零逃逸全自動(dòng)膠球清洗系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用

鄒品松

（華電青島發(fā)電有限公司，山東 青島 266031）

零逃逸全自動(dòng)膠球清洗系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用

鄒品松

（華電青島發(fā)電有限公司，山東 青島 266031）

介紹新型膠球清洗系統(tǒng)優(yōu)化改造后在電廠中實(shí)際應(yīng)用效果。凝汽器膠球清洗系統(tǒng)作為提高發(fā)電廠汽輪機(jī)組熱效率的重要設(shè)備，可維持凝汽器換熱管內(nèi)壁潔凈，提高凝汽器總傳熱性能，使凝汽器保存較高的真空和較小的端差。針對(duì)發(fā)電廠凝汽器膠球清洗系統(tǒng)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題進(jìn)行全面剖析，分析新型膠球清洗系統(tǒng)優(yōu)化改造為機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。

膠球清洗；全自動(dòng)；零逃逸；優(yōu)化改造

0 引言

華電青島發(fā)電有限公司4臺(tái)300 MW機(jī)組凝汽器皆為單殼體、對(duì)分雙流程、表面式凝汽器，總換熱面積為17 000 m2，鈦管根數(shù)為19 984根，鈦管長(zhǎng)度10.84 m，外徑25 mm，壁厚主凝結(jié)區(qū)為0.5 mm、管束頂部及空冷區(qū)為0.7 mm，冷卻水采用海水，開式循環(huán)設(shè)計(jì)。凝汽器膠球清洗系統(tǒng)［1］作為提高汽輪機(jī)組熱效率的重要設(shè)備，可維持凝汽器換熱管內(nèi)壁潔凈，提高凝汽器總傳熱性能，使凝汽器保存較高的真空度和較小的端差。

由于原有膠球清洗系統(tǒng)采用的是“A”字型結(jié)構(gòu)膠球收球裝置，活動(dòng)網(wǎng)板處容易出現(xiàn)間隙，造成膠球逃逸，收球率很低［2］，因循環(huán)水為開式循環(huán)，逃逸的膠球不能正?；厥詹粌H造成極大的浪費(fèi)，也無(wú)法保證換熱管得到有效清洗，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 凝汽器膠球清洗系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 循環(huán)單元問(wèn)題

膠球清洗系統(tǒng)布置見圖1。原有膠球清洗系統(tǒng)運(yùn)行模式為：膠球泵站—注球管—凝汽器—收球網(wǎng)—膠球泵站，膠球處于整個(gè)循環(huán)回路中不斷地循環(huán)清洗。

圖1 原有膠球清洗系統(tǒng)布置

這種膠球系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題是膠球隨水流循環(huán)吸入膠球泵內(nèi)后再發(fā)射出去，往復(fù)循環(huán)致使膠球磨損、破碎嚴(yán)重，需頻繁停運(yùn)膠球系統(tǒng)進(jìn)行加球。

1.2 收球網(wǎng)問(wèn)題

原有膠球清洗系統(tǒng)采用的是“A”字型結(jié)構(gòu)膠球收球裝置［3］，收球網(wǎng)由兩片網(wǎng)板各由一根轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)，合攏后組成“A”字型，將整個(gè)管道截面完全遮擋，頂部為迎水端，底部設(shè)有收球口，膠球經(jīng)此引出再循環(huán)清洗。裝置結(jié)構(gòu)見圖2、圖3。

圖2 “A”字型結(jié)構(gòu)收球裝置結(jié)構(gòu)

圖3 “A”字型結(jié)構(gòu)收球裝置現(xiàn)場(chǎng)照片

這種收球裝置存在的主要問(wèn)題是收球網(wǎng)網(wǎng)板關(guān)閉不嚴(yán)密，易引起膠球逃逸。

收球網(wǎng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)容易磨損，常用的收球網(wǎng)曲柄連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)容易造成在50°范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)磨損，在使用一段時(shí)間后磨損效應(yīng)放大反映到活動(dòng)網(wǎng)板處產(chǎn)生很大間隙。

收球網(wǎng)容易被雜物堵塞，導(dǎo)致前后壓差增大，網(wǎng)板轉(zhuǎn)軸及框架整體的強(qiáng)度降低，活動(dòng)網(wǎng)板在大流量循環(huán)水沖擊下易產(chǎn)生扭曲變形，造成活動(dòng)網(wǎng)板在關(guān)閉收球狀態(tài)時(shí)不能與殼體內(nèi)壁緊密吻合，產(chǎn)生的縫隙造成膠球逃逸，降低收球率。

2 凝汽器膠球清洗系統(tǒng)改造

改造型全自動(dòng)膠球清洗系統(tǒng)采用噴射的方式一次發(fā)射膠球數(shù)量為4 500顆左右，能夠單次清洗40%以上數(shù)量的換熱管。該系統(tǒng)采用全封閉新型收球網(wǎng)，可以保證膠球的零逃逸率；運(yùn)行中的膠球與膠球泵不直接接觸，避免了膠球的破損率；通過(guò)對(duì)閥門開關(guān)操作的可編程控制，實(shí)現(xiàn)膠球清洗系統(tǒng)自動(dòng)、間隙性投切的運(yùn)行方式，可全天候24 h自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需人工操作。運(yùn)行流程見圖4，系統(tǒng)布置見圖5，現(xiàn)場(chǎng)布置見圖6。

圖4 新型膠球清洗系統(tǒng)運(yùn)行流程

圖5 新型膠球清洗系統(tǒng)布置

圖6 新型膠球清洗現(xiàn)場(chǎng)布置

新型膠球清洗系統(tǒng)性能特點(diǎn)：可在線全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，每24 h對(duì)凝汽機(jī)兩側(cè)進(jìn)行大約30次（可調(diào)）清洗，保證凝汽器換熱管100%得到有效清洗；膠球與泵葉無(wú)接觸，避免了膠球的破損；收球網(wǎng)為固定式、全封閉型，無(wú)運(yùn)動(dòng)件設(shè)計(jì)，沒(méi)有機(jī)電損耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)膠球零逃逸，降低運(yùn)維成本。

3 凝汽器膠球清洗系統(tǒng)優(yōu)化

通過(guò)機(jī)組大、小修的檢查和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的分析，發(fā)現(xiàn)膠球清洗裝置存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題，在機(jī)組檢修時(shí)逐步進(jìn)行了改進(jìn)和完善，問(wèn)題均得到圓滿解決。

1）膠球泵功率較大，造成膠球被吸附在裝球室底部，引起收球過(guò)程水流衰減較快，影響到后期膠球的回收速度。

改造方案：制作不銹鋼濾芯安裝在裝球室內(nèi)，確保水泵最大出力工作，收球水流恢復(fù)正常，解決了膠球壓底造成收球效率降低的問(wèn)題。改造裝置見圖7。

圖7 裝球室改造裝置

2）機(jī)組停運(yùn)檢查收球網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)在排水管與收球網(wǎng)連接處的左右三角形區(qū)域全部黏附著大量膠球，其他區(qū)域干凈。分析此位置為收球網(wǎng)進(jìn)口處，當(dāng)循環(huán)水壓力較大時(shí)，此區(qū)域出口壓力最大，因此造成大量膠球吸附在濾網(wǎng)網(wǎng)眼上，長(zhǎng)期運(yùn)行受海水水質(zhì)影響及水壓作用膠球變軟發(fā)黏，粘在濾網(wǎng)上無(wú)法收回。

改造方案：制作316L不銹鋼板（厚度1.5 mm），將此區(qū)域遮擋，并核算遮擋面積不影響通流效果，解決了膠球被大量吸附不能收回的問(wèn)題。改造示例見圖8。

3）根據(jù)膠球運(yùn)行情況，每隔3個(gè)月左右會(huì)出現(xiàn)部分膠球因磨損直徑減小，達(dá)不到摩擦清洗效果，但是通過(guò)目測(cè)很難分辨直徑減小的膠球，不方便進(jìn)行更換。

圖8 收球網(wǎng)改造示例

處理方案：制作不同規(guī)格的直徑測(cè)量板，便于對(duì)不合格的膠球進(jìn)行篩選。測(cè)量裝置見圖9。

圖9 膠球直徑測(cè)量裝置

4 優(yōu)化改造效果對(duì)比

4.1 清洗效果比較

原有膠球清洗系統(tǒng)：?jiǎn)未伟l(fā)射膠球數(shù)量少，且因?yàn)槭涨蚵实筒荒?4 h在線清洗，機(jī)組檢修時(shí)檢查前后水室、管板及管壁結(jié)垢較重，海生物、淤泥污染嚴(yán)重。原膠球系統(tǒng)投運(yùn)凝汽器內(nèi)部情況見圖10。

圖10 原膠球系統(tǒng)投運(yùn)凝汽器內(nèi)部情況

新型膠球清洗系統(tǒng)：?jiǎn)未伟l(fā)射相當(dāng)于冷凝管數(shù)量至少40%或以上的膠球，可以最大化的保證換熱管的清洗數(shù)量，確保管內(nèi)壁的清潔度；因膠球系統(tǒng)為24 h在線清洗，受膠球連續(xù)沖擊、摩擦等作用，小的海生物亦得不到適宜的生存環(huán)境，前后水室、管板和支撐筋上附著的海生物和淤泥也大為減少。新膠球系統(tǒng)投運(yùn)凝汽器內(nèi)部情況見圖11。

圖11 新膠球系統(tǒng)投運(yùn)凝汽器內(nèi)部情況

4.2 維護(hù)保養(yǎng)比較

原有膠球系統(tǒng)：收球裝置的傳動(dòng)機(jī)容易損壞，維修困難；膠球穿過(guò)膠球泵容易被泵葉打碎，以及膠球逃逸嚴(yán)重，更換成本高；設(shè)備不間斷運(yùn)行，膠球泵與收球網(wǎng)機(jī)電裝置能耗大，運(yùn)維成本高。

新型膠球系統(tǒng)：收球裝置無(wú)運(yùn)動(dòng)件設(shè)計(jì)，沒(méi)有機(jī)電損耗；膠球與泵葉無(wú)接觸，膠球零逃逸；清洗系統(tǒng)為全自動(dòng)控制，無(wú)人值守，運(yùn)行間隔時(shí)間可調(diào)，安全可靠、能耗低；收球系統(tǒng)的開放面積是出水管截面積的4倍左右，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行情況觀察，一個(gè)小修周期內(nèi)（1年）進(jìn)出水量、水壓沒(méi)有變化，無(wú)需進(jìn)行清洗。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益比較

試驗(yàn)數(shù)據(jù)。1號(hào)機(jī)組在 2013年投運(yùn)后，凝汽器端差由2013年平均9.07℃下降到2014年平均6.65℃。3號(hào)機(jī)組在2014年投運(yùn)后，凝汽器端差由2014年平均8.46℃下降到2015年平均6.24℃。

效益分析。膠球清洗系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，可降低煤耗約2.4 g／kWh，由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益：以300 MW機(jī)組為例，按機(jī)組年利用小時(shí)5 500 h，標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià) 600元／t，按此計(jì)算每年可節(jié)省燃煤：2.4× 5 500×300 000÷1 000÷1 000=3 960（t）。全年節(jié)省燃煤費(fèi)用約238萬(wàn)元。

通過(guò)實(shí)際運(yùn)行情況看，凝汽器膠球清洗系統(tǒng)改造投運(yùn)1年后，在機(jī)組小修中檢查凝汽器管板及換熱管內(nèi)壁清潔度均較好，也取消了例行的高壓水清洗項(xiàng)目，單臺(tái)凝汽器節(jié)約費(fèi)用8萬(wàn)元左右。

5 結(jié)語(yǔ)

新型膠球清洗系統(tǒng)能夠持續(xù)保持凝汽器清潔高效，尤其在夏季出力高峰期可有效降低凝汽器端差，提高真空度，降低汽輪機(jī)背壓，從而減少燃煤消耗，增加機(jī)組出力，為機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)保證了換熱管內(nèi)壁清潔度，減少了海生物、淤泥等沉積物附著管壁產(chǎn)生的碳酸鈣產(chǎn)物對(duì)管壁的腐蝕，延長(zhǎng)了換熱管的使用壽命，保證了設(shè)備的長(zhǎng)效安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

［1］DL／T 300—2011 火電廠凝汽器管防腐防垢導(dǎo)則［S］.

［2］DL／T 932—2005 凝汽器與真空系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)導(dǎo)則［S］.

［3］DL／T 581—2010 凝汽器膠球清洗裝置和循環(huán)水二次過(guò)濾裝置［S］.

Application of Zero Escape Full Automatic Rubber Ball Cleaning System in Power Plant

ZOU Pinsong
（Huadian Qingdao Power Generation Co.，Ltd.，Qingdao 266031，China）

The practical application of the new optimized rubber ball cleaning system is presented in power plant in this paper. As important equipment，the rubber ball cleaning system can improve the heat exchanging performance of steam turbine units，maintain the condenser tube inner side clean，optimize performance of condenser heat transmission co-efficient and keep a better vacuum and a smaller terminal temperature difference for the condenser.The full analysis for problems existed in traditional rubber ball cleaning system for a long time is conducted，and the economic benefit of units benefited from the use of the new rubber ball cleaning system is discussed.

rubber ball cleaning；full automatic；zero escaping；optimization and retrofit

TM621.8

B

1007－9904（2017）01－0072－04

2016-08-30

鄒品松（1972），男，高級(jí)工程師，從事電廠汽機(jī)專業(yè)技術(shù)管理工作。