通過對凝汽器膠球清洗裝置改造在電廠中應(yīng)用經(jīng)濟效益

     通過對凝汽器膠球清洗裝置改造在電廠中應(yīng)用經(jīng)濟效益，電廠4～8號機凝汽器加裝的膠球清洗裝置通過調(diào)試改造后,已經(jīng)能正常有效地投入運行。這表明對于開式循環(huán)、循環(huán)冷卻水出口成微負(fù)壓的汽輪機組,只要運行調(diào)整得當(dāng),其膠球清洗裝置也完全能正常運行,而且可取得良好的經(jīng)濟效益。
      在火力發(fā)電廠發(fā)電過程中,凝汽器的冷源損失所占的比例大。所以,凝汽器是否能正常運行將直接影響發(fā)電廠生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟性。
火電廠凝汽器的主要作用是:
      ①在汽輪機排汽口建立和保持合理的真空;
      ②將汽輪機的排汽凝結(jié)成潔凈的凝結(jié)水。正因為凝汽器起著如此重要的作用,所以,在運行中它應(yīng)滿足如下要求:
      ①銅管應(yīng)具有較高的傳熱系數(shù),以保證良好的傳熱效果,使汽輪機在各種運行條件下均能獲得較高的真空。
      ②冷卻水在銅管內(nèi)流動阻力(即水阻)要小,以降低循環(huán)水泵的功耗。
      電廠地處紅水河旁,共有8臺機組,其中4~5號為重型電機廠生產(chǎn)的N75-95/535型高溫高壓機組,6～8號機為重型電機廠生產(chǎn)的N100-95/535型高溫高壓機組。所有機組的循環(huán)冷卻水均采用開式循環(huán)。江邊泵房將循環(huán)冷卻水通過兩條明渠,再分流到各機組凝汽器。由于紅水河水含泥沙多,如果運行中銅管得不到及時地清洗,泥沙在銅管內(nèi)沉積、結(jié)垢,大大降低了銅管的傳熱系數(shù),增大了凝汽器的端差,也增加了凝汽器的水阻,嚴(yán)重影響了該廠機組的經(jīng)濟運行。
      多年來,機組真空一直緋徊在0.090～0.091MPa左右,端差高達11～12℃。為了改善凝汽器的運行環(huán)境,提高機組運行的安全性和經(jīng)濟性,在各機組的大、小修期間對各個凝汽器均加裝了膠球清洗裝置。但由于種種原因,收球率很低,導(dǎo)致該裝置一直不能正常投入運行。電廠根據(jù)具體情況,進行認(rèn)真的分析研究、調(diào)試,使該裝置已能正常、有效地投入運行,下面對該膠球清洗裝置的檢查、安裝、調(diào)試運行情況進行介紹。
2膠球清洗裝置設(shè)備的檢查
      4～5號機凝汽器所安裝的膠球清洗裝置收球網(wǎng)是SF-1200分流型收球網(wǎng),膠球泵型號為125SS-15,裝球室的型號為ZQS-300-I;6～8號機凝汽器所安裝的膠球清洗裝置收球網(wǎng)是BSF-1400分流型收球網(wǎng),膠球泵型號為125SS-39,裝球室的型號為ZQS-300-Ⅱ。組織有關(guān)人員按照廠家設(shè)計要求及中華人民共和國電力工業(yè)部1995年8月發(fā)布的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DL/T581-95)進行以下驗收檢查:
      ①收球網(wǎng)網(wǎng)格縫隙應(yīng)符合設(shè)計要求,誤差不超過±0.4mm。
      ②網(wǎng)板板面平整、光滑,平面度在500mm×500mm范圍內(nèi)不大于3mm。
      ③網(wǎng)板具有足夠的強度和剛度。
      ④活動網(wǎng)板與固定網(wǎng)板間的間隙均勻,并應(yīng)符合設(shè)計要求。
      ⑤網(wǎng)板反洗角符合設(shè)計要求。
      ⑥導(dǎo)流板與筒壁貼合嚴(yán)密,個別不嚴(yán)密處其縫隙不超過3mm。
      ⑦網(wǎng)板在收球位置時,圍帶周邊與筒壁貼合嚴(yán)密,個別不嚴(yán)密處其縫隙不超過3mm;網(wǎng)板進口端相互間貼合嚴(yán)密,個別不嚴(yán)密處其縫隙不超過2mm;集球斗周邊與筒壁貼合嚴(yán)密,個別不嚴(yán)處其縫隙應(yīng)小于1.5mm。
      ⑧裝球室切換閥開、關(guān)位置準(zhǔn)確。
      ⑨收球網(wǎng)、膠球泵、裝球室的膠球通道應(yīng)光滑。
3膠球清洗裝置投運前的準(zhǔn)備工作
      為了保證膠球清洗裝置能正常地投入運行和良好的清洗效果,根據(jù)電廠的具體情況以及一些設(shè)備結(jié)構(gòu)的不合理,做了精心的準(zhǔn)備工作。
      ①由于各機組已運行多年,銅管內(nèi)壁結(jié)垢相當(dāng)嚴(yán)重。因此在對凝汽器銅管進行高壓水人工徹底沖洗之后,再進行酸洗,確保銅管內(nèi)壁有較高的潔凈度。
      ②針對凝汽器以下一些局部結(jié)構(gòu)不合理的地方,進行了改造,消除可能引起膠球滯留的漩渦死區(qū):
      a、水室中的渦流區(qū),隔板竄通縫隙及可能積球的窄縫均予以消除,用鐵板鋼筋封焊死。
      b、水室中除循環(huán)水管外,其余通往外部的管道以及盲孔,在水室內(nèi)壁管口加裝孔徑不大于7mm的網(wǎng)罩。
      c、循環(huán)水在水室頂部形成一個很大的流動死區(qū),因此在水室頂部加裝了弧線型的膠球?qū)Я靼濉?/span>
      d、對于伸出管板的長度大于2.5mm以上的銅管,均切除其多余部分,保證伸出管板的長度小于2.5mm。
      e、對有可能使空氣積存的地方加裝放空氣管排氣充水。
      ③原銅管堵漏的木堵頭,均長出管板10mm以上,需重新設(shè)計加工木堵頭,使木堵頭長出管板的長度不超過2.5mm。
      ④膠球是決定膠球清洗裝置能否正常投入運行的重要因素,膠球質(zhì)量的好壞直接影響到收球率和清洗效果。對要使用的膠球均進行了嚴(yán)格的挑選,要求膠球耐磨,質(zhì)地柔軟富于彈性,材質(zhì)均勻和氣孔均勻貫通,干態(tài)膠球直徑誤差不大于公稱直徑的±2%,且不超過±0.4mm,濕態(tài)膠球相對密度為1.00～1.15,在使用期內(nèi)及5～45℃的水溫下膠球直徑脹大不超過標(biāo)準(zhǔn)且不老化。電廠4～8號機凝汽器銅管規(guī)格為Φ25mm×1mm,選用膠球干態(tài)直徑為21mm,濕態(tài)直徑為22～23.5mm。
4膠球清洗裝置的安裝
      在膠球清洗裝置系統(tǒng)安裝時,根據(jù)現(xiàn)場的具體條件,收球網(wǎng)采用立式安裝,系統(tǒng)應(yīng)盡量靠近凝汽器循環(huán)冷卻水進出水管,以確保整個系統(tǒng)的管路短、直、流暢。管路系統(tǒng)的阻力(包括裝球室、閥門)應(yīng)滿足如下要求:Δp1≤ρg(H-2)-iΔPi式中Δp1—膠球管路系統(tǒng)水阻,Pa;ρ—膠球管路系統(tǒng)中水的密度,kg/m3;g—重力加速度,m/s2;Δp2—投球管(伸入凝汽器循環(huán)水進水管中的一段膠球管路)出口至凝汽器循環(huán)水進口間循環(huán)水管水阻,Pa;Δp3—凝汽器設(shè)計水阻;Δp4—凝汽器循環(huán)水出口至收球網(wǎng)進口間循環(huán)水管阻,Pa;Δp5—收球網(wǎng)水阻,Pa。
      根據(jù)以上原則,將投球管安裝在凝汽器循環(huán)水進口水室下面500mm處,兩投球管對稱布置在循環(huán)水管同一截面內(nèi),兩管口中心在循環(huán)水管同一直徑上,管口間相距約700mm,同時為了使膠球進入水室后能均勻分散,投球口逆冷卻水流布置。收球網(wǎng)布置時,應(yīng)保證其上面的循環(huán)水管直管段長度不小于1400mm,兩根膠球引出管對稱布置,從引出管到匯總管距離相等,以使膠球從兩個膠球引出口至膠球泵進口的阻力一致和兩側(cè)網(wǎng)板具有同等的吸引力,便于膠球吸出。膠球泵安裝在收球網(wǎng)下面1m左右以保證膠球泵運行中不產(chǎn)生汽蝕。另外,整個管路系統(tǒng)應(yīng)遵循短、直、流暢的原則,盡量減少彎頭、三通、大小頭等局部阻力大的管件。
5膠球清洗裝置系統(tǒng)的調(diào)試和投運
      膠球清洗裝置系統(tǒng)安裝完畢分部試轉(zhuǎn)正常后,隨機進入整體調(diào)試階段。以8號機組為例,1次試運行時,A,B兩側(cè)各放100個膠球,凝汽器系統(tǒng)運行參數(shù)按常規(guī)運行不作任何調(diào)整,結(jié)果1次收球A側(cè)為30個,B側(cè)為1個。將球取出后進行2次收球,A側(cè)25個,B側(cè)0個。針對這種收球率異常偏低的情況,進行了全面仔細(xì)的研究分析:電廠各機組凝汽器循環(huán)冷卻水采用開式循環(huán),進口壓力為靜水壓力,約0.07MPa左右,出口壓力約0.03MPa左右,進出口壓差約0.04MPa左右,流量偏小,銅管內(nèi)循環(huán)水流速過低。由于循環(huán)水出水管具有一定的虹吸現(xiàn)象,一般運行時,為了不破壞虹吸,保證凝汽器整個水室充滿循環(huán)冷卻水,循環(huán)水出口門開度一般在1/3左右。針對這種情況,可采取以下措施:
      ①在膠球清洗系統(tǒng)運行過程中,盡量提高循環(huán)冷卻水明渠水位以增加凝汽器冷卻水進口壓力;
      ②在不破壞凝汽器冷卻水水室虹吸的情況下,盡大限度地開大循環(huán)水出水門,以降低循環(huán)水出口壓力,增加進出口壓差,同時提高銅管內(nèi)循環(huán)冷卻水流速。
      另外,利用電網(wǎng)低負(fù)荷時段,機組降負(fù)荷停用半邊凝汽器進行系統(tǒng)檢查,發(fā)現(xiàn)B側(cè)收球由于設(shè)計原因,電動推桿行程與收球網(wǎng)限位行程不一致,導(dǎo)致收球網(wǎng)不能達到正常的收球位置,出現(xiàn)跑球現(xiàn)象。因此,重新改制調(diào)整了限位裝置。
      調(diào)整后,進行了2次試運。2次A,B側(cè)各放100個膠球進行試運行,在投運過程中,保持明渠高水位運行,提高凝汽器進口壓力至0.075MPa,開大循環(huán)水出水門將出口壓力調(diào)整至-0.001MPa~0MPa左右。另外,在收球20～30min后準(zhǔn)備停泵前,先將裝球室放水門打開,全關(guān)裝球室出口電動球閥,同時將膠球泵進口電動球閥關(guān)至一半,將循環(huán)水出門開度調(diào)整至膠球清洗裝置投運前的開度,恢復(fù)出口管壓力,以防止停泵后膠球倒流回收球網(wǎng)內(nèi)。經(jīng)過以上處理后,收球率A,B側(cè)均能達到90%以上,達到電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的合格范圍以上。部分投運情況見表1。

表18號機膠球清洗裝置運行情況摘錄
6膠球清洗裝置經(jīng)濟性分析
      為了分析凝汽器加裝膠球清洗裝置的經(jīng)濟性,以8號機為例,其凝汽器加裝膠球清洗裝置前后的有關(guān)參數(shù),見表2。從表中可以看出:膠球清洗裝置投運后,8號機真空有了較大提高,從-0.091MPa提高到-0.093MPa,提升率達到2.2%,熱耗率及煤耗率均有不同程度下降,經(jīng)濟效益明顯,一年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益可達80萬元。而購買兩套膠球清洗裝置(1臺機2套)及安裝費用約20萬元,投運后3個月就可以收回全部投資。另外,膠球清洗裝置的成功投運大大減少了凝汽器銅管的沾污程度,凝汽器帶負(fù)荷清理的頻率大大減少,節(jié)約大量的人力、物力,同時也大大提高了機組的安全可靠性。