

锥型网筛4上小口径的端口内侧壁上固定安装有轴承401，轴承401的内圈与锥型网筛4上小口径的端口连接，轴承401的外圈与连接环504的一侧固定连接，连接环504的另一侧通过螺栓与回转支承8固定连接，连接环504的截面为L型结构，且连接环504固定安装在旋转网筒5的外侧。通过轴承401分别连接锥型网筛4和旋转网筒5，能够实现旋转网筒5的入口端自由转动，并且与支撑球架6配合，使得旋转网筒5的两端均得到支撑。

回转支承8由支承内圈81和支承外圈82构成，支承外圈82的侧壁与连接环504固定连接，支承外圈82内侧转动安装有支承内圈81，支承内圈81通过金属板固定连接齿轮驱动装置7。

请参阅图7-9，齿轮驱动装置7由机架71、主动齿轮72和电机73构成，机架71固定安装在外管道2上，且机架71与支承内圈81之间通过金属板连接，机架71为U型结构，其通过转轴固定安装有主动齿轮72，转轴的一侧固定连接电机73的驱动端，电机73安装在机架71上，主动齿轮72与支承外圈82之间相互啮合。

支承内圈81与旋转网筒5之间不发生接触，通过将支承内圈81与机架71直接用金属板连接，能够进一步保证旋转网筒5转动的稳定性。当电机73启动时，带动主动齿轮72转动，而与主动齿轮72啮合的支承外圈82随之转动，由于支承外圈82固定连接旋转网筒5，因此实现旋转网筒5的转动。

旋转网筒5的两端分别套接有入口端环502和出口端环503，入口端环502活动插接在锥型网筛4上小口径的端口内，旋转网筒5上若干网孔，且旋转网筒5外表面轴向分布有多个水流导向翅501，水流导向翅501为与旋转网筒5曲率一致的弧形板结构；出口端环503的口径小于凝汽器1进水口端的口径。由于水流导向翅501具有弧度，从锥型网筛4和旋转网筒5的网孔中排出的水流与水流导向翅501接触，水流的流向与水流导向翅501表面会形成一定夹角，从而可以推动旋转网筒5转动，该转动方向与齿轮驱动装置7驱动的方向一致。

工作原理：凝汽器在线清洗时，胶球以及水流均通过外管道2排入到锥型网筛4内，锥型网筛4上分布有均匀的网孔，该网孔的口径小于胶球直径，使得胶球能够从锥型网筛4的大口径的端口进入，然后集中从小口径的端口排入到旋转网筒5内，一部分水流能够通过网孔直接排入到旋转网筒5和凝汽器1的冷却管101内；当电机73启动时，带动主动齿轮72转动，而与主动齿轮72啮合的支承外圈82随之转动，由于支承外圈82固定连接旋转网筒5，因此实现旋转网筒5的转动，由于旋转网筒5自身为曲线结构，当旋转网筒5入口端转动时，其出口端在自转的同时，还会绕着入口端的中心轴线公转，并且旋转网筒5出口端的转动范围与凝汽器1的截面范围一致，因此当胶球在水流的推动下从旋转网筒5出口端排出时能够均匀的进入到凝汽器1内的每一根冷却管101中，保证冷却管101在胶球清洗过程中能够得到均匀的清洗。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统，包括凝汽器(1)和外管道(2)，凝汽器(1)与外管道(2)之间连通，凝汽器(1)内部矩阵设置有冷却管(101)，其特征在于：所述外管道(2)内部固定安装锥型网筛(4)，所述锥型网筛(4)朝向凝汽器(1)的一端通过轴承(401)活动连接旋转网筒(5)，所述旋转网筒(5)的外侧壁上固定设有回转支承(8)，且回转支承(8)上设有与齿轮驱动装置(7)啮合的支承外圈(82)，齿轮驱动装置(7)安装在外管道(2)的内壁上，齿轮驱动装置(7)驱动支承外圈(82)转动并带动旋转网筒(5)在外管道(2)内转动，所述旋转网筒(5)为曲线式结构，其出口端位于冷却管(101)的进水口端；

所述凝汽器(1)和外管道(2)之间固定设置有环形滑轨(3)，所述环形滑轨(3)通过螺栓固定安装在凝汽器(1)进水口端的外侧；环形滑轨(3)的截面为T型结构，其外侧壁与凝汽器(1)进水口端的外侧壁之间形成U型的滑槽(301)，所述滑槽(301)内滑动卡接有多个支撑球架(6)，所述支撑球架(6)安装在旋转网筒(5)上，环形滑轨(3)的外侧壁同时与外管道(2)一端的外侧壁固定连接；

所述旋转网筒(5)的两端分别套接有入口端环(502)和出口端环(503)，所述入口端环(502)活动插接在小口径的端口内，旋转网筒(5)上若干网孔，且旋转网筒(5)外表面轴向分布有多个水流导向翅(501)。

2.根据权利要求1所述的一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统，其特征在于：所述支撑球架(6)由支架(61)和滚动球(62)构成，支架(61)的一端与旋转网筒(5)的出口端固定连接，位于旋转网筒(5)的出口端上固定套接有出口端环(503)，所述出口端环(503)的侧壁通过螺钉固定连接支架(61)，所述支架(61)的另一端上活动套接滚动球(62)，所述滚动球(62)滚动卡接在滑槽(301)内。

3.根据权利要求1所述的一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统，其特征在于：所述锥型网筛(4)的两端分为两种大小口径的端口，大口径的端口位于远离凝汽器(1)的一端，小口径的端口位于靠近凝汽器(1)的一端。

4.根据权利要求1所述的一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统，其特征在于：所述小口径的端口内侧壁上固定安装有轴承(401)，所述轴承(401)的内圈与小口径的端口连接，轴承(401)的外圈与连接环(504)的一侧固定连接，所述连接环(504)的另一侧通过螺栓与回转支承(8)固定连接，连接环(504)的截面为L型结构，且连接环(504)固定安装在旋转网筒(5)的外侧。

5.根据权利要求4所述的一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统，其特征在于：所述回转支承(8)由支承内圈(81)和支承外圈(82)构成，所述支承外圈(82)的侧壁与连接环(504)固定连接，支承外圈(82)内侧转动安装有支承内圈(81)，所述支承内圈(81)通过金属板固定连接齿轮驱动装置(7)。

6.根据权利要求5所述的一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统，其特征在于：所述齿轮驱动装置(7)由机架(71)、主动齿轮(72)和电机(73)构成，所述机架(71)固定安装在外管道(2)上，且机架(71)与支承内圈(81)之间通过金属板连接，所述机架(71)为U型结构，其通过转轴固定安装有主动齿轮(72)，所述转轴的一侧固定连接电机(73)的驱动端，所述电机(73)安装在机架(71)上，所述主动齿轮(72)与支承外圈(82)之间相互啮合。

7.根据权利要求1所述的一种冷端节能优化火力发电凝汽器清洗系统，其特征在于：所述水流导向翅(501)为与旋转网筒(5)曲率一致的弧形板结构；所述出口端环(503)的口径小于凝汽器(1)进水口端的口径。

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