汽輪機凝汽器膠球清洗裝置是火力發(fā)電廠(chǎng)設備中非常重要的清洗設備其作用在于保持凝汽器換熱管路的清潔，提高凝汽器的換熱效率，因此膠球清洗裝置對提高整個(gè)機組的熱效率有重要影響分析了熱電生產(chǎn)中心的4臺60MW汽輪機組凝汽器膠球清洗裝置收球率低的原因，提出具體改造措施改造后膠球的收球率明顯提高，汽輪機組的端差也顯著(zhù)下降，機組的熱效率提高，達到了節能減排的目的。
1存在問(wèn)題
在火電廠(chǎng)中，凝汽器的作用之一是在汽輪機排汽口造成一定的真空度，使機組排汽盡可能地做功，減少冷源損失而影響凝汽器真空度的因素很多，其中傳熱端差是衡址凝汽器換熱性能的重要參數凝汽器膠球清洗裝置是火力發(fā)電廠(chǎng)設備中非常重要的清洗設備，其作用在于保持凝汽器換熱管路的清潔，降低傳熱端差，提高凝汽器真空度.進(jìn)而提高凝汽器的換熱效率，因此膠球清洗裝置對提高整個(gè)機組的熱效率有著(zhù)非常重要的影響有4臺60MW機組（1\2,機組型號為C60-8.83/1.28-H;3*,4"機組型號為CC60-8.83/4.12/1.47）,其凝汽器膠球清洗裝置由裝球室、膠球輸送泵和收球網(wǎng)幾大部件組成見(jiàn)圖10因其投運時(shí)間早（20世紀80年代），設計不合理，T.藝水平落后，設備老化嚴重等原因，造成收球率極低（一般只有20%左右），導致清洗凝汽器銅管（材料為HSn70-l錫黃銅）內積垢的厚度逐漸增大，腐蝕情況越來(lái)越嚴重，且換熱管端差也不斷增大（1\3’機組端差達到8Y）因凝汽器銅管垢下腐蝕日趨嚴重，經(jīng)常發(fā)生泄漏，造成凝結水硬度超標，被迫多次停運査漏、堵漏據統計，僅2006年、2007年發(fā)生泄漏就超過(guò)10次，期間停機檢査銅管，發(fā)現內壁結垢厚度達l~2mm現場(chǎng)只能利用停機機會(huì )組織人力突擊清除水垢，但水垢被清除后，原腐蝕點(diǎn)外露又增加了銅管泄漏的可能性，問(wèn)題沒(méi)有得到根本解決老型號的膠球清洗裝置既無(wú)法確保換熱管內壁清潔及良好的換熱效果，又影響機組的安全運行，是急待解決的問(wèn)題
圖1儀征化纖熱電中心凝汽器膠球清洗裝置
熱電生產(chǎn)中心對4臺機組凝汽器膠球清洗裝置進(jìn)行了全面檢查，收球率低的主要原因如下：（1）膠球清洗裝置收球活動(dòng)網(wǎng)板設計不合理凝汽器膠球清洗系統的收球活動(dòng)網(wǎng)板釆用正人字形結構，網(wǎng)板與殼體內壁夾角為300.如圖2所示，且收球網(wǎng)在收球狀態(tài)時(shí)板邊緣與循環(huán)水管
筒壁吻合處間隙大于5mm,這種設計在運行過(guò)程中不僅形成比較大的水阻.而且極易產(chǎn)生渦流，使膠球不能順利進(jìn)入收球口，當數量增多時(shí)，容易造成膠球堵塞或漏入循環(huán)水系統中(熱電中心的各循環(huán)冷卻水塔出水口常發(fā)現大量膠球)熱電生產(chǎn)中心曾將2機收球網(wǎng)進(jìn)行過(guò)試改造，將收球網(wǎng)改成“V”型，如圖3所示，但改造完成后，膠球清洗裝置投入運行.發(fā)現有大址膠球卡在兩個(gè)收球網(wǎng)底部接觸的地方，無(wú)法回到收球室，其收球率依然偏低，只有30%左右，改造未達到預期目的
膠球清洗裝置收球網(wǎng)網(wǎng)板用材不合理，老化腐蝕嚴重其中3"、4"汽輪機組膠球清洗裝置在2009年上半年解體檢査，發(fā)現收球網(wǎng)已嚴重變形，大、小收球網(wǎng)網(wǎng)格結垢很?chē)乐兀诰W(wǎng)柵和管筒內環(huán)上發(fā)現大量的雜物，使柵格流通面積減小，導致膠球可能卡在收球網(wǎng)的柵板上，進(jìn)而又加劇了膠球的堵塞，形成惡性循環(huán)，設備性能?chē)乐叵陆祱D32,汽輪機組膠球清洗裝置收球網(wǎng)改造成"V"型后的系統圖2改造前的收球網(wǎng)縱剖面結構注：1搦環(huán)水管管壁；2軸；3網(wǎng)板；4膠球引出管收球活動(dòng)網(wǎng)板的執行機構設計不合理收球活動(dòng)網(wǎng)板轉軸回轉范圍小，且不易調整，經(jīng)長(cháng)時(shí)間運行后磨損量較大，極易產(chǎn)生空行程.導致活動(dòng)網(wǎng)板不能關(guān)閉到位，網(wǎng)板邊緣與循環(huán)水管內壁之間形成較大的縫隙，造成卡球或逃球膠球系統管道、閥門(mén)布置不合理目前凝汽器膠球清洗系統循環(huán)管道長(cháng)、彎頭和閥門(mén)多，增大了膠球循環(huán)阻力，在閥門(mén)和彎頭處容易產(chǎn)生積球膠球在管中只能依靠循環(huán)水作動(dòng)力，清除冷卻管內壁上的薄層淤泥或水垢若循環(huán)水中含有較多的雜物，如水生動(dòng)物、垃圾、碎石及各種有機物，不僅會(huì )堵塞二次濾網(wǎng)，使循環(huán)水壓差減小，流量減小，不利于膠球的循環(huán)，而且會(huì )堵塞凝汽器的管孔，妨礙膠球的通過(guò)同時(shí)循環(huán)水流量的減小會(huì )導致循環(huán)水的溫升較明顯，排汽溫度升高，汽輪機組的熱效率下降我國大多數凝汽器的設計均未考慮膠球清洗裝置的運行，通過(guò)對凝汽器結構與膠球清洗裝置適應性全面檢查，發(fā)現進(jìn)出口水室的流程隔板與水室蓋及管板的銜接處的狹縫可能引起水流的倒串，導致膠球卡住。
3膠球清洗技術(shù)改造
針對以上原因，釆取以下改進(jìn)措施
(1)將原收球網(wǎng)拆除，采用新型A形設計的雙箭式收球網(wǎng).縮短出球距離，增大通流面積，減小運行阻力在收球網(wǎng)板前后各安裝一個(gè)循環(huán)水壓力監測點(diǎn)，當網(wǎng)板前后壓差過(guò)大時(shí)(>0.05MPa),可進(jìn)行必要的調整并制定相應網(wǎng)板的清理工作計劃，新型收球網(wǎng)結構見(jiàn)圖4
(2)新安裝的收球網(wǎng)板網(wǎng)格縫隙為7mm肘，其誤差不超過(guò)±0.4mm,具有足夠的強度和剛度，長(cháng)期運行不會(huì )產(chǎn)生變形現象；處于收球位置時(shí)，網(wǎng)板與筒壁帖合嚴密，局部不嚴處的縫隙不超過(guò)3mm網(wǎng)板采用電阻焊板狀結構，其表面光潔度高、無(wú)毛刺、不易存雜物，其不銹鋼材料抗腐蝕強，長(cháng)期浸泡在循環(huán)水中不易生銹；收球網(wǎng)的網(wǎng)板可以轉動(dòng)，在膠球循環(huán)運動(dòng)時(shí)網(wǎng)板置于“收球”位置，在不投運膠球時(shí)，網(wǎng)板置于“運行”位置(即網(wǎng)板與循環(huán)水水流方向平行)
圖4改造后的A形雙箭式收球網(wǎng)縱剖面結構注：1捕環(huán)水管管壁；2網(wǎng)前測壓點(diǎn)；3導流.板.；4軸；5網(wǎng)板；6脫球引出管；7網(wǎng)后測驗點(diǎn)；8觀(guān)寨孔
對原收球管路進(jìn)行改造，盡可能的減少收球管路系統的彎頭、死角，使管道布置趨于合理化從出膠球引出管管口至膠球泵人口的管路向下傾斜15左右，減少循環(huán)水在管道內的流動(dòng)阻力，增加水的流速，避免膠球在管道內的積聚現象，使膠球的出球方向與水流方向一致，減少旁路水量，降低膠球泵出力改造后系統見(jiàn)圖5乙側收球網(wǎng)凝汽機甲側收球網(wǎng)圖5改造后的凝汽器膠球清洗裝置系統圖循環(huán)水回水循環(huán)水進(jìn)水循環(huán)水進(jìn)水循環(huán)水回水在循環(huán)水管內收球網(wǎng)前安裝導流裝置，加強循環(huán)水管殼體中的紊流，使出球更暢通，且在出球口上方裝設窺視孔，可在運行時(shí)了解膠球流動(dòng)的狀態(tài)，以便隨時(shí)調整導流裝置新型收球網(wǎng)有多種不同格柵距和不同格柵迎水角度,以適應不同水流和不同水速且在循環(huán)水收球網(wǎng)段殼體出口處裝設有固定的漏斗狀擋球鋼板.可防止逃球提高水流的帶球能力，提高收球率”并在漏斗狀擋球鋼板處開(kāi)設觀(guān)察孔，可隨時(shí)觀(guān)察收球網(wǎng)收球狀況，做必要的調整。
（6)凡是新更換凝汽器的銅管?chē)栏癜磭覙藴蔬M(jìn)行檢査、驗收，排除扁、癟管；冷卻管伸出管板的長(cháng)度亦嚴格執行國家的有關(guān)標準，防止在此形成死區；徹底清除水室及管內的一切雜物，確保潔凈之后再封閉。
(7)根據本中心的凝汽器銅管內徑23mm,采用24mm優(yōu)質(zhì)海綿球取代原25mm的海綿球，它具有耐磨性強、質(zhì)地柔軟富于彈性、硬度適中、氣孔均勻貫通、沾污垢后易于脫落等特點(diǎn)。
(8)對裝球室進(jìn)行了改造.安裝新裝球室，其容積大于投球所占空間的3倍以上，保證膠球在循環(huán)過(guò)程中有適用的間隙，能夠保持循環(huán)的穩定同時(shí)裝球室進(jìn)、出口連接管內壁光滑，無(wú)死角.保證加球的均勻且不發(fā)生堵球現象。
(9)更新膠球清洗泵，使用揚程更高，流量更大的125JQ-15型膠球泵代替原125SS12型泵，新泵的揚程為15m,流量為90mVh。新的膠球泵功率更大.使膠球更易送出。
2011年4-6月熱電生產(chǎn)中心4臺汽輪機組凝汽器膠球清洗裝置先后完成改造，新設備投入運行后膠球冋收率均提高到96%左右.加強了膠球清洗凝汽器銅管內污垢及帶出雜質(zhì)的能力，提高凝汽器內銅管清潔度，換熱端差有明顯下降，數據見(jiàn)表1經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運行后，機組真空度也上升了0.4%~0.6%
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表1膠球滴洗裝宣汶造前后威汽器端差變化表I2011年» |
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銷(xiāo)0P |
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經(jīng)濟搐麻 |
1月 2月 |
3月 |
4月 |
5月 |
6月 |
7月 |
8月 |
9月 |
10月 |
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廣機秘 |
4.50 6.18 |
473 |
4.05 |
4.02 |
238 |
176 |
2.41 |
2.89 |
3.06 |
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2•叫誠 |
3.67 6.41 |
心 |
3.38 |
3.21 |
2.42 |
111 |
2.35 |
/ |
2J9 |
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3.機砒 |
730 I0.M) |
9.11 |
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5.56 |
632 |
5.99 |
4.91 |
6.27 |
6.04 |
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4’機臏 |
5.87 / |
$.21 |
3.84 |
3.71 |
3.50 |
3.80 |
3.23 |
3.89 |
3W3 |
由表1可看岀4臺機組端差平均下降了1.5二眾所周知，保持凝汽器較高的真空度和較小的端差，是提高機組循環(huán)熱效率的主要方法之一以50MW機組為例，汽輪機背壓降低0.004MPa,將導致熱耗下降76.1kJ/(kW•h).煤耗減少9.70g/(kW•h)
根據江蘇省電力局發(fā)布的《50MW機組主要小指標耗差節能分析計算表》凝汽器端差每降低1°C供電煤耗下降1.735g/(kW•h)(夏季2.41g/(kW•h)、冬季1.06g/(kW•h),取均值)，機組額定出力按50MW計，全年發(fā)電時(shí)間按6500小時(shí)計算.4臺機組全年節約標煤：50000x1.735x6500x1.5x4=3383.25t從上述計算結果可看出，4臺汽輪機組凝汽器膠球清洗裝置經(jīng)改造后，每年可節約燃煤費用約330萬(wàn)元
原4套膠球清洗裝置收球率低.關(guān)鍵原因在于收球網(wǎng)的制造和安裝工藝落后、材料腐蝕老化、卡澀故障、銹蝕、結垢嚴重等，其次收球管路彎道多、管路復雜、也是導致膠球無(wú)法順暢回收的重要原因通過(guò)對膠球清洗裝置的改造，收球率明顯提高，機組端差下降，汽輪機組的真空度也改善很多但本次改造后乂發(fā)現了問(wèn)題
(1)新安裝的膠球泵揚程偏低，本公司汽輪機組凝汽器進(jìn)口側循環(huán)水壓力約為0.12MPa,而更新后的膠球泵揚程為15米，差值過(guò)小導致膠球清洗裝置僅能進(jìn)行單側清洗，否則收球率會(huì )有所下降投運過(guò)程中還需要增開(kāi)一臺循環(huán)水泵來(lái)調整循環(huán)水的壓力.保證適當的循環(huán)水壓差因此.在下次改造完善過(guò)程中將采用揚程更髙，功率更大的膠球泵，以保證收球系統的高效運行(試驗數據表明膠球泵揚程的選擇為其出口壓力至少比凝汽器進(jìn)口側循環(huán)水壓力高0.05MPa,運行效果佳)。
(2)改造完成后，在試運行階段，常發(fā)生因運行值班人員不熟悉新設備，操作錯誤，導致收球率偏低,因此明確操作規范，如正確的投球數量；
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(3)膠球清洗改造后的凝汽器膠球清洗裝置運行一段時(shí)間后.曾出現收球率不穩定(80%~95%)的現象，技術(shù)人員對收球網(wǎng)段的設備進(jìn)行檢査發(fā)現圖4中的導流板處有膠球被長(cháng)住，經(jīng)分析后確認導流板對膠球順暢流動(dòng)有阻礙作用，于是將導流板拆除，收球率穩定在95%以上
改造后的膠球清洗裝置投運結果表明：熱電生產(chǎn)中心的4臺汽輪機組端差明顯下降，凝汽器真空度顯著(zhù)改善，汽輪機熱效率提高，整個(gè)電廠(chǎng)的發(fā)電煤耗也有所下降,生產(chǎn)運行過(guò)程中排放的二氧化碳量有所降低，同時(shí)排除了凝汽器銅管垢下腐蝕的安全隱患改造中，每臺汽輪機組平均投入20萬(wàn)元，4臺機組共花費了約80萬(wàn)元，每年可以節省300多萬(wàn)元的燃料費用，當年即可收回投資。
