提高凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)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(tǒng)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，介紹了汽輪機自動在線膠球清洗裝置系統(tǒng)的改過情況實踐證明，改造后的膠球清洗裝置系統(tǒng)經(jīng)濟效益顯著。
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，過去大部分電廠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——減負荷清洗的較長周期中，有相當長的時間清潔系數(shù)小于設計值(在設計上，國內一般取清潔系數(shù)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(shù)汽輪發(fā)電機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,相當于增加了凝汽器冷卻面積20%～30%。在冷卻水質較差的一些發(fā)電廠，煤耗節(jié)約可達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，故而提高凝汽器運行的可靠性，減少汽輪機設備計劃外停機次數(shù)。此外，發(fā)電煤耗降低，又可減少有害物質的排放量。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，設備、系統(tǒng)、運行維護和管理還存在一些問題，有待進一步完善。華東電力試驗研究院曾對華東電網(wǎng)14個電廠，44臺125MW以上容量的大機組進行調查，結果表明，凡是現(xiàn)在機組裝設自動膠球清洗裝置系統(tǒng)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，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。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(qū)或部分閉式循環(huán)水系統(tǒng)內，因長期運行水阻大、剛性差、易變形，積聚垃圾后清掃困難，須停機進行。100MW以上大機組宜選用蝶形活動收球網(wǎng)。該型網(wǎng)靈活性強，適應不同運行工況，不同地區(qū)使用，操作簡單，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(tǒng)均采用海水直流供水，即一次開放性循環(huán)。由于1、2號機組比3、4號機組早投產(chǎn)10年，所以3、4號機組的自動膠球清洗裝置系統(tǒng)，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生產(chǎn)的不銹鋼設備，凝汽器循環(huán)水進水凈水器型號為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)后運行正常。
該廠一期工程的2臺125MW機組的凝汽器，在安裝時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(tǒng)。由于原設備在設計、制造及材質上存在問題，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，嚴重影響著汽輪機組的安全、經(jīng)濟運行。
該廠采用的海水，在一般情況下水質良好，但在大風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、海草等雜物進入循環(huán)水，造成濾網(wǎng)堵塞。此時由于悶系內外壓差過大而將網(wǎng)芯壓變形直至撕裂，以致造成凝汽器管板布滿雜物，汽輪機真空惡化。嚴重時每隔一天就要進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強度。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
為扭轉這種被動局面，該廠在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)及有關控制操作附件，主要設備材質選用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。
上述設備裝配完畢后，是這樣工作的：
1)每臺機每個班清洗一次14FH-5-0凈水器，每次15min左右，兩則輪流沖洗。遇有大風或雜物多時視濾網(wǎng)前、后壓差適當增加沖洗次數(shù)和延長沖洗時間，以清洗干凈為準。
2)每臺機每日白班進行一次膠球清洗，每次半側投入300個膠球，清洗1h,收球1h。兩側輪流清洗。
經(jīng)過多年的實踐，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有損壞，檢修工人已從繁重的勞動中解放出來。凝汽器各項經(jīng)濟指標大有好轉，經(jīng)濟效益顯著。
3改造后的情況
以2號機為例，更換前、后以全月平均數(shù)進行比較，見表2。
表2膠球清洗裝置設備更換前后數(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號機膠球清洗裝置系統(tǒng)改進后，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(jié)標準煤約6700t,可多發(fā)電1050萬kW.h。
3、4號機組正式投產(chǎn)后，自動膠球清洗裝置系統(tǒng)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，副班長監(jiān)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臺機組的自動膠球清洗裝置系統(tǒng)的正常投運，使機組均處于較好的經(jīng)濟運行水平，見表3。
表31～4號機膠球清洗裝置系統(tǒng)投入后運行情況
4膠球清洗裝置注意事項
通過實踐體會到，要想使自動膠球清洗裝置系統(tǒng)正常運行，起到良好的節(jié)能效果，必須注意做到以下幾點：
1)膠球清洗系統(tǒng)正常投運的關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，材質須作相應考慮，特別是以海水作為冷卻介質的凝汽器，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，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(tǒng)應與凝汽器同時投運，對現(xiàn)有的汽輪機，膠球清洗裝置系統(tǒng)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(wěn)定，球徑較銅管內徑大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，球質也有硬、有軟，比重也不一樣，因此要有人驗收，確保膠球質量。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行不正常時，應及時查找原因。如發(fā)現(xiàn)網(wǎng)板變形，應及時采取措施整形，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)各級領導重視，充分發(fā)動群眾，認真管理，人負責，做到有指標，有分析，有措施，有效果。實踐證明，三分技術，七分管理，只有這樣，這項省煤節(jié)電的有效措施，才能不斷進化，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，設備缺陷較多，投入率較低。其主要原因有以下幾點
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，未考慮運行時水流流動時動量的作用，以致運行時抖動或偏離正常位置。
2)未采取收球時的輔助調節(jié)及擾動措施。
3)下方箱寬度過大，進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)轉軸接口處如設計制造成圓柱接頭，加之銷子強度不足時，當轉軸受較大扭曲力矩時，很易斷裂導致網(wǎng)板無法活動。此處應設計制造成方板接頭以加強其剛性。
4)下收球網(wǎng)下端蟹鉗處間隙過大，造成逃球。
5.3膠球清洗裝置運行維護不當
1)不按時投運和定期反沖，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)，強行操作執(zhí)行機構。
