提高凝汽器膠球清洗裝置系統冷卻水管內壁潔凈的經(jīng)濟效益

    提高凝汽器膠球清洗裝置系統冷卻水管內壁潔凈的經(jīng)濟效益。保持凝汽器較高的真空和轉小的端差，是提高汽輪機熱效率的主要方法之一。以125MW機組為例，介紹了汽輪機自動(dòng)在線(xiàn)膠球清洗裝置系統的改過(guò)情況實(shí)踐證明，改造后的膠球清洗裝置系統經(jīng)濟效益顯著(zhù)。

    凝汽器是火力發(fā)電廠(chǎng)、核電站及化工企業(yè)中的重要設備，維護凝汽器冷卻水管內壁的潔凈，保持凝汽器較高的真空和較小的端差，是提高汽輪機組循環(huán)熱效率的主要方法之一。為了維護凝汽器冷卻管的潔凈，過(guò)去大部分電廠(chǎng)曾采用停機或減負荷分半由人工清洗的方法。這樣，冷卻管在從清潔——被污染——減負荷清洗的較長(cháng)周期中，有相當長(cháng)的時(shí)間清潔系數小于設計值(在設計上，國內一般取清潔系數為0.80～0.85),使汽輪機組處于真空惡化的不經(jīng)濟狀態(tài)下運行，導致汽輪機熱耗率和發(fā)電煤耗率增加。以125MW機組為例，當汽輪機背壓偏高設計值和凝汽器端差增大后，熱耗率與煤耗率的變化見(jiàn)表1

表1汽輪機背壓偏高和凝汽器端差增大后熱耗和煤耗的變化

項目 增加熱耗增加煤耗(kJ/kWh)(g/kW.h)

汽輪機背壓升高0.001 60.08 2.36

0.002 129.79 5.30

(MPa)0,003 188.82 7.50

0.004 244.51 9.70

凝汽器端差升高1 20,98 0,8

2 40.95 1.57

(℃)3 59.87 2.31

4 77.92 2.99

5 95.12 3.66

    目前，國內多數汽輪發(fā)電機組都采用了自動(dòng)膠球清洗裝置系統，使凝汽器冷卻管在運行中保持清潔狀態(tài)，提高了真空度并減少了水阻，從而節約發(fā)電單位煤耗。經(jīng)測試比較，清潔度提高0.2～0.3,相當于增加了凝汽器冷卻面積20%～30%。在冷卻水質(zhì)較差的一些發(fā)電廠(chǎng)，煤耗節約可達2%～3%或更多。由于自動(dòng)膠球清洗裝置系統還可使冷卻管的損壞減少，故而提高凝汽器運行的可靠性，減少汽輪機設備計劃外停機次數。此外，發(fā)電煤耗降低，又可減少有害物質(zhì)的排放量。因腐蝕受到控制，還可減少金屬材料的損耗。自動(dòng)膠球清洗裝置系統由此成了火力發(fā)電廠(chǎng)重要的節能措施之一。

    但是由于種種原因，目前自動(dòng)膠球清洗裝置系統的投入率和收球率還不理想，設備、系統、運行維護和管理還存在一些問(wèn)題，有待進(jìn)一步完善。華東電力試驗研究院曾對華東電網(wǎng)14個(gè)電廠(chǎng)，44臺125MW以上容量的大機組進(jìn)行調查，結果表明，凡是現在機組裝設自動(dòng)膠球清洗裝置系統的，能夠正常投運、且收球率在90%以上的機組，僅占29%,收球率不高或投運不正常的機組占64%,另有幾臺機組未裝或正在改進(jìn)自動(dòng)清洗系統。

1電廠(chǎng)膠球清洗概況

    幾年來(lái)，電廠(chǎng)(以下稱(chēng)該廠(chǎng))對自動(dòng)膠球清洗裝置系統也作了不斷探索、不斷改進(jìn)，使之逐步趨向完善。目前，已能做到正常投運，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。特別是夏季運行工況，機組真空能維持在較高水平，確保了機組多發(fā)電，高效率、低消耗，為緩和用電緊缺起到了應有的作用。

    經(jīng)驗證明，固定錐形收球網(wǎng)只適合于中小機組及循環(huán)水源較清潔的地區或部分閉式循環(huán)水系統內，因長(cháng)期運行水阻大、剛性差、易變形，積聚垃圾后清掃困難，須停機進(jìn)行。100MW以上大機組宜選用蝶形活動(dòng)收球網(wǎng)。該型網(wǎng)靈活性強，適應不同運行工況，不同地區使用，操作簡(jiǎn)單，運行水阻小，收球率高，檢查維護方便。經(jīng)驗還證明，良好的設備是保證膠球清洗工作順利投運的先決條件，而優(yōu)質(zhì)的維護與管理又是正常投運的必要條件，兩者緊密結合，缺一不可。

    該廠(chǎng)位于山東半島西海岸的，一期工程裝有2臺國產(chǎn)125MW機組，編號為1號和2號，分別于1980年9月和1981年7月投產(chǎn)。二期工程裝有2臺前蘇制210MW機組，編號為3號和4號，分別于1989年12月和1990年11月投產(chǎn)。4臺機的冷卻循環(huán)水系統均采用海水直流供水，即一次開(kāi)放性循環(huán)。由于1、2號機組比3、4號機組早投產(chǎn)10年，所以3、4號機組的自動(dòng)膠球清洗裝置系統，從設計、安裝到運行管理和維護，都吸取了1、2號機組的經(jīng)驗教訓，采用的是南京電站輔機廠(chǎng)生產(chǎn)的不銹鋼設備，凝汽器循環(huán)水進(jìn)水凈水器型號為FFLM1800/1600,收球網(wǎng)型號為HQW-1600-Ⅱ、膠球泵型號為125SS-9清洗系統的連接管路均采用不銹鋼管，投產(chǎn)后運行正常。

    該廠(chǎng)一期工程的2臺125MW機組的凝汽器，在安裝時(shí)均隨機裝有立式渦流切向清洗二次濾網(wǎng)及膠球清洗系統。由于原設備在設計、制造及材質(zhì)上存在問(wèn)題，二次濾網(wǎng)除污效果差，收球網(wǎng)操作不靈、膠球回收率低，長(cháng)期不能正常投運，嚴重影響著(zhù)汽輪機組的安全、經(jīng)濟運行。

    該廠(chǎng)采用的海水，在一般情況下水質(zhì)良好，但在大風(fēng)或夏季收獲海帶及海虹繁殖季節，常有大量海帶、海虹、塑料袋、海草等雜物進(jìn)入循環(huán)水，造成濾網(wǎng)堵塞。此時(shí)由于悶系內外壓差過(guò)大而將網(wǎng)芯壓變形直至撕裂，以致造成凝汽器管板布滿(mǎn)雜物，汽輪機真空惡化。嚴重時(shí)每隔一天就要進(jìn)行一次減負荷分半人工清洗凝汽器，即影響發(fā)電出力，又大大增加了檢修工人的勞動(dòng)強度。收球網(wǎng)也因海水腐蝕，操作不靈，收球率不足50%,自動(dòng)膠球清洗裝置系統無(wú)法正常投入。

2電廠(chǎng)膠球清洗裝置系統改造

    為扭轉這種被動(dòng)局面，該廠(chǎng)在80年代末期，分別在1號和2號機組的大修中，換用生產(chǎn)的14FH-5-0凈水器和S14-0膠球收球網(wǎng)及有關(guān)控制操作附件，主要設備材質(zhì)選用JCr18Ni9Ti不銹鋼，以增加對海水的耐蝕性能。原膠球泵仍留用，凝汽器水室與循環(huán)水管道均未改動(dòng)。

上述設備裝配完畢后，是這樣工作的：

    1)每臺機每個(gè)班清洗一次14FH-5-0凈水器，每次15min左右，兩則輪流沖洗。遇有大風(fēng)或雜物多時(shí)視濾網(wǎng)前、后壓差適當增加沖洗次數和延長(cháng)沖洗時(shí)間，以清洗干凈為準。

    2)每臺機每日白班進(jìn)行一次膠球清洗，每次半側投入300個(gè)膠球，清洗1h,收球1h。兩側輪流清洗。

    經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，證明14FH-5-0凈水器和S-14-0收球網(wǎng)操作方便，除污性強，耐海水腐蝕，收球率均在90%以上，且對凝汽器冷卻管保護膜沒(méi)有損壞，檢修工人已從繁重的勞動(dòng)中解放出來(lái)。凝汽器各項經(jīng)濟指標大有好轉，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。

3改造后的情況

以2號機為例，更換前、后以全月平均數進(jìn)行比較，見(jiàn)表2。

表2膠球清洗裝置設備更換前后數據比較

更換前更換后

日期水溫真空度端差日期水溫真空度端差

(月份)(℃)(%)(℃)(月份)(℃)(%)(℃)

49.995.55134 1097.388.7

51594.4412.75 15.796.457.5

619.393.5711.362095.56.5

    1、2號機膠球清洗裝置系統改進(jìn)后，較改前真空度平均提高1.1%,熱耗下降93.78kJ/kW.h,煤耗下降3.6g/kW.h,機組循環(huán)熱效率提高0.45%,每年節標準煤約6700t,可多發(fā)電1050萬(wàn)kW.h。

    3、4號機組正式投產(chǎn)后，自動(dòng)膠球清洗裝置系統亦隨之投運，操作原則與1、2號機組相同，成為定期工作。由凝值工操作，副班長(cháng)監護，并將清洗情況詳細記錄于運行日志中。從1996年夏季運行工況看，4臺機組的自動(dòng)膠球清洗裝置系統的正常投運，使機組均處于較好的經(jīng)濟運行水平，見(jiàn)表3。

表31～4號機膠球清洗裝置系統投入后運行情況

4膠球清洗裝置注意事項

    通過(guò)實(shí)踐體會(huì )到，要想使自動(dòng)膠球清洗裝置系統正常運行，起到良好的節能效果，必須注意做到以下幾點(diǎn)：

    1)膠球清洗系統正常投運的關(guān)鍵問(wèn)題是要清除循環(huán)水系統中的雜物，特別是直流供水系統江、河、湖、海水中的固體雜物和生物等，因此必須有較完整的濾網(wǎng)。目前電廠(chǎng)裝設的一次濾網(wǎng)均為回轉機械式，網(wǎng)孔直徑在8mm×8mm和10mm×10mm之間，孔徑較大，加之回轉部分密封等因素的影響，垃圾雜物排除能力差。為了彌補這一缺陷，裝設二次濾網(wǎng)(凈水器)是十分必要的，直流供水的二次濾網(wǎng)要能旋轉，并設置逆沖裝置。

    2)提高膠球回收率，膠球清洗裝置本身結構合理外，材質(zhì)須作相應考慮，特別是以海水作為冷卻介質(zhì)的凝汽器，清洗裝置及濾網(wǎng)應選用耐腐蝕的不銹鋼材。

    3)在安裝和檢修凝汽器時(shí)，應徹底清除冷卻管內壁的積垢和臟污，以保證內壁高的初始潔凈度，這是膠球能否可靠和長(cháng)期運行并取得良好效益的重要條件。對新安裝的汽輪機，膠球清洗系統應與凝汽器同時(shí)投運，對現有的汽輪機，膠球清洗裝置系統應在換管或徹底消除一切積垢后立即投運。

    4)選擇微孔粒度均勻、性能穩定，球徑較銅管內徑大1～2mm的海綿膠球。使用過(guò)程中如發(fā)現膠球破損或過(guò)分發(fā)胖要及時(shí)剔除掉，投入新球。也要隨時(shí)剔除磨損變小的膠球。當球體直徑比管徑小0.1～0.3mm時(shí)，不宜再繼續使用。

    即使同批生產(chǎn)的膠球，尺寸也有大、有小，球質(zhì)也有硬、有軟，比重也不一樣，因此要有人驗收，確保膠球質(zhì)量。新膠球投入運行前，應先用海水浸泡1～2h,并反復用手捏幾次，使膠球中的微小孔隙都充滿(mǎn)水，避免膠球在出水管中漂浮和滯留。

    5)為保護和預防銅管腐蝕，延長(cháng)其使用壽命，要注意冷卻管保護膜完整，不要由于膠球清洗而道損壞，要定期加硫酸亞鐵進(jìn)行沉膜處理。

    6)在膠球連續清洗過(guò)程中，如發(fā)現收球率明顯降低或運行不正常時(shí)，應及時(shí)查找原因。如發(fā)現網(wǎng)板變形，應及時(shí)采取措施整形，使其恢復正常，而不能采取消極措施將其網(wǎng)板固定或焊死。

    7)各級領(lǐng)導重視，充分發(fā)動(dòng)群眾，認真管理，人負責，做到有指標，有分析，有措施，有效果。實(shí)踐證明，三分技術(shù)，七分管理，只有這樣，這項省煤節電的有效措施，才能不斷進(jìn)化，日趨完善。

5膠球清洗裝置存在的問(wèn)題

    目前膠球清洗裝置較普遍存在的問(wèn)題是收球率不高，清洗效果欠佳，設備缺陷較多，投入率較低。其主要原因有以下幾點(diǎn)

5.1收球網(wǎng)通流部分流道設計不合理

    1)上下網(wǎng)板轉軸中心位置偏高，未考慮運行時(shí)水流流動(dòng)時(shí)動(dòng)量的作用，以致運行時(shí)抖動(dòng)或偏離正常位置。

    2)未采取收球時(shí)的輔助調節及擾動(dòng)措施。

    3)下方箱寬度過(guò)大，進(jìn)入下方箱的水流量過(guò)大，超過(guò)膠球泵的抽吸能力，以致造成部分水滯流，膠球在此回旋。

5.2膠球清洗裝置制造安裝工藝性差

    1)網(wǎng)面制造粗糙，條柵分布不勻，動(dòng)靜間隙偏大。

    2)上網(wǎng)板與方箱接合處間隙過(guò)大或平衡度差。

    3)上收球網(wǎng)轉軸接口處如設計制造成圓柱接頭，加之銷(xiāo)子強度不足時(shí)，當轉軸受較大扭曲力矩時(shí)，很易斷裂導致網(wǎng)板無(wú)法活動(dòng)。此處應設計制造成方板接頭以加強其剛性。

    4)下收球網(wǎng)下端蟹鉗處間隙過(guò)大，造成逃球。

5.3膠球清洗裝置運行維護不當

    1)不按時(shí)投運和定期反沖，發(fā)現問(wèn)題未及時(shí)處理消除。

    2)貪圖方便，長(cháng)期將網(wǎng)板置于收球位置。致使網(wǎng)板垃圾積累過(guò)多，超過(guò)網(wǎng)板承載能力，導致網(wǎng)板永久變形。

    3)異物卡澀于動(dòng)靜部分之間未及時(shí)發(fā)現，強行操作執行機構。