提高凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)冷卻水管內(nèi)壁潔凈的經(jīng)濟(jì)效益

    提高凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)冷卻水管內(nèi)壁潔凈的經(jīng)濟(jì)效益。保持凝汽器較高的真空和轉(zhuǎn)小的端差，是提高汽輪機(jī)熱效率的主要方法之一。以125MW機(jī)組為例，介紹了汽輪機(jī)自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)的改過情況實(shí)踐證明，改造后的膠球清洗裝置系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益顯著。

    凝汽器是火力發(fā)電廠、核電站及化工企業(yè)中的重要設(shè)備，維護(hù)凝汽器冷卻水管內(nèi)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(jī)組循環(huán)熱效率的主要方法之一。為了維護(hù)凝汽器冷卻管的潔凈，過去大部分電廠曾采用停機(jī)或減負(fù)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(fù)荷清洗的較長周期中，有相當(dāng)長的時間清潔系數(shù)小于設(shè)計值(在設(shè)計上，國內(nèi)一般取清潔系數(shù)為0.80～0.85),使汽輪機(jī)組處于真空惡化的不經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行，導(dǎo)致汽輪機(jī)熱耗率和發(fā)電煤耗率增加。以125MW機(jī)組為例，當(dāng)汽輪機(jī)背壓偏高設(shè)計值和凝汽器端差增大后，熱耗率與煤耗率的變化見表1

表1汽輪機(jī)背壓偏高和凝汽器端差增大后熱耗和煤耗的變化

項(xiàng)目 增加熱耗增加煤耗(kJ/kWh)(g/kW.h)

汽輪機(jī)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(nèi)多數(shù)汽輪發(fā)電機(jī)組都采用了自動膠球清洗裝置系統(tǒng)，使凝汽器冷卻管在運(yùn)行中保持清潔狀態(tài)，提高了真空度并減少了水阻，從而節(jié)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(dāng)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，煤耗節(jié)約可達(dá)2%～3%或更多。由于自動膠球清洗裝置系統(tǒng)還可使冷卻管的損壞減少，故而提高凝汽器運(yùn)行的可靠性，減少汽輪機(jī)設(shè)備計劃外停機(jī)次數(shù)。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。自動膠球清洗裝置系統(tǒng)由此成了火力發(fā)電廠重要的節(jié)能措施之一。

    但是由于種種原因，目前自動膠球清洗裝置系統(tǒng)的投入率和收球率還不理想，設(shè)備、系統(tǒng)、運(yùn)行維護(hù)和管理還存在一些問題，有待進(jìn)一步完善。華東電力試驗(yàn)研究院曾對華東電網(wǎng)14個電廠，44臺125MW以上容量的大機(jī)組進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明，凡是現(xiàn)在機(jī)組裝設(shè)自動膠球清洗裝置系統(tǒng)的，能夠正常投運(yùn)、且收球率在90%以上的機(jī)組，僅占29%,收球率不高或投運(yùn)不正常的機(jī)組占64%,另有幾臺機(jī)組未裝或正在改進(jìn)自動清洗系統(tǒng)。

1電廠膠球清洗概況

    幾年來，電廠(以下稱該廠)對自動膠球清洗裝置系統(tǒng)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(yùn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。特別是夏季運(yùn)行工況，機(jī)組真空能維持在較高水平，確保了機(jī)組多發(fā)電，高效率、低消耗，為緩和用電緊缺起到了應(yīng)有的作用。

    經(jīng)驗(yàn)證明，固定錐形收球網(wǎng)只適合于中小機(jī)組及循環(huán)水源較清潔的地區(qū)或部分閉式循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)，因長期運(yùn)行水阻大、剛性差、易變形，積聚垃圾后清掃困難，須停機(jī)進(jìn)行。100MW以上大機(jī)組宜選用蝶形活動收球網(wǎng)。該型網(wǎng)靈活性強(qiáng)，適應(yīng)不同運(yùn)行工況，不同地區(qū)使用，操作簡單，運(yùn)行水阻小，收球率高，檢查維護(hù)方便。經(jīng)驗(yàn)還證明，良好的設(shè)備是保證膠球清洗工作順利投運(yùn)的先決條件，而優(yōu)質(zhì)的維護(hù)與管理又是正常投運(yùn)的必要條件，兩者緊密結(jié)合，缺一不可。

    該廠位于山東半島西海岸的，一期工程裝有2臺國產(chǎn)125MW機(jī)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(jī)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(jī)的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)均采用海水直流供水，即一次開放性循環(huán)。由于1、2號機(jī)組比3、4號機(jī)組早投產(chǎn)10年，所以3、4號機(jī)組的自動膠球清洗裝置系統(tǒng)，從設(shè)計、安裝到運(yùn)行管理和維護(hù)，都吸取了1、2號機(jī)組的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，采用的是南京電站輔機(jī)廠生產(chǎn)的不銹鋼設(shè)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(tǒng)的連接管路均采用不銹鋼管，投產(chǎn)后運(yùn)行正常。

    該廠一期工程的2臺125MW機(jī)組的凝汽器，在安裝時均隨機(jī)裝有立式渦流切向清洗二次濾網(wǎng)及膠球清洗系統(tǒng)。由于原設(shè)備在設(shè)計、制造及材質(zhì)上存在問題，二次濾網(wǎng)除污效果差，收球網(wǎng)操作不靈、膠球回收率低，長期不能正常投運(yùn)，嚴(yán)重影響著汽輪機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

    該廠采用的海水，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(jié)，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。此時由于悶系內(nèi)外壓差過大而將網(wǎng)芯壓變形直至撕裂，以致造成凝汽器管板布滿雜物，汽輪機(jī)真空惡化。嚴(yán)重時每隔一天就要進(jìn)行一次減負(fù)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強(qiáng)度。收球網(wǎng)也因海水腐蝕，操作不靈，收球率不足50%,自動膠球清洗裝置系統(tǒng)無法正常投入。

2電廠膠球清洗裝置系統(tǒng)改造

    為扭轉(zhuǎn)這種被動局面，該廠在80年代末期，分別在1號和2號機(jī)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(shè)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。

上述設(shè)備裝配完畢后，是這樣工作的：

    1)每臺機(jī)每個班清洗一次14FH-5-0凈水器，每次15min左右，兩則輪流沖洗。遇有大風(fēng)或雜物多時視濾網(wǎng)前、后壓差適當(dāng)增加沖洗次數(shù)和延長沖洗時間，以清洗干凈為準(zhǔn)。

    2)每臺機(jī)每日白班進(jìn)行一次膠球清洗，每次半側(cè)投入300個膠球，清洗1h,收球1h。兩側(cè)輪流清洗。

    經(jīng)過多年的實(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(qiáng)，耐海水腐蝕，收球率均在90%以上，且對凝汽器冷卻管保護(hù)膜沒有損壞，檢修工人已從繁重的勞動中解放出來。凝汽器各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)大有好轉(zhuǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3改造后的情況

以2號機(jī)為例，更換前、后以全月平均數(shù)進(jìn)行比較，見表2。

表2膠球清洗裝置設(shè)備更換前后數(shù)據(jù)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(jī)膠球清洗裝置系統(tǒng)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(jī)組循環(huán)熱效率提高0.45%,每年節(jié)標(biāo)準(zhǔn)煤約6700t,可多發(fā)電1050萬kW.h。

    3、4號機(jī)組正式投產(chǎn)后，自動膠球清洗裝置系統(tǒng)亦隨之投運(yùn)，操作原則與1、2號機(jī)組相同，成為定期工作。由凝值工操作，副班長監(jiān)護(hù)，并將清洗情況詳細(xì)記錄于運(yùn)行日志中。從1996年夏季運(yùn)行工況看，4臺機(jī)組的自動膠球清洗裝置系統(tǒng)的正常投運(yùn)，使機(jī)組均處于較好的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，見表3。

表31～4號機(jī)膠球清洗裝置系統(tǒng)投入后運(yùn)行情況

4膠球清洗裝置注意事項(xiàng)

    通過實(shí)踐體會到，要想使自動膠球清洗裝置系統(tǒng)正常運(yùn)行，起到良好的節(jié)能效果，必須注意做到以下幾點(diǎn)：

    1)膠球清洗系統(tǒng)正常投運(yùn)的關(guān)鍵問題是要清除循環(huán)水系統(tǒng)中的雜物，特別是直流供水系統(tǒng)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)。目前電廠裝設(shè)的一次濾網(wǎng)均為回轉(zhuǎn)機(jī)械式，網(wǎng)孔直徑在8mm×8mm和10mm×10mm之間，孔徑較大，加之回轉(zhuǎn)部分密封等因素的影響，垃圾雜物排除能力差。為了彌補(bǔ)這一缺陷，裝設(shè)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(zhuǎn)，并設(shè)置逆沖裝置。

    2)提高膠球回收率，膠球清洗裝置本身結(jié)構(gòu)合理外，材質(zhì)須作相應(yīng)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(yīng)選用耐腐蝕的不銹鋼材。

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

    4)選擇微孔粒度均勻、性能穩(wěn)定，球徑較銅管內(nèi)徑大1～2mm的海綿膠球。使用過程中如發(fā)現(xiàn)膠球破損或過分發(fā)胖要及時剔除掉，投入新球。也要隨時剔除磨損變小的膠球。當(dāng)球體直徑比管徑小0.1～0.3mm時，不宜再繼續(xù)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(yàn)收，確保膠球質(zhì)量。新膠球投入運(yùn)行前，應(yīng)先用海水浸泡1～2h,并反復(fù)用手捏幾次，使膠球中的微小孔隙都充滿水，避免膠球在出水管中漂浮和滯留。

    5)為保護(hù)和預(yù)防銅管腐蝕，延長其使用壽命，要注意冷卻管保護(hù)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(xù)清洗過程中，如發(fā)現(xiàn)收球率明顯降低或運(yùn)行不正常時，應(yīng)及時查找原因。如發(fā)現(xiàn)網(wǎng)板變形，應(yīng)及時采取措施整形，使其恢復(fù)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(dǎo)重視，充分發(fā)動群眾，認(rèn)真管理，人負(fù)責(zé)，做到有指標(biāo)，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(xiàng)省煤節(jié)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題

    目前膠球清洗裝置較普遍存在的問題是收球率不高，清洗效果欠佳，設(shè)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(shè)計不合理

    1)上下網(wǎng)板轉(zhuǎn)軸中心位置偏高，未考慮運(yùn)行時水流流動時動量的作用，以致運(yùn)行時抖動或偏離正常位置。

    2)未采取收球時的輔助調(diào)節(jié)及擾動措施。

    3)下方箱寬度過大，進(jìn)入下方箱的水流量過大，超過膠球泵的抽吸能力，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，動靜間隙偏大。

    2)上網(wǎng)板與方箱接合處間隙過大或平衡度差。

    3)上收球網(wǎng)轉(zhuǎn)軸接口處如設(shè)計制造成圓柱接頭，加之銷子強(qiáng)度不足時，當(dāng)轉(zhuǎn)軸受較大扭曲力矩時，很易斷裂導(dǎo)致網(wǎng)板無法活動。此處應(yīng)設(shè)計制造成方板接頭以加強(qiáng)其剛性。

    4)下收球網(wǎng)下端蟹鉗處間隙過大，造成逃球。

5.3膠球清洗裝置運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)

    1)不按時投運(yùn)和定期反沖，發(fā)現(xiàn)問題未及時處理消除。

    2)貪圖方便，長期將網(wǎng)板置于收球位置。致使網(wǎng)板垃圾積累過多，超過網(wǎng)板承載能力，導(dǎo)致網(wǎng)板永久變形。

    3)異物卡澀于動靜部分之間未及時發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)行操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。