膠球清洗，汽機(jī)組膠球清洗裝置系統(tǒng)的改進(jìn)說(shuō)明

      膠球清洗，汽機(jī)組膠球清洗裝置系統(tǒng)的改進(jìn)說(shuō)明。對(duì)粵華發(fā)電有限公司黃埔發(fā)電廠凝汽器膠球清洗系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題采取了一定的改進(jìn)和完善措施，解決了凝汽器膠球清洗裝置收球率長(zhǎng)期低下的問(wèn)題，確保凝汽器銅管的清洗效果，達(dá)到提高安全經(jīng)濟(jì)性的目的。
〔關(guān)鍵詞〕膠球清洗；收球網(wǎng)；收球率；改進(jìn)措施；改進(jìn)效果
      廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司6號(hào)汽輪機(jī)是汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N300-165/535/535型中間再熱凝汽式汽輪機(jī)，配置N-17600-Ⅰ型凝汽器。凝汽器循環(huán)冷卻水取自珠江，經(jīng)江邊一次濾網(wǎng)，由設(shè)在汽機(jī)房?jī)?nèi)的混流循環(huán)水泵送至凝汽器。凝汽器進(jìn)水管道上安裝WNAD-1800型自動(dòng)清洗二次濾網(wǎng)，凝汽器出水管側(cè)裝有膠球清洗裝置(見圖1)。
      6號(hào)機(jī)原膠球清洗系統(tǒng)存在以下主要問(wèn)題：循環(huán)水流場(chǎng)不均勻；收球網(wǎng)與轉(zhuǎn)軸固定卡碼腐蝕嚴(yán)重、脫落；收球網(wǎng)轉(zhuǎn)軸軸承采用塑料王為材料，轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活；收球網(wǎng)板設(shè)計(jì)不合理，膠球不能順暢收回裝球室；垃圾容易掛在網(wǎng)上。
      由于機(jī)組膠球清洗裝置收球率長(zhǎng)期低于60%，凝汽器換熱下降，嚴(yán)重影響了機(jī)組發(fā)電效率。為此，公司對(duì)機(jī)組膠球系統(tǒng)進(jìn)行了多次設(shè)備改造，使平均收球率達(dá)到90%以上，清洗效果大大提高。與以往膠球清洗系統(tǒng)不能正常投入運(yùn)行相比，凝汽器真空度明顯提高，夏天高溫季節(jié)機(jī)組運(yùn)行出力及經(jīng)濟(jì)性有了明顯改善。下面介紹相關(guān)的改進(jìn)和完善措施。
1、改善循環(huán)水的流場(chǎng)
      6號(hào)機(jī)組循環(huán)水進(jìn)水管連接二次濾網(wǎng)，出口管安裝出水蝶閥。凝汽器循環(huán)水為下進(jìn)上出，管道進(jìn)出凝汽器都有彎頭。收球網(wǎng)為立式，上游直接聯(lián)接至彎頭，下游為直管段。由于空間有限，凝汽器循環(huán)進(jìn)出水管道排列緊密，在較小的空間里存在多個(gè)彎頭，造成循環(huán)水流動(dòng)紊亂，嚴(yán)重影響膠球回收和對(duì)凝汽器冷卻水管的清洗。
為改善凝汽器循環(huán)水紊流對(duì)膠球清洗系統(tǒng)的影響，在以下3個(gè)方面作了改進(jìn)：
      (1)在凝汽器進(jìn)出水彎管段加裝導(dǎo)流板。由于現(xiàn)場(chǎng)空間有限，在凝汽器水彎管段中分別水平焊接一塊不銹鋼導(dǎo)流板。導(dǎo)流板將凝汽器循環(huán)水進(jìn)出水流均一分為二，使水流能夠均勻地流動(dòng)，消除彎管處死區(qū)，使膠球受力的大小和運(yùn)動(dòng)方向得到改善，利于膠球的流動(dòng)和回收。
      (2)收球網(wǎng)轉(zhuǎn)向90°。原系統(tǒng)中收球網(wǎng)網(wǎng)板位置與彎管水平段中心線垂直，造成循環(huán)水流量、收球網(wǎng)受力不均，靠近凝汽器—側(cè)流量、受力小，而另一側(cè)相反，導(dǎo)致收球網(wǎng)收球口兩側(cè)膠球分布不均勻，或收球網(wǎng)板受力過(guò)大一側(cè)跑球。收球網(wǎng)轉(zhuǎn)向90°,使收球網(wǎng)兩側(cè)流量相同。
      (3)將膠球清洗系統(tǒng)出水管伸入凝汽器循環(huán)水進(jìn)水管50mm，保證膠球進(jìn)入循環(huán)水后能充分發(fā)散。
2、更換新型收球網(wǎng)
      原收球網(wǎng)為倒V活動(dòng)式收球網(wǎng)，由2片網(wǎng)板組成，頂部為迎水端，網(wǎng)板將整個(gè)管道截面完全遮擋。由于收球網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，收球網(wǎng)網(wǎng)板剛性下降，在水動(dòng)力下產(chǎn)生彈性變形造成逃球；控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在反力矩的作用下，行程限位不準(zhǔn)，使網(wǎng)板閉合不到位；操縱機(jī)構(gòu)動(dòng)力顯小，閥門啟閉不到位，管道阻力過(guò)大等諸多因素都是造成收球率低的重要原因。
      更換的收球網(wǎng)是旋擺自鎖式收球網(wǎng)，它將活動(dòng)型柵格收球網(wǎng)設(shè)計(jì)為平面四桿機(jī)構(gòu)。在雙網(wǎng)板支撐軸的下部采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)推拉操縱網(wǎng)板，在收球工況時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)網(wǎng)板旋擺一定角度，達(dá)到運(yùn)行工況的極限位置，將筒體整個(gè)截面遮擋；在非運(yùn)行工況時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)網(wǎng)板旋擺，回到與水流平行的極限位置，使水流對(duì)網(wǎng)板進(jìn)行反沖洗及減少水阻。這個(gè)收球網(wǎng)下段網(wǎng)板不再是懸臂梁，同時(shí)網(wǎng)板旋擺的2個(gè)極限位置正是死點(diǎn)位置，機(jī)構(gòu)自鎖而網(wǎng)板不動(dòng)，解決了因水流沖力而產(chǎn)生的網(wǎng)板變形并逃球的問(wèn)題。
兩種收球網(wǎng)的比較見圖2。
 三代收球網(wǎng)例活動(dòng)式收球網(wǎng)
 圖2改進(jìn)前后收球網(wǎng)的變化
3、正確選擇和使用膠球
      收球率是膠球清洗系統(tǒng)是否正常工作的重要依據(jù)之一。影響收球率的因素除了冷卻水質(zhì)(垃圾問(wèn)題)、水力、滯球死區(qū)、凝汽器或主管路流場(chǎng)等問(wèn)題之外，還與選用的膠球有關(guān)。必須根據(jù)冷卻水質(zhì)、凝汽管結(jié)垢特點(diǎn)、水室特征、冷卻水參數(shù)及凝汽管幾何參數(shù)等機(jī)組特定情況，選擇品種、直徑、硬度、吸水沉降速度等均適合的膠球，才能確保清洗效果。一般而言，膠球溫度比量應(yīng)與循環(huán)水比量基本一致，這樣膠球進(jìn)入凝汽器后能懸浮在凝汽器的任何一位置。公司原先使用膠球質(zhì)量較差，同一規(guī)格的膠球大小不一，有的相差2mm；膠球在水中泡脹后膨脹度大于5％，不能進(jìn)入或堵死在銅管內(nèi)；有的膠球嚴(yán)重變形，粘合錯(cuò)位；有的受熱后發(fā)粘，粘在管壁上；有的表面光滑，毫無(wú)摩擦性，這些問(wèn)題都嚴(yán)重影響膠球清洗系統(tǒng)的收球率和清洗效果。
      (1)選擇合適的膠球。基于以上原因，確定膠球質(zhì)量應(yīng)符合循環(huán)水水質(zhì)，有一定硬度并富有彈性，膠球的氣孔均勻、孔間連通吸水性強(qiáng)，濕態(tài)球的比重與水相近，膠球在進(jìn)入水室后從水室底部至頂部均勻分布。在水溫5℃~35℃運(yùn)行時(shí)，膠球球徑漲大不超過(guò)0.5mm，在運(yùn)行期間保持穩(wěn)定，以防止膠球堵塞冷卻水管。使用期內(nèi)不老化、變形，運(yùn)行中膠球球徑應(yīng)比凝汽器管子內(nèi)徑大1mm。
      (2)正確使用膠球。由于經(jīng)一、二次濾網(wǎng)后進(jìn)入凝汽器的循環(huán)水沉積物基本以淤泥和微生物污垢為主。這類沉積物通過(guò)合理安排膠球清洗次數(shù)即可清除。根據(jù)資料，膠球清洗的優(yōu)頻率一般為平均每根管子每5分鐘清洗1次，即可滿足清洗效果，根據(jù)我廠凝汽器循環(huán)水管道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。現(xiàn)以單側(cè)投球數(shù)量600只計(jì)算：N=17600/2=8800(每側(cè)銅管數(shù)量)每根銅管長(zhǎng)約11m，循環(huán)水(內(nèi)含膠球)流速約2m/s，則每只膠球在凝汽器內(nèi)循環(huán)一次時(shí)間為11m×2/2m/s=11s。則每根銅管每小時(shí)清洗次數(shù)=（3600/11）×600/4400≈45次。
      由此可見，以單側(cè)投球600只循環(huán)運(yùn)行，基本能滿足需要。
4、膠球清洗系統(tǒng)管路改進(jìn)
      膠球清洗系統(tǒng)由收球網(wǎng)、集球器、膠球泵和相應(yīng)管路組成。集球器為筒狀容器，容器上側(cè)配有一玻璃孔以便觀察；集球器有內(nèi)置濾網(wǎng)，該濾網(wǎng)出口有收、投球閥，由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)后可收或投膠球。膠球系統(tǒng)管路還存在以下幾個(gè)問(wèn)題：
      (1)膠球清洗系統(tǒng)管路阻力大，流量不足；
      (2)集球器進(jìn)口處無(wú)逆止裝置，導(dǎo)致膠球泵停后膠球隨循環(huán)水倒流，有一部分膠球帶出；
      (3)凝汽器循環(huán)水室空氣較多，導(dǎo)致膠球泵抽吸能力不足。
對(duì)于膠球循環(huán)單元存在的問(wèn)題，對(duì)管路系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)：
      (1)對(duì)膠球清洗系統(tǒng)流量不足，通過(guò)改造膠球系統(tǒng)管道彎頭，取消90°彎管，代之以120°的大角度彎頭并保證兩側(cè)收球管道的彎頭位置、數(shù)量對(duì)稱；
      (2)在集球器進(jìn)口處安裝逆止裝置，避免膠球泵停后膠球隨循環(huán)水倒流。
5、完善運(yùn)行措施
膠球清洗系統(tǒng)運(yùn)行中應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
      (1)收球網(wǎng)應(yīng)定期打開。收球網(wǎng)設(shè)計(jì)承受壓力為0.2MPa，如果長(zhǎng)期不打開，膠球、垃圾等雜物會(huì)塞死收球網(wǎng)，導(dǎo)致收球網(wǎng)承受過(guò)大壓力而變形；
      (2)投膠球清洗時(shí)，為降低循壞水對(duì)凝汽器收球網(wǎng)的壓力，凝汽器循環(huán)水出水門應(yīng)關(guān)小30%~40％。這樣膠球不會(huì)被循環(huán)水?dāng)D壓在收球網(wǎng)上，有利于提高凝汽器膠球收球率。
      (3)由于循環(huán)水中總是含有溶解空氣，為減少凝汽器循環(huán)水側(cè)空氣聚集，定期開啟射水抽氣器從凝汽器水側(cè)空氣門抽走空氣。
6、膠球清洗改進(jìn)效果
     膠球清洗系統(tǒng)改進(jìn)后，能夠保持凝汽器持續(xù)清潔高效運(yùn)行，尤其在夏季用電高峰期，有效降低凝汽器端差，提高真空度，降低汽輪機(jī)背壓，從而減少燃料消耗，增加機(jī)組發(fā)電出力。
6.1改進(jìn)前后對(duì)比
      表1為改進(jìn)前后機(jī)組的循環(huán)水溫度與真空度的幾個(gè)典型工況。可以看出，機(jī)組真空度大為改善。
表1膠球系統(tǒng)改進(jìn)前后循環(huán)水溫度與真空
 時(shí)間 機(jī)組負(fù)荷,MW 循環(huán)水溫,℃ 機(jī)組真空,kPa 膠球收球率,%
改前 2006-06-03 300 33 89.5 50
 2007-06-05 300 33 89.6 55
改后 2008-06-10 300 33 92.3 95
 2008-06-15 300 33 92.6 98
6.2膠球清洗經(jīng)濟(jì)性分析
      根據(jù)近對(duì)機(jī)組運(yùn)行工況分析計(jì)算，循環(huán)水溫在33℃時(shí)，真空比改前同期提高至少2kPa。根據(jù)排汽壓力對(duì)機(jī)組出力的關(guān)系曲線，機(jī)組出力可提高2%左右。
      以機(jī)組年平均負(fù)荷80%、年平均運(yùn)行時(shí)間6000h、上網(wǎng)電價(jià)0.35元/kW·h計(jì)算，直接經(jīng)濟(jì)效益為：300000kW×6000h/年×80%×0.35元/kW·h×2%=1008萬(wàn)元/年膠球清洗系統(tǒng)的正常投用，不僅可對(duì)電廠帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益，還減少了金屬腐蝕，延長(zhǎng)機(jī)組凝汽器銅管壽命，并減少停機(jī)時(shí)間及由此造成的產(chǎn)值損失，減少化學(xué)水處理費(fèi)用，其費(fèi)用也相當(dāng)可觀。