膠球清洗/凝汽器膠球清洗系統(tǒng)投入周期降低發(fā)電成本的計算方法
在凝汽器運行中，循環(huán)水中不可避免的要帶入一些贓污，如不及時進行清洗，則隨著運行時間的增加，凝汽器銅管中的污垢逐漸積聚，使凝汽器銅管的傳熱系數(shù)降低，凝汽器端差升高，導(dǎo)致真空隨著下降，機組功率和效率會隨之減小叫發(fā)電煤耗升高。膠球清洗裝置的定期正常投用，能及時清走凝汽器銅管內(nèi)壁污物，使凝汽器管束保持一定的清潔度，對防止結(jié)垢起到非常重要的作用，目前大多數(shù)電廠膠球清洗系統(tǒng)都采用定期、間斷運行的方式，有的電廠規(guī)定每周清洗一次，有的電廠規(guī)定每天清洗一次四。但是對于膠球清洗裝置的佳投入周期到目前為止還沒有一個統(tǒng)一的確定方法，即應(yīng)多長時間投入一次膠球裝置運行，還沒有科學(xué)的依據(jù)。
膠球清洗裝置投入的間隔過短或過長都會造成能源浪費，在凝汽器清潔率較高時，投入膠球清洗就得不償失，而如果清洗周期過長，就會導(dǎo)致凝汽器銅管內(nèi)的臟污增厚，凝汽器端差升高叫機組功率和效率也隨之減小。因此，任何時候采用同一個固定不變的清洗周期是不合適的叫從而說明了在目前形勢下確定膠球清洗系統(tǒng)佳投入周期對節(jié)能降耗的重要性。
提出了1種計算膠球清洗佳周期的方法，為降低發(fā)電成本提供了一定的理論依據(jù)。
膠球清洗裝置由二次濾網(wǎng)、裝球室、膠球輸送泵和收球網(wǎng)幾大部件組成。凝汽器膠球清洗系統(tǒng)是一種閉合式再循環(huán)管路，1臺膠球泵利用凝汽器出口水將海綿橡膠球從裝球室中帶出，并將它注入到凝汽器入口水流中，由于管子前后壓差而迫使球通過凝汽器管子。凝汽器出口管上的篩網(wǎng)使球從凝汽器的水流中轉(zhuǎn)至泵，使之再循環(huán)回到冷卻水入口管中。
由于海綿橡膠球直徑稍大于凝汽器管子的直徑，球擦拭管子內(nèi)壁而防止形成污垢的沉積，同時不破壞管子內(nèi)的保護膜。再循環(huán)管路中設(shè)有收球室，以便在不需清洗時從管路中轉(zhuǎn)移出膠球，并可以更換磨損的球。
2.1贓污所引起的汽輪機功率變化的計算
通過測取機組清潔率隨時間變化的曲線，就可以得到由于臟污使汽輪機排汽壓力Pc隨時間的變化關(guān)系。即：p,-=fM, ⑴其中，岳為汽輪機排汽壓力，Pa。由汽輪機功率Pe隨排汽壓力變化關(guān)系曲線，得：P哉（公），⑵結(jié)合式（1）和式（2）,可以得到由于臟污所引起的汽輪機功率隨時間的變化式：ARHS），⑶其中，△四為臟污所引起的汽輪機功率的變化值，kWo當清洗系統(tǒng)投入運行時，污垢的清除也是逐漸進行的，隨著清洗過程的繼續(xù)，由臟污所造成的損失逐漸減小，直至清洗時間K噸后，臟污所引起的損失達到零，在清洗過程中汽輪機功率隨時間的變化式如下。AF"）,⑷其中，Ape為在清洗過程中汽輪機功率的變化值，kW0為簡化計算，在不長的時間間隔內(nèi)，可以將功率損失曲線近似作直線處理，如圖1所示。
圖1定期膠球清洗的功率損耗線性化曲線
則有:APei=ar,從七(丁_7),其中，T、幾®分別為清洗周期和每次的清洗時間，h；a為臟污所引起的單位時間功率損失量，kWh則在一個清洗周期內(nèi)，汽輪機由于臟污引起的電量損失即為圖1中兩個三角形的總面積：W=-^-a（.T-T^）2+^-a（T—T^）T^,其中，W為損失的電量，kW・h。相應(yīng)的經(jīng)濟損失為：Yr=ceW,其中，匕為臟污所造成的經(jīng)濟損失，元；“為電價,元/（kW-h）o時間，內(nèi)膠球的清洗次數(shù)為：則，經(jīng)濟損失為：[W=-^-a（T-Ris）2+-^~a（T-T癡）TmJ,
2.2膠球清洗系統(tǒng)佳投入周期的計算
膠球有效清洗次數(shù)為：yTJTd皿,（11）其中，厶為膠球有效清洗次數(shù)；H為膠球的使用壽命，h（其余公式中同）。時間7內(nèi)膠球清洗裝置運行費用為：Yb=（ ）n+y0T. （⑵其中，G,為所投入膠球的總價值，元（其余公式中同）；加處分別為單位時間的運行費用和設(shè)備的折舊費用，元/h（其余公式中同）；將式⑼、式（11）代入式（12）,（15）根據(jù)中國的實際使用情況，通常假定清洗時間幾蜘為常數(shù)，顯然，佳清洗間隔（也就是佳清洗周期）是使單位時間內(nèi)的總費用達極小的清洗間隔。
3應(yīng)用計算
這里以張家口發(fā)電廠的300MW機組為例進行計算：機組型號：N300-16.7/537/537型中間再熱式，雙缸雙排汽凝汽式汽輪機；凝汽器型號：N-17660-3型單背式、單殼體、對分雙流程、表面式；冷卻面積：17660m2;銅管數(shù)量：20440根；銅管尺寸：025mmx1mmx7220mm;機組與膠球清洗裝置運行數(shù)據(jù)：膠球投入個數(shù)：50個~550個（銅管根數(shù)/4的10%）;單個膠球價格：1元；業(yè)人員對于高精尖技術(shù)設(shè)備的操作能力以及對各項洗煤工作的理論知識的有效把握，并通過獎勵薪酬等鼓勵業(yè)的洗煤人才開展對先進技術(shù)的研發(fā)；b)企業(yè)還要積極地做好洗煤工作的科研投入，對洗煤的方法、技術(shù)、產(chǎn)煤量、節(jié)能生產(chǎn)以及環(huán)境保護等方面工作進行積極地研究，使洗煤工作得以順利實施。
洗煤工作在整體的煤炭工作中發(fā)揮著極其重要的作用，煤炭企業(yè)的相關(guān)工作人員一定要努力地做好對洗煤工作技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，同時全面地落實洗煤工作的管理措施，進而推動洗煤工作的順利開展。膠球壽命7a：120h;每次清洗運行費用ybxrd(m：70元；每次清洗持續(xù)時間咨：6h；臟污速度：a=6kW/h-12kW/h,取8kW/h；電價c,：0.35元/(kW-h)；A=-^-acr=-^-x8x0.35=1.4,C=(Cb/7,a+yb)7,dea„=(55Ox1/120+70/6)6=97.48O(16)佳清洗時間間隔：T=\片=8.5ho (18)即可認為每8.5h清洗一次。
4確保膠球清洗系統(tǒng)有效運行的措施
4.1膠球清洗及時清理二次濾網(wǎng)
膠球在管中只能依靠循環(huán)水作動力，清除冷卻管內(nèi)壁上的薄層淤泥或水垢。若循環(huán)水中含有較多的雜物，如水生動物、垃圾、碎石及各種有機物，不僅會堵塞二次濾網(wǎng)，使循環(huán)水流量減小，不利于膠球的循環(huán)，而且會堵塞凝汽器的管孔，妨礙膠球的通過。因此要定期清理二次濾網(wǎng)。張家口發(fā)電廠規(guī)定當二次濾網(wǎng)差壓N0.02MPa時，應(yīng)進行濾網(wǎng)沖洗。當濾網(wǎng)差壓＞0.03MPa時應(yīng)進行清理。
4.2膠球的選用
膠球進入凝汽器管內(nèi)后，靠與管壁接觸所提供的擦拭作用進行清洗，它的質(zhì)量不但影響到清洗效果，而且關(guān)系到膠球的回收率。如果膠球彈性不好，長時間運行會磨損管壁，引起凝汽器泄漏，當循環(huán)水壓力較低時，還容易堵塞銅管，使凝汽器真空降低，機組出力下降，嚴重時還會造成被迫停機的后果。如果選用優(yōu)質(zhì)膠球，膠球價格增加，但膠球壽命也相應(yīng)延長，所以膠球的選用要通過經(jīng)濟性分析和運行實踐來確定。
4.3注意監(jiān)測凝汽器水側(cè)管壁臟污程度
在凝汽器運行中，通過采用適當?shù)姆椒▽δ魉畟?cè)管壁臟污程度進行監(jiān)測并及時處理，對于保護汽輪機運行經(jīng)濟性具有重要的意義。
到目前為止，對于膠球清洗裝置的佳投入周期還沒有一個科學(xué)的確定方法，膠球清洗裝置投入的間隔過短或過長都會造成能源浪費。通過計算確定了膠球清洗裝置佳的投入周期，為節(jié)能降耗提供了一定的理論依據(jù)。對張家口發(fā)電廠的8臺300MW機組膠球清洗裝置進行了應(yīng)用計算，得出了對于張家口發(fā)電廠的機組來說，膠球清洗周期應(yīng)以8.5h為宜。膠球的價格越高、投入的膠球數(shù)量越多、膠球清洗運行費用越高、清洗時間越長，則佳清洗周期越長；反之，臟污速度越快、售電價格越高，則佳清洗周期越短。在冬季冷卻水溫度比較低，凝汽器清潔率變化對汽輪機電功率影響比較小，亦即凝汽器臟污對汽輪機電功率影響較小，即臟污速度a較小，則佳清洗周期較長。
