海綿橡膠剝皮膠球的質(zhì)量影響著凝汽器膠球清洗裝置管道污垢清洗效率的提高

     海綿橡膠剝皮膠球的質(zhì)量影響著凝汽器膠球清洗裝置管道污垢清洗效率的提高。以125MW機(jī)組為例,介紹了近年來國內(nèi)許多汽輪發(fā)電機(jī)組自動(dòng)膠球清洗裝置系統(tǒng)的使用現(xiàn)狀、存在問題、改進(jìn)方法以及建議。實(shí)踐證明,采用S-14-0膠球收網(wǎng),對提高凝汽器的運(yùn)行可靠性有重要作用。
     凝汽器是火力發(fā)電廠、核電站及化工企業(yè)中的重要設(shè)備之一,維護(hù)凝汽器冷卻水管內(nèi)壁的潔凈,保持凝汽器在較高真空度和較小溫差下工作是提高汽輪機(jī)組循環(huán)熱效率的主要方法之一。為了維護(hù)凝汽器冷卻管的潔凈,過去國內(nèi)大部分電廠曾采用停機(jī)或?qū)�熱�?fù)荷減半由人工進(jìn)行清洗的方法。這樣,冷卻管在從清洗—被污染—減負(fù)荷清洗的較長周期中,有相當(dāng)長的時(shí)間清潔系數(shù)小于設(shè)計(jì)值(國內(nèi)一般取清潔系數(shù)為0.80～0.85),使得汽輪機(jī)在真空惡化的不經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行,導(dǎo)致汽輪機(jī)熱耗率和發(fā)電煤耗率增加。以125MW機(jī)組為例,當(dāng)汽輪機(jī)背壓偏高,設(shè)計(jì)值和凝汽器端差增大后,熱耗率與煤耗率的變化見表1。
     目前,國內(nèi)多數(shù)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組都采用了自動(dòng)膠球清洗裝置系統(tǒng),使凝汽器冷卻管在運(yùn)行中保持清潔狀態(tài),提高了真空度并減少了水垢,從而節(jié)約發(fā)電單位煤耗。經(jīng)過測試比較可知,清潔度提高0.2~0.3,相當(dāng)于增加了凝汽器冷卻面積20%～30%。在冷卻水質(zhì)較差的一些發(fā)電廠,煤耗節(jié)約可以達(dá)到2%～3%或者更多。由于膠球清洗系統(tǒng)還可以使得冷卻管的損壞數(shù)量減少,故可提高凝汽器運(yùn)行的可靠性,減少汽輪機(jī)設(shè)備計(jì)劃停機(jī)次數(shù)。此外,發(fā)電煤耗的降低還可以減少有害物質(zhì)的排放量。管內(nèi)腐蝕受到控制也可減少金屬材料的損耗。因此,自動(dòng)膠球清洗裝置系統(tǒng)的使用成為火力發(fā)電廠節(jié)能的有效措施之一。文中對此系統(tǒng)存在問題及改進(jìn)提出了意見和建議,以供同行借鑒。
1自動(dòng)膠球清洗裝置系統(tǒng)使用狀態(tài)
     經(jīng)驗(yàn)證明,固定錐形收球網(wǎng)只適合于中小機(jī)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(nèi)。這是因?yàn)闄C(jī)組長期運(yùn)行后水垢阻力增大,收球網(wǎng)變得剛性差、易變形、積聚垃圾后清洗困難,必須停機(jī)進(jìn)行。
     100MW以上大型機(jī)組宜選用蝶形活動(dòng)收球網(wǎng)。這是因?yàn)榇诵吞柕氖涨蚓W(wǎng)靈活性強(qiáng),可以適應(yīng)不同的運(yùn)行工況、不同地區(qū)使用,具有操作簡單、運(yùn)行水垢阻力小、收球率高及檢查維護(hù)方便的特點(diǎn)。良好的設(shè)備是保證膠球清洗工作順利投運(yùn)的先決條件,而優(yōu)質(zhì)的維護(hù)與管理又是正常投運(yùn)的必要條件。
2存在問題
     目前自動(dòng)膠球清洗裝置系統(tǒng)的投入率和收球率還不理想,設(shè)備、系統(tǒng)、運(yùn)行維護(hù)和管理還存在一些問題,有待于進(jìn)一步完善。華東電力試驗(yàn)研究所曾對華東電網(wǎng)14個(gè)電廠,44臺125MW以上容量的大機(jī)組進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果表明,凡是現(xiàn)有機(jī)組裝設(shè)自動(dòng)膠球清洗裝置系統(tǒng)的,能夠正常運(yùn)行、且收球率在90%以上的機(jī)組僅占29%,收球率不高或投運(yùn)不正常的機(jī)組占64%,另外有幾臺機(jī)組未安裝或正在改進(jìn)自動(dòng)清洗系統(tǒng)。
2.1收球網(wǎng)流通部分流道設(shè)計(jì)不合理
     (1)上、下網(wǎng)板轉(zhuǎn)軸中心位置偏高,未考慮運(yùn)行時(shí)水流流動(dòng)的動(dòng)量作用,以致上、下網(wǎng)板發(fā)生抖動(dòng)或是偏離正常工作位置。
     (2)未采取收球時(shí)的輔助調(diào)節(jié)及其防止擾動(dòng)等有效措施。
     (3)下方箱寬度過大,由此使得進(jìn)入下方箱的水流量過大,超過了膠球泵的抽吸能力,造成了部分水流發(fā)生滯留,膠球在此部位發(fā)生回旋。
2.2膠球清洗裝置制造安裝工藝性比較差
     (1)網(wǎng)面制造較為粗糙,條柵分布不均勻,動(dòng)靜間隙偏大。
     (2)上網(wǎng)板與方箱結(jié)合部位間隙過大或是平衡性較差。
     (3)上收球網(wǎng)轉(zhuǎn)軸接口處設(shè)計(jì)成圓柱形接頭,加之若銷子強(qiáng)度不足,當(dāng)轉(zhuǎn)軸受到較大扭轉(zhuǎn)力矩時(shí),很容易發(fā)生接頭部位斷裂以致網(wǎng)板無法活動(dòng)。建議設(shè)計(jì)成方板接頭以增加其剛性。
2.3膠球清洗裝置運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)
     (1)不按時(shí)投運(yùn)和定期反沖洗,發(fā)現(xiàn)問題未能得到及時(shí)處理。
     (2)長期將網(wǎng)板置于收球位置以致網(wǎng)板上積垢嚴(yán)重,超過了其承載能力,發(fā)生永久變形。
     (3)異物卡澀與收球網(wǎng)動(dòng)靜部分之間未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理,強(qiáng)行操作。
3膠球清洗裝置工程實(shí)例
3.1國產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行狀況
     某廠一期工程裝有2臺國產(chǎn)125MW機(jī)組,編號1#～2#,分別于1992-09和1994-07投產(chǎn)。二期工程安裝有2臺210MW機(jī)組,編號3#～4#,分別于2000-12和2003-11投產(chǎn)。4臺機(jī)組的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)均采用海水直流供水,即一次開放性循環(huán)。借鑒1#～2#機(jī)組的操作經(jīng)驗(yàn),3#～4#機(jī)組的自動(dòng)膠球清洗裝置系統(tǒng),從設(shè)計(jì)、安裝到運(yùn)行管理和維護(hù)都有一定的改進(jìn)之處,投運(yùn)后運(yùn)行正常。凝汽器循環(huán)水進(jìn)水器型號FFLM1800/1600,收球網(wǎng)型號HQW-1600-Ⅱ、膠球泵型號125SS-9,清洗系統(tǒng)連接管路均采用不銹鋼材質(zhì)。
     一期工程的2臺125MW機(jī)組的凝汽器,在安裝時(shí)均隨機(jī)安裝有立式渦流切向清洗二次濾網(wǎng)及其膠球清洗系統(tǒng)。由于原設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造及材質(zhì)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(yùn),嚴(yán)重影響著汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。該廠采用的海水在一般情況下水質(zhì)良好,但在大風(fēng)或夏季收獲海帶及海虹繁殖季節(jié),常有大量雜物進(jìn)入循環(huán)水,造成濾網(wǎng)堵塞。此時(shí)由于網(wǎng)系內(nèi)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(jī)真空惡化。嚴(yán)重時(shí),隔一天就要進(jìn)行一次減負(fù)荷分半人工進(jìn)行清洗,不僅影響了發(fā)電能力,又大幅增加了檢修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。收球網(wǎng)也因?yàn)楹Ｋ�腐蝕,導(dǎo)致操作不靈,收球率不足50%,自動(dòng)膠球清洗裝置系統(tǒng)無法正常投入。
3.2解決方法
     上世紀(jì)90年代末期,對1#～2#機(jī)組進(jìn)行了大修,采用了電站輔機(jī)廠生產(chǎn)的14FH-5-0凈水器、型號為S-14-0的膠球收球網(wǎng)及有關(guān)控制操作附件,主要設(shè)備材質(zhì)選用1Cr18Ni9Ti,以增加海水的耐蝕性能。原膠球泵仍留用,凝氣器水室與循環(huán)水管管道均未改動(dòng)。
     上述設(shè)備裝配完畢后,對其工作程序要求如下:①每臺機(jī)、每個(gè)班清洗一次凈水器,時(shí)間15min左右,兩側(cè)輪流沖洗。遇到大風(fēng)或雜物多時(shí),可增加視濾網(wǎng)沖洗次數(shù)和延長沖洗時(shí)間,以清洗干凈為準(zhǔn)。②每日白班時(shí),每臺機(jī)應(yīng)進(jìn)行1次膠球清洗,每次半側(cè)投入300個(gè)膠球,清洗后,收球1h。兩側(cè)輪流清洗。
3.3改進(jìn)效果
     經(jīng)過多年的實(shí)踐,證明了14FH-5-0凈水器和S-14-0的膠球收網(wǎng)操作方便,除污性強(qiáng),耐海水腐蝕,收球率均在90%以上。且對凝汽器冷卻管保護(hù)膜沒有損壞,檢修工人已經(jīng)從繁重的勞動(dòng)中解放出來。凝汽器各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)大有好轉(zhuǎn),經(jīng)濟(jì)效益顯著。
     1#～2#膠球清洗裝置系統(tǒng)改進(jìn)后,真空度平均提高1.1%,熱能耗下降93.78kJ/(kW·h),煤耗下降3.6g/(kW·h),機(jī)組循環(huán)熱效率提高0.45%,相應(yīng)的每年可節(jié)約燃煤量約為6700t,并且可以多發(fā)電約1050萬kW·h。
     3#～4#機(jī)組正式投產(chǎn)后,自動(dòng)膠球清洗裝置系統(tǒng)亦隨之投運(yùn),操作原則與1#2#機(jī)組相同,成為定期工作。從夏季運(yùn)行工況看,4臺機(jī)組的自動(dòng)膠球清洗裝置系統(tǒng)的正常投運(yùn),使得機(jī)組處于較好的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平,數(shù)據(jù)見表2。2#機(jī),更換前后全月平均數(shù)據(jù)比較見表3。
表21#～4#機(jī)組正常運(yùn)行后端差和真空度
1#機(jī)組 2#機(jī)組 3#機(jī)組 4#機(jī)組
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#機(jī)組更換前后端差和真空度更換前更換后水溫端差真空水溫端真空
/℃/℃度/%/℃/℃度/%
9.913.095.5510.08.797.38
15.012.794.4415.77.596.45
19.311.393.5720.06.595.50
4膠球清洗裝置注意事項(xiàng)
     (1)膠球清洗裝置系統(tǒng)正常投運(yùn)的關(guān)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、海水中的固定雜物和生物等。因此,必須有較完善的濾網(wǎng)。目前,電廠裝設(shè)的一次濾網(wǎng)均為回轉(zhuǎn)機(jī)械式,網(wǎng)孔直徑在8mm×8mm和10mm×10mm,孔徑較大,加之受回轉(zhuǎn)部分密封等因素的影響,垃圾、雜物排除能力差。為了彌補(bǔ)這一個(gè)缺陷,裝設(shè)二次濾網(wǎng)是十分必要的,直流供水的二次濾網(wǎng)要能旋轉(zhuǎn),并設(shè)置逆沖裝置。
     (2)提高膠球回收率,除了清洗裝置本身結(jié)構(gòu)合理外,必須相應(yīng)考慮材質(zhì),特別是以海水作為冷卻介質(zhì)的凝汽器,清洗裝置及濾網(wǎng)應(yīng)當(dāng)選用耐腐蝕的不銹鋼材質(zhì)。
     (3)在安裝和檢修凝汽器時(shí),應(yīng)當(dāng)徹底清除冷卻管內(nèi)壁的積垢和臟污,以保證內(nèi)壁高的初始潔凈度,這是膠球能否可靠和長期運(yùn)行并取得良好效益的重要條件。對新安裝的汽輪機(jī),膠球清洗系統(tǒng)應(yīng)與凝汽器同時(shí)投運(yùn),對現(xiàn)有的汽輪機(jī),膠球清洗系統(tǒng)應(yīng)在換管或徹底消除一切結(jié)垢后立即投運(yùn)。
     (4)選擇微孔粒度均勻、性能穩(wěn)定、球徑較銅管內(nèi)徑大1～2mm的海綿膠球。在使用過程中,如發(fā)現(xiàn)膠球破損或過分發(fā)脹要及時(shí)剔除掉。也要隨時(shí)剔除磨損變小的海綿橡膠剝皮膠球。當(dāng)膠球自動(dòng)清洗直徑比管直徑小0.1~0.3mm時(shí),不宜再繼續(xù)使用。對于同一批生產(chǎn)的膠球,其尺寸、硬度以及密度也不一樣。因此,需要人進(jìn)行驗(yàn)收以確保膠球質(zhì)量。新膠球投入運(yùn)行前,應(yīng)在海水里浸泡12h,并反復(fù)進(jìn)行手工清洗,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)為了保護(hù)和預(yù)防銅管腐蝕,延長使用壽命,要注意冷卻管保護(hù)膜的完整。不要由于膠球清洗而波壞,要定期加入硫酸亞鐵進(jìn)行表面處理。
     (6)在海綿橡膠剝皮膠球連續(xù)清洗過程中,如果發(fā)現(xiàn)收球率明顯降低或者是運(yùn)行不正常時(shí),應(yīng)及時(shí)查找原因。如發(fā)現(xiàn)網(wǎng)板變形,應(yīng)及時(shí)給予維修,不可將網(wǎng)板固定或者焊死。
     近年來,隨著自動(dòng)膠球清洗裝置系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,對其結(jié)構(gòu)、操作性也在不斷探索和改進(jìn)之中,多數(shù)清洗系統(tǒng)均可正常運(yùn)行之中。實(shí)踐證明,只有技術(shù)、管理落實(shí)到位后,任何一項(xiàng)節(jié)能的新措施才能發(fā)揮大的作用。