本發(fā)明涉及一種清洗裝置，尤其涉及的是一種火電或核電機(jī)組中汽輪機(jī)凝汽器的清洗裝置。

背景技術(shù)：

凝汽器清洗的重要性：汽輪機(jī)背壓是影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性和安全性的重要參數(shù)，在其實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，負(fù)荷、環(huán)境溫度、凝汽器運(yùn)行狀況等因素的變化，都會(huì)導(dǎo)致背壓偏離設(shè)計(jì)值。機(jī)組投產(chǎn)后，冷端設(shè)備如凝汽器、冷卻塔等，由于維護(hù)、運(yùn)行等方面的問(wèn)題，隨著時(shí)間推移，換熱面不斷結(jié)垢，換熱性能逐漸衰退，往往低于設(shè)計(jì)要求，造成機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降嚴(yán)重，例如一臺(tái)負(fù)荷率為90％、年運(yùn)轉(zhuǎn)5500h、功率為680mw的機(jī)組，凝汽器結(jié)垢達(dá)到0.5mm厚的時(shí)候，會(huì)使發(fā)電時(shí)的用煤損耗不斷升高，每年的耗煤量將增加3萬(wàn)余噸，若將煤價(jià)按500元1t計(jì)算，其增加的成本為1800多萬(wàn)元。假如水垢的厚度達(dá)到1mm的時(shí)候，煤量的耗損就可以達(dá)到50000t左右，發(fā)電出力下降10％左右。因此凝汽器的清潔率決定著汽輪機(jī)背壓，從而決定了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和污染物的排放量。

當(dāng)前凝汽器的一般采用化學(xué)清洗、膠球清洗、凝汽器射彈清洗、清洗機(jī)器人清洗等凝汽器清洗技術(shù)，但這些清洗技術(shù)有的清洗效果差，有的清洗成本高，沒(méi)有能夠兼顧清洗效果、清洗成本的清洗方法。

開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)：凝汽器大都采用水作為冷卻工質(zhì)。按供水方式的不同，分為開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)和閉式循環(huán)水系統(tǒng)。供水來(lái)自江、河、湖、海等天然水源，排水仍排回其中的，稱(chēng)為開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)。供水來(lái)自冷卻水塔或冷卻水池等人工水源，排水仍回到冷卻水塔(水池)循環(huán)使用的，稱(chēng)為閉式循環(huán)水系統(tǒng)。由于開(kāi)式循環(huán)水取排水均來(lái)源于江河湖海，在旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)和二次濾網(wǎng)過(guò)濾效果正常的情況下，將魚(yú)蝦、浮木、以及其他尺寸較大的障礙物濾除后，使小尺寸的沙粒進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，隨冷卻水在換熱管內(nèi)形成固液兩相流動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供了一種清洗效果好且清洗成本低廉的針對(duì)開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)的凝汽器清洗裝置。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的：一種針對(duì)開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)的凝汽器清洗裝置，包括江河湖海的水源以及凝汽器冷卻水系統(tǒng)，所述江河湖海的水源通過(guò)凝汽器冷卻水系統(tǒng)入口進(jìn)入，流經(jīng)凝汽器的換熱管后從凝汽器冷卻水系統(tǒng)出口回到江河湖海，所述凝汽器的相鄰換熱管的管壁之間設(shè)置有清洗導(dǎo)向裝置(1)，所述清洗導(dǎo)向裝置(1)包括基座(7)、若干個(gè)葉片(8)以及椎體(6)，所述若干個(gè)葉片(8)以等角度間距的設(shè)置固定在基座(7)上，椎體(6)固定在基座(7)的頂端，且若干個(gè)葉片(8)的寬度較窄的一端固定在椎體(6)的底部，另一端固定在基座(7)的底部，基座(7)固定在凝汽器的換熱管2中，椎體(6)的頭部正對(duì)冷卻水來(lái)流方向。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，每個(gè)葉片(8)的結(jié)構(gòu)相同，葉型為四邊形，具有一定的厚度。

作為進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案，所述葉片(8)從側(cè)面看，具有5個(gè)端點(diǎn)，依次是：第一端點(diǎn)(81)、第二端點(diǎn)(82)、第三端點(diǎn)(83)、第四端點(diǎn)(84)、第五端點(diǎn)(85)，每個(gè)葉片的第一端點(diǎn)(81)被固定在椎體(6)的底部，第一端點(diǎn)(81)所在的圓與椎體(6)同圓心，且直徑小于椎體(6)最寬處的直徑，第二端點(diǎn)(82)在高度上略低于端點(diǎn)(81)，且所在的圓的直徑略大于端點(diǎn)(81)所在的圓，所述第二端點(diǎn)(82)和第三端點(diǎn)(83)之間是一弧形段，且所有葉片的第三端點(diǎn)(83)均在一個(gè)圓周上，該所有葉片的第三端點(diǎn)(83)所在的圓的直徑大于椎體(6)最寬處的直徑，約為基座(7)底部所在圓的直徑的2倍，所述第三端點(diǎn)(83)和第四端點(diǎn)(84)之間為一直線段，該直線段穿過(guò)椎體(6)的軸心線，所述第四端點(diǎn)(84)和第五端點(diǎn)(85)之間是一直線段，且所有葉片的第四端點(diǎn)(84)和第五端點(diǎn)(85)均在一個(gè)高度上，該所有葉片的第五端點(diǎn)(85)被固定于基座(7)上，且第五端點(diǎn)(85)所在的圓與基座(7)的最大直徑相同，第四端點(diǎn)(84)所在的圓的直徑略小于第三端點(diǎn)(83)所在的圓，所述第五端點(diǎn)(85)和第一端點(diǎn)(81)之間是一弧線段，且該弧線段長(zhǎng)度大于小于第三端點(diǎn)(83)和第二端點(diǎn)(82)之間的弧線段長(zhǎng)度。

作為進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案，所述清洗導(dǎo)向裝置(1)被支架(3)固定于凝汽器的換熱管2內(nèi)。

作為進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案，所述基座(7)位于支架(3)的中心，若干根支架(3)等間距設(shè)置，支架(3)一端固定到基座(7)上，另一端固定到換熱管(2)上。

作為進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案，每個(gè)葉片(8)高度45mm、幾何螺距225mm、圈數(shù)0.2。

作為進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案，每個(gè)葉片(8)采用鋼制螺旋葉片，

本發(fā)明還公開(kāi)一種清洗導(dǎo)向裝置，包括基座(7)、若干個(gè)葉片(8)以及椎體(6)，所述若干個(gè)葉片(8)以等角度間距的設(shè)置固定在基座(7)上椎體(6)固定在基座(7)的頂端，且若干個(gè)葉片(8)的寬度較窄的一端固定在椎體(6)的底部，另一端固定在基座(7)的底部，。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述葉片(8)為四邊形，從側(cè)面看，具有5個(gè)端點(diǎn)，依次是：第一端點(diǎn)(81)、第二端點(diǎn)(82)、第三端點(diǎn)(83)、第四端點(diǎn)(84)、第五端點(diǎn)(85)，每個(gè)葉片的第一端點(diǎn)(81)被固定在椎體(6)的底部，第一端點(diǎn)(81)所在的圓與椎體(6)同圓心，且直徑小于椎體(6)最寬處的直徑，第二端點(diǎn)(82)在高度上略低于端點(diǎn)(81)，且所在的圓的直徑略大于端點(diǎn)(81)所在的圓，所述第二端點(diǎn)(82)和第三端點(diǎn)(83)之間是一弧形段，且所有葉片的第三端點(diǎn)(83)均在一個(gè)圓周上，該所有葉片的第三端點(diǎn)(83)所在的圓的直徑大于椎體(6)最寬處的直徑，約為基座(7)底部所在圓的直徑的2倍，所述第三端點(diǎn)(83)和第四端點(diǎn)(84)之間為一直線段，該直線段穿過(guò)椎體(6)的軸心線，所述第四端點(diǎn)(84)和第五端點(diǎn)(85)之間是一直線段，且所有葉片的第四端點(diǎn)(84)和第五端點(diǎn)(85)均在一個(gè)高度上，該所有葉片的第五端點(diǎn)(85)被固定于基座(7)上，且第五端點(diǎn)(85)所在的圓與基座(7)的最大直徑相同，第四端點(diǎn)(84)所在的圓的直徑略小于第三端點(diǎn)(83)所在的圓，所述第五端點(diǎn)(85)和第一端點(diǎn)(81)之間是一弧線段，且該弧線段長(zhǎng)度大于小于第三端點(diǎn)(83)和第二端點(diǎn)(82)之間的弧線段長(zhǎng)度。

作為進(jìn)一步優(yōu)化的技術(shù)方案，每個(gè)葉片(8)采用鋼制螺旋葉片，高度45mm、幾何螺距225mm、圈數(shù)0.2。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明中的清洗方法，由于使用了自然水體中自帶的沙粒對(duì)于凝汽器換熱管實(shí)施不間斷在線清洗，因此成本極為低廉。

由于在管內(nèi)加裝了清洗導(dǎo)向裝置，其特有的螺旋葉片形狀的設(shè)計(jì)使得流經(jīng)該裝置的攜帶沙粒的冷卻水的切向流速和環(huán)狀流動(dòng)加強(qiáng)，因此沙粒沖蝕水垢的強(qiáng)度以及清洗效果大大增強(qiáng)。另一方面，其中的清洗導(dǎo)向裝置，擾動(dòng)了管內(nèi)的流場(chǎng)，使得更多的沙粒不斷碰撞或者在管壁附近流動(dòng)，有助于破壞壁面附近的水流邊界層，從而使得結(jié)垢物質(zhì)不易堆積并形成水垢，達(dá)到防垢的效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)的凝汽器清洗裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2是本發(fā)明開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)的凝汽器清洗裝置的一個(gè)視角的局部放大剖視圖；

圖3是本發(fā)明開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)的凝汽器清洗裝置的另一個(gè)視角的局部放大剖視圖；

圖4是本發(fā)明開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)的凝汽器清洗裝置的立體圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

本申請(qǐng)人在長(zhǎng)期的火電或核電機(jī)組中汽輪機(jī)凝汽器的清洗的研究中，逐步發(fā)現(xiàn)以下作用：

沙粒的沖蝕作用：沖刷腐蝕，簡(jiǎn)稱(chēng)沖蝕。液體中的固體撞擊在材料表面上時(shí)，會(huì)對(duì)材料表面產(chǎn)生磨損。據(jù)此可以推斷，當(dāng)沙粒隨冷卻水進(jìn)入凝汽器管束后，會(huì)與管壁進(jìn)行碰撞摩擦，從而形成對(duì)管壁水垢的清洗。因此如果能夠通過(guò)提高水體中沙粒與管束壁面的碰撞幾率，則可有效地增強(qiáng)沙粒對(duì)壁面水垢的沖蝕作用，提高凝汽器管束清潔度。

沙粒的致紊作用：循環(huán)水在凝汽器管內(nèi)流動(dòng)時(shí)管壁附近會(huì)形成一極薄的邊界層，在這一薄層內(nèi)水的流速由固壁處的零逐漸增加到相應(yīng)的無(wú)摩擦外流原有的值，因此在接近管壁處的邊界層中的水流速非常小，析出的鹽分難以被及時(shí)帶走，在管壁周?chē)粩喽逊e，最終附著在管壁上形成水垢，這也是多數(shù)凝汽器清洗方案在清洗完成后，凝汽器短期內(nèi)再次結(jié)垢的原因，如果能夠不斷對(duì)壁面附近的流體邊界層進(jìn)行破壞，即可以使得從水中析出的結(jié)垢物質(zhì)不易堆積在換熱管束的壁面，從而在水垢未形成即可防止其生成。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載，在水流與沙粒的混合兩相流中，沙粒對(duì)于水流有特殊的致紊作用，即沙粒經(jīng)過(guò)的水流附近，湍動(dòng)度會(huì)有所增強(qiáng)。因此，如果可以使得更多的沙粒不斷碰撞或者在管壁附近流動(dòng)，則有助于破壞壁面附近的水流邊界層，從而使得結(jié)垢物質(zhì)不易堆積并形成水垢，達(dá)到防垢的效果。

導(dǎo)流裝置的作用：在相關(guān)的研究中有記載，當(dāng)管內(nèi)兩相流流經(jīng)螺旋導(dǎo)流片時(shí)其切向速度和環(huán)裝流動(dòng)顯著加強(qiáng)，流體沿導(dǎo)流片切向散開(kāi)。

基于以上的理論及實(shí)際發(fā)現(xiàn)，本申請(qǐng)人研究使用自然水體中自帶的沙粒對(duì)凝汽器換熱管實(shí)施不間斷在線清洗，并設(shè)計(jì)了如下所述的清洗裝置。

參閱圖1所示，本實(shí)施例一種針對(duì)開(kāi)式循環(huán)水系統(tǒng)的凝汽器清洗裝置，包括江河湖海的水源以及凝汽器冷卻水系統(tǒng)，所述江河湖海的水源通過(guò)凝汽器冷卻水系統(tǒng)入口進(jìn)入，流經(jīng)凝汽器的換熱管后從凝汽器冷卻水系統(tǒng)出口回到江河湖海。所述凝汽器的相鄰換熱管的管壁之間設(shè)置有清洗導(dǎo)向裝置1。

同時(shí)參閱圖2和圖3，所述清洗導(dǎo)向裝置1包括基座7、若干個(gè)葉片8以及椎體6，所述若干個(gè)葉片8等角度間距的設(shè)置，且若干個(gè)葉片8的寬度較窄的一端固定在椎體6的底部，另一端固定在基座7上?；?由支架3固定在凝汽器的換熱管2內(nèi)。基座7、椎體6與換熱管2同軸心，支架3與基座7的底部相連，基座7的底部直徑(最大直徑)一般小于換熱管2的直徑的1/3，基座7的頂部與椎體6的底部相連，基座7的頂部的直徑一般小于或等于基座7的底部直徑的1/2。

該實(shí)施例中，設(shè)置有3個(gè)葉片8。

如圖4所示，每個(gè)葉片8的結(jié)構(gòu)相同，葉型為四邊形，具有一定的厚度，以其中一個(gè)葉片8進(jìn)行結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。所述葉片8從側(cè)面看，具有5個(gè)端點(diǎn)，依次是：第一端點(diǎn)81、第二端點(diǎn)82、第三端點(diǎn)83、第四端點(diǎn)84、第五端點(diǎn)85。每個(gè)葉片的第一端點(diǎn)81被固定在椎體6的底部，第一端點(diǎn)81所在的圓與椎體6同圓心，且直徑小于椎體6最寬處的直徑。第二端點(diǎn)82在高度上略低于端點(diǎn)81，且所在的圓的直徑略大于端點(diǎn)81所在的圓。所述第二端點(diǎn)82和第三端點(diǎn)83之間是一弧形段，且所有葉片的第三端點(diǎn)83均在一個(gè)圓周上，該所有葉片的第三端點(diǎn)83所在的圓的直徑大于椎體6最寬處的直徑，約為基座7底部所在圓的直徑的2倍。所述第三端點(diǎn)83和第四端點(diǎn)84之間為一直線段，該直線段穿過(guò)椎體6的軸心線，所述第四端點(diǎn)84和第五端點(diǎn)85之間是一直線段，且所有葉片的第四端點(diǎn)84和第五端點(diǎn)85均在一個(gè)高度上，該所有葉片的第五端點(diǎn)85被固定于基座7上，且第五端點(diǎn)85所在的圓與基座7的最大直徑相同，第四端點(diǎn)84所在的圓的直徑略小于第三端點(diǎn)83所在的圓。所述第五端點(diǎn)85和第一端點(diǎn)81之間是一弧線段，且該弧線段長(zhǎng)度大于小于第三端點(diǎn)83和第二端點(diǎn)82之間的弧線段長(zhǎng)度。

作為優(yōu)化的技術(shù)方案，其中清洗導(dǎo)向裝置1被支架3固定于凝汽器的換熱管2內(nèi)。所述基座7位于支架3的中心，若干根支架3等間距設(shè)置，支架3一端固定到基座7上，另一端固定到換熱管2上。優(yōu)選的，采用3根支架3。

作為最優(yōu)的實(shí)施例，每個(gè)葉片8采用鋼制螺旋葉片，高度45mm、幾何螺距225mm、圈數(shù)0.2，椎體6的頭部正對(duì)冷卻水來(lái)流方向，冷卻水和沙粒經(jīng)過(guò)椎體6后獲得一定的徑向速度，隨后流經(jīng)葉片8，攜帶沙粒的冷卻水的切向流速和環(huán)狀流動(dòng)加強(qiáng)，向換熱管2的管壁流去。因此經(jīng)過(guò)清洗導(dǎo)向裝置1的導(dǎo)流，沙粒沖蝕換熱管2的強(qiáng)度增加，清洗效果增強(qiáng)。

從整個(gè)清洗系統(tǒng)的系統(tǒng)圖(圖3)可以看出，自然界中含有沙粒的冷卻水進(jìn)入凝汽器冷卻水入口，隨后分配至凝汽器換熱管2中，在換熱管2中布置有清洗導(dǎo)向裝置1。該清洗導(dǎo)向裝置1被支架3固定于換熱管2中，當(dāng)帶有沙粒的冷卻水流經(jīng)該清洗導(dǎo)向裝置1時(shí)，沙粒和冷卻水受到清洗導(dǎo)向裝置1的導(dǎo)流，向其周向散開(kāi)，流向換熱管2的壁面方向，增加了沙粒對(duì)換熱管2管壁的碰撞強(qiáng)度和幾率，由此形成對(duì)壁面強(qiáng)烈的沖刷和對(duì)水垢的清洗效果，與此同時(shí)，由于清洗導(dǎo)向裝置1的存在，擾動(dòng)了管內(nèi)的流場(chǎng)，使得更多的沙粒不斷碰撞或者在管壁附近流動(dòng)，有助于破壞壁面附近的水流邊界層，從而使得結(jié)垢物質(zhì)不易堆積并形成水垢，達(dá)到防垢的效果。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。