海绵橡胶剥皮胶球的质量影响着凝汽器胶球清洗装置管道污垢清洗效率的提高

海绵橡胶剥皮胶球的质量影响着凝汽器胶球清洗装置管道污垢清洗效率的提高

     海绵橡胶剥皮胶球的质量影响着凝汽器胶球清洗装置管道污垢清洗效率的提高。以125MW机组为例,介绍了近年来国内许多汽轮发电机组自动胶球清洗装置系统的使用现状、存在问题、改进方法以及建议。实践证明,采用S-14-0胶球收网,对提高凝汽器的运行可靠性有重要作用。
     凝汽器是火力发电厂、核电站及化工企业中的重要设备之一,维护凝汽器冷却水管内壁的洁净,保持凝汽器在较高真空度和较小温差下工作是提高汽轮机组循环热效率的主要方法之一。为了维护凝汽器冷却管的洁净,过去国内大部分电厂曾采用停机或将热负荷减半由人工进行清洗的方法。这样,冷却管在从清洗—被污染—减负荷清洗的较长周期中,有相当长的时间清洁系数小于设计值(国内一般取清洁系数为0.80～0.85),使得汽轮机在真空恶化的不经济状态下运行,导致汽轮机热耗率和发电煤耗率增加。以125MW机组为例,当汽轮机背压偏高,设计值和凝汽器端差增大后,热耗率与煤耗率的变化见表1。
     目前,国内多数汽轮机发电机组都采用了自动胶球清洗装置系统,使凝汽器冷却管在运行中保持清洁状态,提高了真空度并减少了水垢,从而节约发电单位煤耗。经过测试比较可知,清洁度提高0.2~0.3,相当于增加了凝汽器冷却面积20%～30%。在冷却水质较差的一些发电厂,煤耗节约可以达到2%～3%或者更多。由于胶球清洗系统还可以使得冷却管的损坏数量减少,故可提高凝汽器运行的可靠性,减少汽轮机设备计划停机次数。此外,发电煤耗的降低还可以减少有害物质的排放量。管内腐蚀受到控制也可减少金属材料的损耗。因此,自动胶球清洗装置系统的使用成为火力发电厂节能的有效措施之一。文中对此系统存在问题及改进提出了意见和建议,以供同行借鉴。
1自动胶球清洗装置系统使用状态
     经验证明,固定锥形收球网只适合于中小机组及循环水源较清洁的地区或部分闭式循环水系统内。这是因为机组长期运行后水垢阻力增大,收球网变得刚性差、易变形、积聚垃圾后清洗困难,必须停机进行。
     100MW以上大型机组宜选用蝶形活动收球网。这是因为此型号的收球网灵活性强,可以适应不同的运行工况、不同地区使用,具有操作简单、运行水垢阻力小、收球率高及检查维护方便的特点。良好的设备是保证胶球清洗工作顺利投运的先决条件,而优质的维护与管理又是正常投运的必要条件。
2存在问题
     目前自动胶球清洗装置系统的投入率和收球率还不理想,设备、系统、运行维护和管理还存在一些问题,有待于进一步完善。华东电力试验研究所曾对华东电网14个电厂,44台125MW以上容量的大机组进行调查。结果表明,凡是现有机组装设自动胶球清洗装置系统的,能够正常运行、且收球率在90%以上的机组仅占29%,收球率不高或投运不正常的机组占64%,另外有几台机组未安装或正在改进自动清洗系统。
2.1收球网流通部分流道设计不合理
     (1)上、下网板转轴中心位置偏高,未考虑运行时水流流动的动量作用,以致上、下网板发生抖动或是偏离正常工作位置。
     (2)未采取收球时的辅助调节及其防止扰动等有效措施。
     (3)下方箱宽度过大,由此使得进入下方箱的水流量过大,超过了胶球泵的抽吸能力,造成了部分水流发生滞留,胶球在此部位发生回旋。
2.2胶球清洗装置制造安装工艺性比较差
     (1)网面制造较为粗糙,条栅分布不均匀,动静间隙偏大。
     (2)上网板与方箱结合部位间隙过大或是平衡性较差。
     (3)上收球网转轴接口处设计成圆柱形接头,加之若销子强度不足,当转轴受到较大扭转力矩时,很容易发生接头部位断裂以致网板无法活动。建议设计成方板接头以增加其刚性。
2.3胶球清洗装置运行维护不当
     (1)不按时投运和定期反冲洗,发现问题未能得到及时处理。
     (2)长期将网板置于收球位置以致网板上积垢严重,超过了其承载能力,发生永久变形。
     (3)异物卡涩与收球网动静部分之间未能及时发现处理,强行操作。
3胶球清洗装置工程实例
3.1国产机组运行状况
     某厂一期工程装有2台国产125MW机组,编号1#～2#,分别于1992-09和1994-07投产。二期工程安装有2台210MW机组,编号3#～4#,分别于2000-12和2003-11投产。4台机组的冷却循环水系统均采用海水直流供水,即一次开放性循环。借鉴1#～2#机组的操作经验,3#～4#机组的自动胶球清洗装置系统,从设计、安装到运行管理和维护都有一定的改进之处,投运后运行正常。凝汽器循环水进水器型号FFLM1800/1600,收球网型号HQW-1600-Ⅱ、胶球泵型号125SS-9,清洗系统连接管路均采用不锈钢材质。
     一期工程的2台125MW机组的凝汽器,在安装时均随机安装有立式涡流切向清洗二次滤网及其胶球清洗系统。由于原设备在设计、制造及材质上存在问题,二次滤网除污效果差,收球网操作不灵,胶球回收率低,长期不能正常投运,严重影响着汽轮机的安全经济运行。该厂采用的海水在一般情况下水质良好,但在大风或夏季收获海带及海虹繁殖季节,常有大量杂物进入循环水,造成滤网堵塞。此时由于网系内外压差过大而将网芯压变形直至撕裂,以致造成凝汽器管板布满杂物,汽轮机真空恶化。严重时,隔一天就要进行一次减负荷分半人工进行清洗,不仅影响了发电能力,又大幅增加了检修工人的劳动强度。收球网也因为海水腐蚀,导致操作不灵,收球率不足50%,自动胶球清洗装置系统无法正常投入。
3.2解决方法
     上世纪90年代末期,对1#～2#机组进行了大修,采用了电站辅机厂生产的14FH-5-0净水器、型号为S-14-0的胶球收球网及有关控制操作附件,主要设备材质选用1Cr18Ni9Ti,以增加海水的耐蚀性能。原胶球泵仍留用,凝气器水室与循环水管管道均未改动。
     上述设备装配完毕后,对其工作程序要求如下:①每台机、每个班清洗一次净水器,时间15min左右,两侧轮流冲洗。遇到大风或杂物多时,可增加视滤网冲洗次数和延长冲洗时间,以清洗干净为准。②每日白班时,每台机应进行1次胶球清洗,每次半侧投入300个胶球,清洗后,收球1h。两侧轮流清洗。
3.3改进效果
     经过多年的实践,证明了14FH-5-0净水器和S-14-0的胶球收网操作方便,除污性强,耐海水腐蚀,收球率均在90%以上。且对凝汽器冷却管保护膜没有损坏,检修工人已经从繁重的劳动中解放出来。凝汽器各项经济指标大有好转,经济效益显著。
     1#～2#胶球清洗装置系统改进后,真空度平均提高1.1%,热能耗下降93.78kJ/(kW·h),煤耗下降3.6g/(kW·h),机组循环热效率提高0.45%,相应的每年可节约燃煤量约为6700t,并且可以多发电约1050万kW·h。
     3#～4#机组正式投产后,自动胶球清洗装置系统亦随之投运,操作原则与1#2#机组相同,成为定期工作。从夏季运行工况看,4台机组的自动胶球清洗装置系统的正常投运,使得机组处于较好的经济运行水平,数据见表2。2#机,更换前后全月平均数据比较见表3。
表21#～4#机组正常运行后端差和真空度
1#机组 2#机组 3#机组 4#机组
端差/℃8.17.3 7.7 真空度/%94.6091.9093.00 
端差/℃7.56.9 7.3 真空度/%95.0493.7094.06 
端差/℃7.77.0 7.4 真空度/%94.5092.2093.15 
端差/℃7.56.9 7.2 真空 度/%94.6092.10 93.30
表32#机组更换前后端差和真空度更换前更换后水温端差真空水温端真空
/℃/℃度/%/℃/℃度/%
9.913.095.5510.08.797.38
15.012.794.4415.77.596.45
19.311.393.5720.06.595.50
4胶球清洗装置注意事项
     (1)胶球清洗装置系统正常投运的关键问题是要清除循环水系统中的杂物,特别是直流供水系统江、河、湖、海水中的固定杂物和生物等。因此,必须有较完善的滤网。目前,电厂装设的一次滤网均为回转机械式,网孔直径在8mm×8mm和10mm×10mm,孔径较大,加之受回转部分密封等因素的影响,垃圾、杂物排除能力差。为了弥补这一个缺陷,装设二次滤网是十分必要的,直流供水的二次滤网要能旋转,并设置逆冲装置。
     (2)提高胶球回收率,除了清洗装置本身结构合理外,必须相应考虑材质,特别是以海水作为冷却介质的凝汽器,清洗装置及滤网应当选用耐腐蚀的不锈钢材质。
     (3)在安装和检修凝汽器时,应当彻底清除冷却管内壁的积垢和脏污,以保证内壁高的初始洁净度,这是胶球能否可靠和长期运行并取得良好效益的重要条件。对新安装的汽轮机,胶球清洗系统应与凝汽器同时投运,对现有的汽轮机,胶球清洗系统应在换管或彻底消除一切结垢后立即投运。
     (4)选择微孔粒度均匀、性能稳定、球径较铜管内径大1～2mm的海绵胶球。在使用过程中,如发现胶球破损或过分发胀要及时剔除掉。也要随时剔除磨损变小的海绵橡胶剥皮胶球。当胶球自动清洗直径比管直径小0.1~0.3mm时,不宜再继续使用。对于同一批生产的胶球,其尺寸、硬度以及密度也不一样。因此,需要人进行验收以确保胶球质量。新胶球投入运行前,应在海水里浸泡12h,并反复进行手工清洗,使胶球中的微小孔隙都充满水,避免胶球在出水管中漂浮和滞留。
     (5)为了保护和预防铜管腐蚀,延长使用寿命,要注意冷却管保护膜的完整。不要由于胶球清洗而波坏,要定期加入硫酸亚铁进行表面处理。
     (6)在海绵橡胶剥皮胶球连续清洗过程中,如果发现收球率明显降低或者是运行不正常时,应及时查找原因。如发现网板变形,应及时给予维修,不可将网板固定或者焊死。
     近年来,随着自动胶球清洗装置系统应用领域的不断扩大,对其结构、操作性也在不断探索和改进之中,多数清洗系统均可正常运行之中。实践证明,只有技术、管理落实到位后,任何一项节能的新措施才能发挥大的作用。