凝汽器海綿膠球清洗系統(tǒng)合理運(yùn)行調(diào)試說明

      凝汽器海綿膠球清洗系統(tǒng)合理運(yùn)行調(diào)試說明，凝汽器海綿膠球清洗系統(tǒng)能否正常運(yùn)行對凝汽器的真空度及機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性影響很大。對膠球清洗系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行了調(diào)試對比,并結(jié)合實(shí)際做了理論分析。提出清洗強(qiáng)度這一概念,用定量分析的方法來分析膠球清洗系統(tǒng)對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響。
      發(fā)電公司2臺600MW機(jī)組凝汽器膠球清洗系統(tǒng),自機(jī)組投運(yùn)后,膠球清洗系統(tǒng)一直不能投入正常運(yùn)行,衡量膠球清洗系統(tǒng)質(zhì)量和可持續(xù)清洗的重要指標(biāo),膠球收球率一直居低不上,清洗效果很不好。據(jù)有關(guān)資料介紹,華東電網(wǎng)大機(jī)組上配備的凝汽器海綿膠球清洗系統(tǒng),膠球收球率在90%以上的僅占25%,膠球收球率53%以上的占42%,完全不能投入使用的占33%,其中包括國外進(jìn)口的膠球清洗系統(tǒng)。經(jīng)我公司各部門人員的通力合作和精心調(diào)試,目前我公司2臺600MW機(jī)組配套的膠球清洗系統(tǒng),其膠球平均收球率達(dá)到90%以上,高時(shí)達(dá)95%,清洗效果大大提高,與以往凝汽器海綿膠球清洗系統(tǒng)不能正常投入運(yùn)行前相比,凝汽器的真空度明顯提高,機(jī)組運(yùn)行的出力及經(jīng)濟(jì)性也有了明顯的改善。下面介紹凝汽器海綿膠球清洗系統(tǒng)的運(yùn)行及調(diào)試情況。
2凝汽器海綿膠球清洗裝置系統(tǒng)主要設(shè)備介紹
2.1凝汽器的設(shè)計(jì)參數(shù)和性能指標(biāo)
      凝汽器總冷卻面積   34000m
      額定工況凝汽器冷卻水流量額定工況凝汽器冷卻水溫度  72010tPh20℃
      額定工況凝汽器壓力 4.9kPa
      額定工況凝汽器端差 3.56℃
      額定工況凝汽器水阻 62kPa
      額定工況凝汽器溫升 9℃
      額定工況凝汽器過冷度 0.36℃
      凝汽器循環(huán)水管規(guī)格  <2440×14mm
      凝汽器鈦管內(nèi)平均流速 2.19mPs 20m3Ps
      單根循環(huán)水管循環(huán)水量10m3Ps 
      循環(huán)水大循環(huán)水壓0.32MPa
      凝汽器管材機(jī)1為鈦管;機(jī)2為TP304凝汽器冷卻水管直徑和數(shù)量 <25×0.5mm,38176根<25×0.75mm,736根
2.2凝汽器海綿膠球清洗系統(tǒng)
      每臺凝汽器管道清洗系統(tǒng)數(shù)量2；膠球直徑<26mm；
      收球網(wǎng)規(guī)格<2440mm收球網(wǎng)壓降(干凈)2.5kPa收球網(wǎng)壓降(臟)7.5kPa膠球再循環(huán)泵流量54tPh；
      膠球再循環(huán)泵轉(zhuǎn)速1450rPmin膠球再循環(huán)泵功率11.2kW膠球再循環(huán)泵效率42%；
      管道清洗系統(tǒng)連接管道規(guī)格<76mm；
      收球室容積3.28×10-5m3；
      收球網(wǎng)容積1.64×10-5m3；
      膠球全行程時(shí)間30s；
3管道海綿膠球清洗系統(tǒng)所作的改進(jìn)
      圖1為循環(huán)水及海綿膠球清洗裝置系統(tǒng)示意圖。
      根據(jù)公司的介紹,凝汽器海綿膠球清洗系統(tǒng)管道布置應(yīng)符合水動力學(xué)的原理,同時(shí)根據(jù)工程系統(tǒng)公司有關(guān)資料分析,膠球再循環(huán)泵效率很低,該泵的流道設(shè)計(jì)與其他類型的水泵完全不同,其主要目的是為了保護(hù)膠球,使膠球在經(jīng)過膠球再循環(huán)泵時(shí)不致?lián)p壞,因此不能隨便拿1臺水泵充作膠球再循環(huán)泵。
      為此將收球口恢復(fù)為與收球網(wǎng)管壁垂直,管徑為<76mm,使之更符合水動力學(xué)的原理,使膠球所受的力的大小和方向得到改善,有利于膠球的流動和回收。
      另外根據(jù)水動力學(xué)原理分析計(jì)算,整個(gè)凝汽器海綿膠球清洗系統(tǒng)的沿程阻力很小,阻力主要分布在局部處,因此我們對膠球清洗的管道系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn),將5只90°的彎頭全部取消,代之以45°的彎頭,并保證兩邊的彎頭數(shù)量對稱,經(jīng)現(xiàn)場流量實(shí)測,兩邊的流速完全對稱。
4調(diào)試情況和結(jié)果分析
4.1尋找膠球收球率下降拐點(diǎn)
      圖2為循環(huán)水管道進(jìn)出凝汽器的布置圖,圖中可以看出,循環(huán)水出凝汽器即90°水平拐彎,接下來便是往下90°拐彎,循環(huán)水管道直徑為<2440mm,大直徑的水管在如此狹小空間連續(xù)2個(gè)90°拐彎,膠球收球網(wǎng)就安裝在垂直管道間,水流極不穩(wěn)定,容易產(chǎn)生水內(nèi)渦、階躍渦,附加的整流板還會產(chǎn)生卡門渦街,在實(shí)際運(yùn)行和調(diào)試時(shí)如何消除這些渦流,使水流比較平穩(wěn)地流過收球網(wǎng),是提高收球率的關(guān)鍵。另外膠球在水流中所具有的動能,與水流速度的平方成正比,而管道中的局部阻力也與水流速度的平方成正比,因此加裝的導(dǎo)流板既要減少渦流的強(qiáng)度,同時(shí)在加裝的導(dǎo)流板處的局部阻力要小,有利于提高收球率。
      通過實(shí)際調(diào)試發(fā)現(xiàn),膠球回收檔板(即收球網(wǎng))兩側(cè)的壓差對膠球收球率的影響很大,雖然制造廠在收球網(wǎng)段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工時(shí),已考慮了循環(huán)水流量、膠球規(guī)格和硬度、冷卻水管直徑、安裝位置、收球網(wǎng)高度等多種因素對收球率的影響,但實(shí)際運(yùn)行中,回收檔板兩側(cè)的壓差除了與循環(huán)水流量、膠球規(guī)格和硬度等有關(guān)外,更與系統(tǒng)中膠球數(shù)量直接相關(guān)。通過大量調(diào)試發(fā)現(xiàn),隨著投入膠球數(shù)量的增加,收球網(wǎng)壓差開始維持在一定的數(shù)值基本不變,膠球收球率能維持在較高的水平。但隨著投放膠球數(shù)量的進(jìn)一步增加,膠球停留在收球網(wǎng)上的時(shí)間延長,導(dǎo)致收球網(wǎng)兩側(cè)的壓差上升,壓差上升到一定值時(shí),收球率會突然發(fā)生下降,后收球網(wǎng)壓差維持在相應(yīng)的較高數(shù)值。因?yàn)槭鞘涨蚓W(wǎng)壓差緩慢上升,何處是膠球收球率下降拐點(diǎn)則不易察覺,需要反復(fù)調(diào)試才能判斷。據(jù)分析,可能是膠球在收球網(wǎng)兩側(cè)壓差較大時(shí)被收球網(wǎng)吸附之故。膠球一旦被收球網(wǎng)吸附,就會導(dǎo)致收球網(wǎng)的壓差升高,而差壓升高使膠球更容易被擠壓吸附在收球網(wǎng)上,因此出現(xiàn)收球率突然下降的拐點(diǎn)。
      根據(jù)流體動力學(xué)伯努利方程:p1+·v+=p2+·v+=c其三項(xiàng)分別為壓能、動能和位能。由于流體為同一種流體,比重的因素可以忽略,高度一致,二點(diǎn)間的靜壓力與其流速的平方成反比,當(dāng)收球網(wǎng)處的流速為2.1mPs時(shí),折合靜壓為2.21kPa。經(jīng)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)裝球數(shù)增加到一定數(shù)量時(shí),收球網(wǎng)壓差達(dá)到2.16kPa左右,膠球收球率發(fā)生突然下降。其中關(guān)系還有待進(jìn)一步試驗(yàn)觀察,但在實(shí)際運(yùn)行中,我們把該值作為調(diào)試和運(yùn)行的控制點(diǎn)。
4.2確定凝汽器海綿膠球清洗強(qiáng)度
      根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)、凝汽器的布置和膠球清洗系統(tǒng)的實(shí)際情況,進(jìn)行綜合分析和計(jì)算,清洗頻率和裝球數(shù)之間的關(guān)系是:P≈XP80其中:P為清洗頻率,每小時(shí)每根管子清洗次數(shù);X為裝球數(shù),只。如果裝球數(shù)為640只,則清洗頻率為8次Ph,即每小時(shí)每根管子清洗8次。如果裝球數(shù)為480只,則清洗頻率為6次Ph,即每小時(shí)每根管子清洗6次。其余類推。
清洗強(qiáng)度可以通過裝球數(shù)量的變化來調(diào)整,而清洗次數(shù)可以通過時(shí)間的變化而增減。這就要根據(jù)凝汽器的干凈程度和循環(huán)水質(zhì)的情況而定。
      為了保證凝汽器的清洗效果,防止清洗過度或清洗不足,尤其要防止清洗不足,我們采用“清洗強(qiáng)度”這一指標(biāo)來進(jìn)行定量分析,即清洗頻率、清洗時(shí)間和膠球直徑對管道內(nèi)徑的過盈量這三者的乘積作為凝汽器的“清洗強(qiáng)度”,清洗強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)凝汽器的真空度和端差來確定。清洗頻率可以通過所加膠球數(shù)量來進(jìn)行優(yōu)化,通過改變清洗時(shí)間來改變清洗次數(shù),過盈量則通過改變膠球的直徑及循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式來進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)我們初步觀察,清洗強(qiáng)度為10時(shí)可以維持凝汽器正常的清潔度,而要提高凝汽器的清潔度,清洗強(qiáng)度要大于10。
4.3凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)選用合適尺寸的膠球
      由于清洗強(qiáng)度與膠球直徑有很大關(guān)系,圖3為膠球直徑與凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口差壓的關(guān)系。實(shí)際運(yùn)行中,應(yīng)根據(jù)循環(huán)水進(jìn)出口的差壓,也即循環(huán)水量來確定膠球直徑。
圖3膠球直徑與凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口差壓的關(guān)系
      根據(jù)圖3中的曲線,我們一般在循環(huán)水系統(tǒng)為1機(jī)1泵方式運(yùn)行時(shí),選用<25mm膠球,2機(jī)3泵方式運(yùn)行時(shí),選用<26mm或<27mm膠球,如果2機(jī)4泵方式運(yùn)行時(shí),那就選用<27mm膠球。
      根據(jù)對膠球清洗效果的長期觀察,當(dāng)選用<25mm膠球進(jìn)行清洗時(shí),凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口的水阻(差壓)開始下降,凝汽器端差也開始下降,但下降到一定的數(shù)值時(shí),水阻和端差變動不大;當(dāng)改用<26mm膠球進(jìn)行清洗時(shí),凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口的水阻(差壓)又開始下降,凝汽器端差也開始下降,但下降到一定的數(shù)值后,水阻和端差又開始不動;當(dāng)進(jìn)一步選用<27mm膠球進(jìn)行清洗時(shí),清洗效果達(dá)到佳,其端差達(dá)到2臺機(jī)投產(chǎn)后的小值,真空明顯上升,甚至比手工清洗后干凈的凝汽器效果還好。
5凝汽器海綿膠球清洗的效果
5.1真空度提高
      與2013年運(yùn)行記錄相比,2013年循環(huán)水溫在33℃時(shí),機(jī)組負(fù)荷在600MW時(shí),真空為-89.93kPa;而2014年在相同工況時(shí),真空為-91.50kPa,至少提高1.5kPa。如果與臟凝汽器時(shí)的真空比,經(jīng)過膠球清洗,真空甚至可以提高5.0kPa。我們觀察用高壓水槍人工清洗的情況,由于水槍可以從凝汽器換熱管的兩端分別進(jìn)行清洗,換熱管中部清洗效果較差,而換熱管中部則是凝汽器換熱量大的區(qū)域。用膠球進(jìn)行清洗,整根水管從前到后效果一致。
      由于凝汽器海綿膠球清洗裝置比機(jī)組晚投產(chǎn),凝汽器換熱管已經(jīng)產(chǎn)生了一些結(jié)垢現(xiàn)象,為此我們加大了清洗強(qiáng)度,使凝汽器換熱效果得到很大的改善,在循環(huán)水溫和機(jī)組負(fù)荷相同的情況下,真空比以前有了很大提高。2013年3月底循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式為2機(jī)3泵,而2014年直到6月底循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式還是2機(jī)3泵,少開1臺循環(huán)水泵每天節(jié)電8×104kW·h,且沒有以前真空隨機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的延長而惡化的現(xiàn)象。機(jī)組小修時(shí)我們對凝汽器進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)管壁很干凈不臟手,露出金屬本色。所使用的膠球經(jīng)過一段時(shí)間的清洗,每只膠球清洗了2萬根換熱管,在管中行程230km,此時(shí)的膠球變成橢球型,長軸為<26.5mm,短軸為<23.5mm。而以前管壁結(jié)垢經(jīng)過清洗后去掉不少。
      表1為經(jīng)過一段時(shí)間清洗后機(jī)組的循環(huán)水溫度與真空度的幾個(gè)典型工況,從表中可以看出機(jī)組的真空度大為改善。幾個(gè)工況中負(fù)荷基本一致,所以在比較時(shí)不作修正。
表1清洗后機(jī)組工況
時(shí)間  機(jī)組負(fù)荷PMW  循環(huán)水溫P℃ 排汽壓力PkPa  修正到30℃水溫時(shí)的排汽壓力PkPa
2014年5月28日  598   30.2   10.61   10.56
2014年6月4日  618    28.0   7.30    7.76
2014年7月9日  589    31.4   7.83    7.47
5.2凝汽器海綿膠球清洗裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析
      根據(jù)近對機(jī)組運(yùn)行工況分析計(jì)算,由于我們用<27mm海綿膠球?qū)δ�汽器進(jìn)行清洗,清洗效果明顯,直到2014年6月30日,2臺機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)仍然采用2機(jī)3泵的運(yùn)行方式,單循環(huán)水泵每天可節(jié)電8×104kW·h,循環(huán)水溫在32℃時(shí),真空比去年同期提高至少1.5kPa,根據(jù)排汽壓力對機(jī)組出力的關(guān)系曲線,600MW機(jī)組效率比去年同期可提高1.3%左右。膠球清洗投入正常運(yùn)行后,按去年的發(fā)電量8.3×109kW·h,每kW·h煤耗310g計(jì)算,可以節(jié)煤3.86×104t,每噸標(biāo)煤325元,可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1254.5萬元。