200MW機組原設計的凝汽器膠球清洗系統存在的問題,提出了解決辦法,并分析了改造后取得的效益,對投產有一定年限的機組膠球清洗系統的改造具有借鑒意義。湖北華電黃石發電股份有限公司209號機組汽輪機為東方汽輪機廠生產的N20012.7/535/5354型三缸二排汽凝汽式汽輪機,于1993年7月投產發電。自機組投運以來一直采用膠球清洗系統對凝汽器銅管進行清洗,近幾年收球率較低,僅為50%左右,無法達到清洗效果,膠球清洗設備長期處于閑置狀態。黃石發電股份有限公司凝汽器循環水方式為開式循環,從長江取水,水質相對較差,機組運行中無有效的凝汽器清洗方法使凝汽器換熱效率下降,影響機組出力。為了保持凝汽器銅管有較高的清潔系數,減輕銅管的結垢,提高傳熱效率,保證凝汽器真空度,提高機組效益,必須解決膠球清洗系統長期不能正常投運的問題。
膠球清洗系統技術改造
1.1209號機膠球清洗系統現狀與存在的問題收球網收球率低;
由于循環水為開式循環,有虹吸現象,原膠球泵功率、流量、揚程均偏小。
膠球的質量一般應符合下列要求:
(1)材料彈性要好,不易撕裂和有粒屑脫離,多孔均勻;
(2)形狀2圓1而規矩,不圓度2的誤差在0.5mm以內;
(3)膠球預先在水中浸泡24～48h后再投用;浸泡后應能分層懸浮。
原來采用的是國產硬質膠球,不能達到標準。
膠球清洗系統管道布置和凝汽器水室渦流問題,根據現場勘察膠球系統管道需要略做調整即可。
流速和虹吸問題,由于黃石發電股份有限公司循環水流速為1.1m/s,偏小,雖有虹吸現象,但虹吸負壓不大,問題不大。
1.2膠球清洗系統改造
通過調研、分析、比較,黃石發電股份有限公司決定采用上海鼎革電力設備有限公司的專利產品HQWF1400型旋擺自鎖式收球網及膠球泵等相關附屬設備(見圖1)。2006年3～4月,利用209號機大修對原凝汽器膠球清洗系統進行了技術改造。
圖旋擺自鎖式收球網工作圖
收球網安裝形式:立式,收球網筒體直徑×壁厚:1420×10。
材料:網板框架、心軸、曲柄軸、楔形柵條等內部
材料采用1Cr18Ni9Ti,筒體Q235A+防腐。
膠球泵流量:100m3/h;揚程:22m;功率:15
kW。為節約現有資源,新系統將沿用老系統的收球筒、控制柜,僅將原來的手動門更換成電動球閥。
改造前、后系統圖見圖2。
圖2改造前、后系統圖
1.3旋擺自鎖式收球網與其他結構技術收球網的結構及使用性能比較
為克服現有收球網存在的缺點,上海鼎革公司在設計上將活動型柵格網板收球網(倒V字活動收球網)與平面鉸鏈四桿機構組合起來,構成新的旋擺自鎖式收球網,實現了收球和網板反沖洗工況,并確保在收球工況網板與筒體密合無漏球現象。
設計上應用新的旋擺原理、新材料、新結構,將活動型柵格收球網設計為平面四桿機構,組成全新的“旋擺自鎖式收球網”(見圖1)。在雙網板支撐軸的下部采用曲柄連桿機構推拉操縱網板,在收球工況時,執行機構帶動網板旋擺一定角度,達到運行工況的極限位置,將筒體整個截面遮擋;在非運行工況時,執行機構帶動網板旋擺回到上述角度,即與水流平行的極限位置,使水流對網板進行反沖洗及減少水阻,這個平面四桿機構能夠起到支撐、定位、閉鎖網板的作用,下段網板不再是懸臂梁,同時網板旋擺的兩個極限位置正是死點位置,機構自鎖而網板不動,從而實現了收球網的可靠性功能。因此不存在因水流沖力而產生的網板變形而逃球的問題。
網板的不銹鋼片與下橫行骨架條以嵌槽并用氬弧焊焊接組成一個整體,大大提高了網板的強度和剛性,經久耐用。
收球網與筒體密合力大,機構自鎖,可靠地實現了功能。傳動軸和承重軸分開,受力合理。采用鉸鏈四桿機構,在兩個極限位置時連桿與曲柄共線,為機構死點位置,機構自鎖,此時,不論加在網板上作用多大的力,則網板不會移動,可靠實現收球和清洗功能。
傳力性能好,滿足了最小的傳動角γ≥50°,保證了良好的傳力性能。
收球網采用楔型焊接條,表面平整光滑,不卡球、不夾球,水阻低。所有片、條、梁等零件的迎水面都經過倒角或拉成圓弧角并打磨光滑,水阻小,不掛絲、毛垃圾。
收球率高≥95%,并且收球率長期保持穩定。
膠球清洗效益分析及結論
膠球清洗、膠球清洗系統改造后于2006年5月調試正常投入系統運行,黃石發電股份有限公司全程跟蹤了收球網收球的情況(見表1)。
表1膠球清洗系統改造后收球率統計表
甲側 乙側
序號投球日期收球投球收球收球投球收球備注數數率/%數數率/%
20060612 960 948 101.310251045 98
20060613 928 960 96.7 864102584.3
20060614 1020928 109 1011 864 117
20060615 9861020 96.7 976101196.5
200606179179869390897693.3兩天甲側平均收球率乙側平均收球率
98% 96%
備收球率有大于100%的情況,原因是上次所投運的膠球卡在某注個部位,本次被循環水沖了出來
1臺200MW機組,每年至少要進行2次高壓清洗,需組織30人倒三班捅刷3天;現采用膠球清洗(采用旋擺式自鎖式收球網),只要進行膠球系統正常維護就可以了。
若用人工清洗則停機損失約為500萬元/a。
而整個技改投入不到30萬元,膠球清洗系統改造后經濟效益十分明顯。
旋擺自鎖式收球網是一種新型的收球網,收球率可達95%以上,值得在電廠進行推廣。
