提高凝汽器膠球清洗裝置系統冷卻水管內壁潔凈的經濟效益

    提高凝汽器膠球清洗裝置系統冷卻水管內壁潔凈的經濟效益。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的改過情況實踐證明，改造后的膠球清洗裝置系統經濟效益顯著。

    凝汽器是火力發電廠、核電站及化工企業中的重要設備，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小于設計值(在設計上，國內一般取清潔系數為0.80～0.85),使汽輪機組處于真空惡化的不經濟狀態下運行，導致汽輪機熱耗率和發電煤耗率增加。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，國內多數汽輪發電機組都采用了自動膠球清洗裝置系統，使凝汽器冷卻管在運行中保持清潔狀態，提高了真空度并減少了水阻，從而節約發電單位煤耗。經測試比較，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電廠，煤耗節約可達2%～3%或更多。由于自動膠球清洗裝置系統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。此外，發電煤耗降低，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由此成了火力發電廠重要的節能措施之一。

    但是由于種種原因，目前自動膠球清洗裝置系統的投入率和收球率還不理想，設備、系統、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，凡是現在機組裝設自動膠球清洗裝置系統的，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。

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，確保了機組多發電，高效率、低消耗，為緩和用電緊缺起到了應有的作用。

    經驗證明，固定錐形收球網只適合于中小機組及循環水源較清潔的地區或部分閉式循環水系統內，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。該型網靈活性強，適應不同運行工況，不同地區使用，操作簡單，運行水阻小，收球率高，檢查維護方便。經驗還證明，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。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。4臺機的冷卻循環水系統均采用海水直流供水，即一次開放性循環。由于1、2號機組比3、4號機組早投產10年，所以3、4號機組的自動膠球清洗裝置系統，從設計、安裝到運行管理和維護，都吸取了1、2號機組的經驗教訓，采用的是南京電站輔機廠生產的不銹鋼設備，凝汽器循環水進水凈水器型號為FFLM1800/1600,收球網型號為HQW-1600-Ⅱ、膠球泵型號為125SS-9清洗系統的連接管路均采用不銹鋼管，投產后運行正常。

    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及膠球清洗系統。由于原設備在設計、制造及材質上存在問題，二次濾網除污效果差，收球網操作不靈、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，常有大量海帶、海虹、塑料袋、海草等雜物進入循環水，造成濾網堵塞。此時由于悶系內外壓差過大而將網芯壓變形直至撕裂，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，即影響發電出力，又大大增加了檢修工人的勞動強度。收球網也因海水腐蝕，操作不靈，收球率不足50%,自動膠球清洗裝置系統無法正常投入。

2電廠膠球清洗裝置系統改造

    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，換用生產的14FH-5-0凈水器和S14-0膠球收球網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前、后壓差適當增加沖洗次數和延長沖洗時間，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。

    經過多年的實踐，證明14FH-5-0凈水器和S-14-0收球網操作方便，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。凝汽器各項經濟指標大有好轉，經濟效益顯著。

3改造后的情況

以2號機為例，更換前、后以全月平均數進行比較，見表2。

表2膠球清洗裝置設備更換前后數據比較

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,機組循環熱效率提高0.45%,每年節標準煤約6700t,可多發電1050萬kW.h。

    3、4號機組正式投產后，自動膠球清洗裝置系統亦隨之投運，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的正常投運，使機組均處于較好的經濟運行水平，見表3。

表31～4號機膠球清洗裝置系統投入后運行情況

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正常運行，起到良好的節能效果，必須注意做到以下幾點：

    1)膠球清洗系統正常投運的關鍵問題是要清除循環水系統中的雜物，特別是直流供水系統江、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。目前電廠裝設的一次濾網均為回轉機械式，網孔直徑在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(凈水器)是十分必要的，直流供水的二次濾網要能旋轉，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，膠球清洗系統應與凝汽器同時投運，對現有的汽輪機，膠球清洗裝置系統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、性能穩定，球徑較銅管內徑大1～2mm的海綿膠球。使用過程中如發現膠球破損或過分發胖要及時剔除掉，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，不宜再繼續使用。

    即使同批生產的膠球，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)在膠球連續清洗過程中，如發現收球率明顯降低或運行不正常時，應及時查找原因。如發現網板變形，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板固定或焊死。

    7)各級領導重視，充分發動群眾，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收球網通流部分流道設計不合理

    1)上下網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)網面制造粗糙，條柵分布不勻，動靜間隙偏大。

    2)上網板與方箱接合處間隙過大或平衡度差。

    3)上收球網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，發現問題未及時處理消除。

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

    3)異物卡澀于動靜部分之間未及時發現，強行操作執行機構。