影响凝汽器胶球清洗装置正常运行的原因综述

影响凝汽器胶球清洗装置正常运行的原因综述

     综合了国内部分火电厂凝汽器胶球清洗装置的运行状况，介绍了影响凝汽器胶球清洗装置正常运行的原因及改进措施。
     汽轮机凝汽器对水侧污垢及冷却管堵塞非常敏感，即使是很薄的污垢附着层，也会使汽轮机出力降低0.5%～3%左右，而胶球清洗系统可在不停机的情况下，使凝汽器铜管保持一定的清洁度，获得较低的端差和较高的真空度。经验表明，投与不投，胶球清洗系统，影响真空度约1%～3%。以华东电网内125MW机组为例、若胶球清洗.系统正常运行，每台机组一年可节省标准煤：3000t,同时还可减少停枫或减负荷清扫提汽器的次数。但是，从国内部分火电厂胶球清洗装置的运行状况看，实际投入运行的凝汽器胶球清洗装置的清洗效果差别较大，有的装置投入率和收球率还不理想，设备、系统、运行维护和管理等方面还存在一些问题。
     据报道，云南省装有凝汽器胶球清洗装置的汽轮机总数为20台，除个别机组外，绝大多数运行不正常或根本不能运行。即使在节能工作开展较好的华东地区，华东电网内13个电厂的44台125MW及以上容量的大机组的胶球清洗装置有多数使用状况不尽人意，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%。在广西，胶球清洗技术也没能得到很好的推广应用，合山电厂等曾作为试点安装过几套设备使用，80年代末期，来宾电厂2×125MW机组投产调试时，设备厂家也曾到厂对设计配套的疑汽器胶球清洗装量进行了调试，但因种种因素影响到收球率的提高，因此无论合山或来宾电厂均没能正常地投运，没能收到预期的效果，尤其像合山电厂，为了防止凝汽器铜管的腐蚀而投入了添加硫酸亚铁成膜处理装量，运行中添加硫酸亚铁成膜的膜质比较疏松、粗糙，不够致密，特别是在夏季，旧铜管表面状况本来就比较粗糙了，运行中成膜后常出现影响热传导，致使真空下降，端差增加的现象。
     在此种情况下，如能较好地坚持投用凝汽器胶球清洗装置，将会提高硫酸亚铁成膜的质量，使膜层均匀、致密，改善热传导。为此，笔者对国内部分火电厂的胶球清洗技术的应用情况作了调研，现将影响凝汽器胶球清洗装置正常运行的原因及改进措施进行综合和论述，旨在对胶球清洗技术在广西的推广应用有所帮助。
2影响凝汽器胶球清洗装置正常运行的原因及改进措施
     综合国内部分火电厂胶球清洗装置的使用状况，不难看出，影响胶球清洗装置正常运行的原因不外乎三个方面：
     a.胶球清洗系统设备方面的问题；
     b.凝汽设备及系统方面的的问题；
     c.管理方面的问题。从胶球清洗装置运行正常并为此获得较大经济效益的吴泾热电厂、昆明电厂、白杨河电厂、清河电厂、黄岛电厂、淮北电厂、陡河电厂、龙口电厂、洛河电厂等电厂的运行经验看，主要有以下的措施。
2.1提高胶球回收率
     回收胶球总数与投入胶球总数之比称为胶球回收率(简称收球率),它能综合地反映胶球清洗装量的运行状况和清洗效果。收球率高低是决定胶球清洗成败的一个关键因素，收球率低是推广应用胶球清洗技术的大障碍。为了提高收球率，通常采取以下措施：
2、1.1净化冷却水
     由于胶球在循环水中只能清除冷却管内壁上的薄层淤泥或水垢，它不能克服较大的阻力.若循环水中带有较多的杂物，如水生动植物、垃圾、碎石及各种有机物，则不但阻塞凝汽器管孔、妨碍胶球通过，还会聚集在上下收球网上，增加网前后压差。当压差大到一定程度时，胶球则极易在收球网上堆积.如此形成恶性循环，使收球率不断下降。因此，净化冷却水是提高收球率的要措施。
     欲净化冷却水，必须确保冷却水系统二次滤网的设计正确、制造安装质量良好和可靠地运行。目前，应用较广泛的有带蝶阀的外旋式二次滤网和带对分蝶阀的内旋式二次滤网。前者不需连续排污，过滤效果和自清洗能力较好，水阻较小；后者只要循环水管有足够的直管段，则可水平安装或垂直安装，且水阻可进一步降低。安装时，一般应离开凝汽器循环水进口一段距离，以利于投球管的布置。运行中，二次滤网一旦被杂物卡涩，应及时排除故障，可适当调大油压使滤网作正反两个方向来回转动，务必使杂物排出。原则上每天清洗一次，每次5～10min。排污量宜保持在进入二次滤网的循环水量的5%～10%,排污量过小，滤网中积存的杂物不易排净；排污量过大，还起节流作用，会过多的减少进入凝汽器的循环水量。
     当清洗二次滤网时，胶球清洗系统不得投入，必须在滤网清洗结束后，才允许胶球清洗系统投入运行。
2、1.2改造、清洁凝汽器
     因多数凝汽器的设计、制造和安装都未考虑使用胶球清洗系统，故在配装胶球清洗系统时，应对凝汽器作适当改造。
     a.对凝汽器水室内的死角，盲孔或涡流区，应采取流线型(圆弧型)罩板将它们隔开或用水泥堵塞，以免胶球滞留而降低收球率。
     b.在双流程凝汽器中，进出口水室内的流程隔板与水室盖及管板的衔接处，往往因制造或检修不当而留下一道狭缝(串缝),部分冷却水便从进口水室通过这道缝串流到出口水室，胶球仍有可能随这股串流的水流向狭缝并被卡住。国内曾发生上百个胶球被卡在狭缝上的事例。因此，在检修凝汽器时应注意将狭缝封堵。
     c.凝汽器所有铜管应清理畅流无阻。已结硬垢的铜管应采取有效措施予以清除。除垢后，若个别管中仍残留厚度超过0.2mm的垢层，需在进水端管口加装孔径小于7mm的球面网罩，冷却管应无瘪管或扇管，遇有此情况应将它们更换或堵住，以防胶球进入后被卡住。
     d.冷却管伸出管板不应过长，否则会造成管板不平整，在部分冷却管之间形成死区，胶球翻不过去而被卡住。因此，在冷却管安装胀接时就应注意保证冷却管伸出量符合设计要求。
     e.新机组在通水前，应彻底清除水室及管内的一切杂物。对于新安装的汽轮机组，胶球清洗系统应与凝汽器同时投运。
     对于现有机组，胶球清洗系统应在换管或彻底清除水室及管内的垢片，锈片及其他杂物后立即投运。清理管内积垢，可在凝汽器停运时采用先酸洗后机械方法或用高压水冲洗，也可使用金刚砂球对冷却管内壁上的薄垢进行预清理，然后再投入海绵球。据报道，1975年包头一热电厂3号机的胶球清洗系统投运不久，收球率由90%突然下降到3%。经检查，收球网被循环水管和水室中脱落的垢片堵塞，几乎90%的胶球积存于此。
2.1.3正确地设计与安装收球网
     实践证明，固定锥形收球网因长期运行水阻大、刚性差、易变形，积聚垃圾后清扫困难，须停机进行，所以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。100MW以上大机组宜选用蝶形活动收球网。目前广泛使用的有活动栅格分流型(SF型)、活动栅格漏斗型(SL型)、活动栅格单板型(SD型)。这些收球网具有设计合理、结构简单紧凑、操作维护方便、灵活性强、适应不同运行工况不同地区使用、运行水阻小等优点。
     收球网安装位置要考虑操作维护方便、管道系统布置简单、短直，接头弯头数尽可能少。
     收球网进口前直管段长度一般应不小于循环水管直径。上收球网设计有收球、运行、反洗3个位置。在收球位置时，网的上下沿分别与循环水管壁和下方箱上沿贴合，其间隙不应大于6mm,否则容易跑球或卡球；在运行位置时，网与水管轴线平行，使流动阻力为小；在反洗位置时，依靠循环水流对集聚在网上的杂物进行反洗，使其能保持清洁。要求栅网在非工作位置时不受水的直冲，既可减轻栅网的抖动和转轴不致磨损，又有利于保证收球网的严密性。应保证收球网有适当的夹角。对于活动栅格型收球网上下网板的夹角取45～60°,固定锥形收球网夹角取15～20°。采用合理的收球网板型。为适应收球网中流线的变化可采用带扩口的收球网板；收球网格间距或长圆孔宽度应为1/3～1/4的海绵球湿态直径(通常海绵球湿态直径等于凝汽器铜管内径加2mm)。
2.1.4正确选用阀门和管路
     不合适的闸阀往往在阀心的槽道中积球或把球切坏。根据运行经验，建议采用Q41SA—16型球阀，这种阀门操作方便，不易切球。管路应平直简短，应采用曲率半径较大的90°弯头，便于胶球进入循环水管道并与循球水均匀混合。
2.1.5正确安装胶球泵
     安装时，应能保证运行时不发生气蚀。在直流供水的冷却水系统中，胶球泵的安装位置应低于收球网网底位置，以便使胶球泵有一较大的倒灌高度，即吸上真空度。目前供选用的胶球泵的允许吸上真空高度都在60～70kPa左右。
2.1.6保证合理的循环水压
     在低负荷或循环冷却水量小的情况下，循环冷却水进出口压差较小，流量较小，不利于胶球的循环，收球率低。或者因进出水压差较小，不能满足出口段水室充满水的工况下运行(大多是出水管口布置在冷却水出口段水室的侧面的情况下)。据统计，直径为φ23mm的软胶球在单向受压(或拉)力为0.039MPa表压力下，通过直径为φ22mm的铜管时，其速度一般只有0.2～0.4m/s。湘潭电厂1、2号机(2×25MW)胶球清洗时二次滤网前一般只有0.0196～0.0294MPa的表压力，水压差只有0.0245～0.0343MPa,胶球清洗速度较慢，故收球率较低,我区在柳州电厂1号机(200MW)扩建工程的凝汽器胶球清洗系统的调试也证实，循环水进、出口的压差对收球率有影响。当注意保持了合理的循环水进、出口水压差时(≥0.06MPa),其收球率可在95%以上(见表1)。
表1柳州电厂1号机凝汽器胶球清洗试验数据
凝汽器循环水压(MPa)时间(min) 收球率(%)
进口 出口 压差 清洗 收球 
0.105 0.02 0.08 10 10 99
0.07 0.02 0,05 2 20 93
0.12 0、06 0.06 2 20 100
2.1.7保证合理的投球率、胶球补充及更换周期
     正常投球量为凝汽器单侧单流程冷却管根数的7%～13%。依胶球循环一次所需时间的长短，取下限或上限或其接近值，胶球循环一次的时间一般以30s作为界限。
     胶球补充周期为胶球清洗系统累计运行7次。由于各电厂的具体情况不同，还应根据各厂的特点如投球量、收球率等适当调整补充周期。
     根据对国产胶球使用情况的粗略统计，更换周期一般为6个月，夏季为3个月；若用进口胶球，则按厂家提供的胶球使用寿命确定更换周期，但无论如何都需定期更换那些因磨损使直径比冷却管内径小0.1～0.3mm的胶球，以保证凝汽器的清洗效果。此外，那此浸泡后胀大过多，致使直径超标的胶球，也应及时换掉，防止冷却管被堵，保证胶球的回收。
2.2胶球质量
     胶球质量不但影响到清洗效果，而且关系到胶球的回收率。胶球通常有两种：一种是半硬球；另一种是微孔胶球(海绵球)。前者直径比凝汽器管径小1～2mm,它是靠球与管壁碰撞及循环水沿球体周围流过引起的湍流扰动而达到清洗的目的；后者直径比凝汽器管径大1～2mm,胶球随着循环水被压入管内后靠管壁接触环带所提供的擦拭的作用进行清洗。实践证明，选用海绵球的清洗效果明显比半硬质球为好，且海绵球具有耐磨性强和沾污垢后易于脱落等优点。如果是细小泥沙沉积在冷却水管内壁上形成软垢，且进口水压较低，选用上海橡胶制品研究所研制的不发粘、质地柔软的海绵球较为理想。
     胶球的球径大于冷却水管内径的过盈量，趋向于尽可能加大，以提高使用寿命。用于凝汽器管(内径为φ21mm)的中等寿命的胶球，由于球径不同，其寿命指标也是不同的：φ22mm的胶球，寿命为400h;φ23mm的胶球，寿命为700h;φ24mm的胶球，寿命900h。
2.3运行管理
     胶球连续清洗的成败与是否遵守运行规程有直接关系。比如凝汽器的逆洗和管道的冲洗、投球和收球时间的控制、球循环泵的运行和事故的处理、循环水量和流速的控制、调整等。
     运行中，还应制订规章制度、健全组织、加强管理。好设独立班组、人负责，便于管好、用好设备。实践证明，凡管理较好的单位，设备基本都能正常运行。比如淮北电厂于1986年门成立了一个胶球清洗班，负责全厂清洗装置的运行和维修。由于精心维护和保养设备，及时消除缺陷，系统设备都处于良好状态，收球率保持在90%～100%。
     正由于胶球清洗技术具有许多优点，是火电厂重要的的节能措施之一，所以国内一些科研机构和火电厂对胶球清洗系统进行了深入的研究和改进，积累了不少成熟的经验。总而言之，为保证系统正常运行，先对设备选型要慎重。目前制造厂无枝术标准，电厂也无验收标准，有些电厂则按西安热工研究所编制的胶球清洗装置技术条件和胶球清洗装置的验收标准验收，效果很好；其次，系统布置和设备安装要符合要求；三，加强胶球清洗装置的运行管理。只要加强上述方面的工作，并结合实际情况不断地探索和改进，就可以使胶球清洗装置更好地为机组服务。