提高凝汽器胶球清洗装置安装使用的可靠性

提高凝汽器胶球清洗装置安装使用的可靠性

     针对125MW汽轮发电机组胶球清洗装置系统应用情况,指出循环水二次滤网和胶球收球网的使用可显著提高凝汽器运行可靠性和经济效益;并指出了胶球清洗装置系统使用时的注意事项及存在问题。
     凝汽器是火力发电厂、核电站及化工企业中的重要设备。维护凝汽器冷却水管内壁的洁净,保持凝汽器较高的真空和较小的端差,是提高汽轮机组热效率的主要方法之一。为了维护凝汽器冷却管的洁净,过去我国大部分电厂曾采用停机或减半负荷由人工清洗的方法。这样,冷却管在从清洁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(国内一般设计清洁系数为0.80～0.85),使汽轮机组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,当汽轮机背压偏高和凝汽器端差增大后,热耗率与煤耗率的变化见表1。
表1汽轮机背压及凝汽器端差变化时
发电厂经济指标的变化
汽轮机背压升高增加热耗增加煤耗
/kPa/(kJ·kW-1·h-1)/(g·kW-1·h-1)
160.082.36
2129.795.30
3188.827.50
4244.519.70
凝汽器端差升高增加热耗增加煤耗
/K/(kJ·kW-1·h-1)/(g·kW-1·h-1)
120.980.80
240.951.57
359.872.31
477.922.99
595.123.66
1胶球清洗装置系统使用现状
     由于种种原因,目前胶球自动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,凡是现有机组装设胶球清洗装置系统的,能够正常投运、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%;另有几台机组未装或正在改进自动清洗系统。
     几年来,不少单位对胶球自动清洗装置系统不断地进行了改进,使之逐步趋向完善,已能做到正常投运,经济效益显著。特别是夏季,机组真空能维持在较高水平,确保了机组多发电,高效率、低消耗,为缓和用电紧缺起到了应有的作用。
          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。而长期运行后水阻大,刚性差,易变形,积聚垃圾后清洗困难,必须停机进行清洗。100MW以上大机组宜选用蝶形活动收球网。该网灵活性强,适应不同运行工况、不同地区使用,操作简单,运行水阻小,收球率高,检查维护方便。经验还证明,良好的设备是保证球胶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,两者紧密结合,缺一不可。
2胶球清洗装置系统应用实例
     某厂一期工程装有2台国产125MW机组(1号和2号),分别于二期工程装有2台210MW机组(3号和4号)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。由于1、2号机组比3、4号机组早投产几年,所以3、4号机组的胶球自动清洗装置系统,从设计、安装到运行管理和维护,都吸取了1、2号机组的经验教训生产的不锈钢设备,凝汽器循环水进水循环水二次滤网型号为FFLM1800/1600,收球网型号为HQW-1600-Ⅱ,胶球泵型号为125SS-9,清洗系统的连接管路均采用不锈钢管,投产后运行正常。
     一期工程的2台125MW机组的凝汽器,在安装时均随机装有立式涡流切向清洗二次滤网及胶球清洗系统。由于原设备在设计、制造及材质上存有问题,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,严重影响着汽轮机组的安全、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,常有大量海带、海虹、塑料袋、海草等杂物进入循环水系统,造成滤网堵塞。此时由于网系内外压差过大,将网芯压变形直至撕裂,以致造成凝汽器板布满杂物,汽轮机真空恶化。严重时每隔一天就要进行一次减半负荷人工清洗凝汽器,既影响发电出力,又大大增加了检修工人的劳动强度。收球网也因海水腐蚀,操作不灵,收球率不足50%,胶球自动清洗装置系统无法正常投入。
     为扭转这种被动局面,分别在1号和2号机组的大修中,换用了循环水二次滤网和胶球收球网及有关控制操作附件,主要设备材质选用1Crl8Ni9Ti不锈钢,以增加对海水的耐蚀性能。原胶球泵仍留用,凝汽器水室与循环水管道均未改动。
上述设备改装后规定:
     (1)每台机每个班清洗一次循环水二次滤网,每次15min左右,两侧轮流冲洗。遇有大风或杂物多时,视滤网前、后压差适当增加冲洗次数和延长冲洗时间,以清洗干净为准。
     (2)每台机每日白班进行一次胶球清洗,每次半侧投入300个胶球,清洗1h,收球1h。两侧轮流清洗。
     经过多年的实践,证明循环水二次滤网和收球网操作方便,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。凝汽器各项经济指标大有好转,经济效益显著。
以2号机为例,以更换前、后全月平均性能参数进行比较(见表2)。
表2某厂2号机胶球清洗装置效果对比
时间更换前更换后
/月水温/℃真空度/%端差/K水温/℃真空度/%端差/K
95.55  94.44   93.57
     1号及2号机组胶球清洗装置系统改进后,真空率平均提高1.1%。热耗下降93.77kJ/(kW·h),煤耗下降3.6g/(kW·h),机组循环热效率提高0.45%,相应每年节约标准煤约6700t,并可多发电1.05×107kW·h。
     3号及4号机组正式投产后,胶球自动清洗装置系统亦随之投运,操作原则与1号及2号机组相同,成为定期工作,并将清洗情况详细记录于运行日志中。从夏季运行工况看,4台机组的胶球自动清洗系统的正常投运,使机组均处于较好的经济运行水平(见表3)。
表34台机组胶球清洗装置系统夏季运行效果
1号机2号机3号机4号机
端差/K真空度/%端差/K真空度/%端差/K真空度/%端差/K真空度/%
8.194.67.595.047.794.507.594.6
7.391.96.993.707.092.206.992.1
7.793.07.394.067.493.157.293.3
3胶球自动清洗装置系统运行不正常的原因
     目前胶球自动清洗装置较普遍存在的问题是收球率不高,清洗效果欠佳,设备缺陷较多,投入率较低。
3.1收球网通流部分流道设计不合理
     (1)上、下网转轴中心位置偏高,未考虑运行时水流流动时动量的作用,以致运行时抖动或偏离正常位置。
     (2)未采取收球时的辅助调节及扰动措施。
     (3)下方箱宽度过大,进入下方箱的水流量过大,超过胶球泵的抽吸能力,以致造成部分水滞流,胶球在此回旋。
3.2制造、安装工艺差
     (1)网面制造粗糙,条栅分布不匀,动静间隙偏大。
     (2)上网板与方箱接合处间隙过大或平衡度差。
     (3)上收球网转轴接口处如设计制造成圆柱接头,加之销子强度不足时,当转轴受较大扭曲力矩肘,很易断裂导致网板无法活动。此处应设计制造成方板接头,以加强其刚性。
     (4)下收球网下端蟹钳处间隙过大,造成逃球。
3.3运行维护不当
     (1)不按时投运和定期反冲,发现问题未及时处理消除。
     (2)贪图方便,长期将网板置于收球位置。致使网板垃圾积累过多,超过网板承载能力,导致网板永久变形。
     (3)异物卡涩于动静部分之间未及时发现,强行操作执行机构。
4运行注意点
要想使胶球自动清洗装置系统正常运行,起到良好的节能效果,必须做到以下几点:
     (1)胶球自动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的江、河、湖、海水中的固体杂物和生物等,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之间,孔径较大,加之回转部分密封等因素的影响,垃圾杂物排、除能力差。为了弥补这一缺陷,装设二次滤网(循环水二次滤网)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,除清洗装置本身结构合理外,材质须作相应考虑,特别是以海水作为冷却介质的凝汽器,清洗装置及滤网应选用耐腐蚀的不锈钢材。
     (3)在安装和检修凝汽器时,应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,胶球清洗装置系统应在换管或彻底清除一切积垢后立即投运。
     (4)选择微孔要粒度均匀,性能稳定,球径较铜管内径大1～2mm的海绵胶球。使用过程中如发现胶球破损或过分发胖要及时剔除掉,投入新球。也要随时剔除磨损变小的胶球,当球体直径比管径小0.1～0.3mm时,不宜再继续使用。
     即使同批生产的胶球,尺寸也有大小,球质也有硬软,密度也不一样,因此要有人验收,确保胶球质量。新胶球投入运行前,应选用海水浸泡1～2h,并反复用手捏几次,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)为保护和预防铜管腐蚀,延长其使用寿命,要注意冷却管保护膜完整,不要由于胶球清洗而遭损坏,要定期加入硫酸亚铁进行沉膜处理。
     (6)在胶球连续清洗过程中,如发现收球率明显降低或运行不正常时,应及时查找原因。如发现网板变形,应及时采取措施整形,使其恢复正常,而不能采取消极措施将其网板固定或焊死。
     目前,国内多数汽轮发电机组都采用了胶球自动清洗装置系统,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阻,从而降低了发电单位煤耗。经测试得知,清洗度提高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,煤耗可降低2%～3%或更多。由于胶球自动清洗装置系统还可使冷却管的损坏减少,因此提高了凝汽器运行的可靠性,减少了汽轮机设备计划外停机次数。此外,由于发电煤耗降低,又可减少有害物质的排放量。由于腐蚀受到控制,还可减少金属材料的损耗。胶球自动清洗装置系统是火力发电厂有效的节能措施之一。