影響凝汽器膠球清洗裝置正常運行的原因綜述

     綜合了國內部分火電廠凝汽器膠球清洗裝置的運行狀況，介紹了影響凝汽器膠球清洗裝置正常運行的原因及改進措施。
     汽輪機凝汽器對水側污垢及冷卻管堵塞非常敏感，即使是很薄的污垢附著層，也會使汽輪機出力降低0.5%～3%左右，而膠球清洗系統可在不停機的情況下，使凝汽器銅管保持一定的清潔度，獲得較低的端差和較高的真空度。經驗表明，投與不投，膠球清洗系統，影響真空度約1%～3%。以華東電網內125MW機組為例、若膠球清洗.系統正常運行，每臺機組一年可節省標準煤：3000t,同時還可減少停楓或減負荷清掃提汽器的次數。但是，從國內部分火電廠膠球清洗裝置的運行狀況看，實際投入運行的凝汽器膠球清洗裝置的清洗效果差別較大，有的裝置投入率和收球率還不理想，設備、系統、運行維護和管理等方面還存在一些問題。
     據報道，云南省裝有凝汽器膠球清洗裝置的汽輪機總數為20臺，除個別機組外，絕大多數運行不正�；蚋�本不能運行。即使在節能工作開展較好的華東地區，華東電網內13個電廠的44臺125MW及以上容量的大機組的膠球清洗裝置有多數使用狀況不盡人意，能夠正常投運且收球率在90%以上的機組僅占29%,收球率不高或投運不正常的機組占64%。在廣西，膠球清洗技術也沒能得到很好的推廣應用，合山電廠等曾作為試點安裝過幾套設備使用，80年代末期，來賓電廠2×125MW機組投產調試時，設備廠家也曾到廠對設計配套的疑汽器膠球清洗裝量進行了調試，但因種種因素影響到收球率的提高，因此無論合山或來賓電廠均沒能正常地投運，沒能收到預期的效果，尤其像合山電廠，為了防止凝汽器銅管的腐蝕而投入了添加硫酸亞鐵成膜處理裝量，運行中添加硫酸亞鐵成膜的膜質比較疏松、粗糙，不夠致密，特別是在夏季，舊銅管表面狀況本來就比較粗糙了，運行中成膜后常出現影響熱傳導，致使真空下降，端差增加的現象。
     在此種情況下，如能較好地堅持投用凝汽器膠球清洗裝置，將會提高硫酸亞鐵成膜的質量，使膜層均勻、致密，改善熱傳導。為此，筆者對國內部分火電廠的膠球清洗技術的應用情況作了調研，現將影響凝汽器膠球清洗裝置正常運行的原因及改進措施進行綜合和論述，旨在對膠球清洗技術在廣西的推廣應用有所幫助。
2影響凝汽器膠球清洗裝置正常運行的原因及改進措施
     綜合國內部分火電廠膠球清洗裝置的使用狀況，不難看出，影響膠球清洗裝置正常運行的原因不外乎三個方面：
     a.膠球清洗系統設備方面的問題；
     b.凝汽設備及系統方面的的問題；
     c.管理方面的問題。從膠球清洗裝置運行正常并為此獲得較大經濟效益的吳涇熱電廠、昆明電廠、白楊河電廠、清河電廠、黃島電廠、淮北電廠、陡河電廠、龍口電廠、洛河電廠等電廠的運行經驗看，主要有以下的措施。
2.1提高膠球回收率
     回收膠球總數與投入膠球總數之比稱為膠球回收率(簡稱收球率),它能綜合地反映膠球清洗裝量的運行狀況和清洗效果。收球率高低是決定膠球清洗成敗的一個關鍵因素，收球率低是推廣應用膠球清洗技術的大障礙。為了提高收球率，通常采取以下措施：
2、1.1凈化冷卻水
     由于膠球在循環水中只能清除冷卻管內壁上的薄層淤泥或水垢，它不能克服較大的阻力.若循環水中帶有較多的雜物，如水生動植物、垃圾、碎石及各種有機物，則不但阻塞凝汽器管孔、妨礙膠球通過，還會聚集在上下收球網上，增加網前后壓差。當壓差大到一定程度時，膠球則極易在收球網上堆積.如此形成惡性循環，使收球率不斷下降。因此，凈化冷卻水是提高收球率的要措施。
     欲凈化冷卻水，必須確保冷卻水系統二次濾網的設計正確、制造安裝質量良好和可靠地運行。目前，應用較廣泛的有帶蝶閥的外旋式二次濾網和帶對分蝶閥的內旋式二次濾網。前者不需連續排污，過濾效果和自清洗能力較好，水阻較�。缓笳咧灰�循環水管有足夠的直管段，則可水平安裝或垂直安裝，且水阻可進一步降低。安裝時，一般應離開凝汽器循環水進口一段距離，以利于投球管的布置。運行中，二次濾網一旦被雜物卡澀，應及時排除故障，可適當調大油壓使濾網作正反兩個方向來回轉動，務必使雜物排出。原則上每天清洗一次，每次5～10min。排污量宜保持在進入二次濾網的循環水量的5%～10%,排污量過小，濾網中積存的雜物不易排凈；排污量過大，還起節流作用，會過多的減少進入凝汽器的循環水量。
     當清洗二次濾網時，膠球清洗系統不得投入，必須在濾網清洗結束后，才允許膠球清洗系統投入運行。
2、1.2改造、清潔凝汽器
     因多數凝汽器的設計、制造和安裝都未考慮使用膠球清洗系統，故在配裝膠球清洗系統時，應對凝汽器作適當改造。
     a.對凝汽器水室內的死角，盲孔或渦流區，應采取流線型(圓弧型)罩板將它們隔開或用水泥堵塞，以免膠球滯留而降低收球率。
     b.在雙流程凝汽器中，進出口水室內的流程隔板與水室蓋及管板的銜接處，往往因制造或檢修不當而留下一道狹縫(串縫),部分冷卻水便從進口水室通過這道縫串流到出口水室，膠球仍有可能隨這股串流的水流向狹縫并被卡住。國內曾發生上百個膠球被卡在狹縫上的事例。因此，在檢修凝汽器時應注意將狹縫封堵。
     c.凝汽器所有銅管應清理暢流無阻。已結硬垢的銅管應采取有效措施予以清除。除垢后，若個別管中仍殘留厚度超過0.2mm的垢層，需在進水端管口加裝孔徑小于7mm的球面網罩，冷卻管應無癟管或扇管，遇有此情況應將它們更換或堵住，以防膠球進入后被卡住。
     d.冷卻管伸出管板不應過長，否則會造成管板不平整，在部分冷卻管之間形成死區，膠球翻不過去而被卡住。因此，在冷卻管安裝脹接時就應注意保證冷卻管伸出量符合設計要求。
     e.新機組在通水前，應徹底清除水室及管內的一切雜物。對于新安裝的汽輪機組，膠球清洗系統應與凝汽器同時投運。
     對于現有機組，膠球清洗系統應在換管或徹底清除水室及管內的垢片，銹片及其他雜物后立即投運。清理管內積垢，可在凝汽器停運時采用先酸洗后機械方法或用高壓水沖洗，也可使用金剛砂球對冷卻管內壁上的薄垢進行預清理，然后再投入海綿球。據報道，1975年包頭一熱電廠3號機的膠球清洗系統投運不久，收球率由90%突然下降到3%。經檢查，收球網被循環水管和水室中脫落的垢片堵塞，幾乎90%的膠球積存于此。
2.1.3正確地設計與安裝收球網
     實踐證明，固定錐形收球網因長期運行水阻大、剛性差、易變形，積聚垃圾后清掃困難，須停機進行，所以只適合于中小機組及循環水源較清潔的地區或部分閉式循環水系統。100MW以上大機組宜選用蝶形活動收球網。目前廣泛使用的有活動柵格分流型(SF型)、活動柵格漏斗型(SL型)、活動柵格單板型(SD型)。這些收球網具有設計合理、結構簡單緊湊、操作維護方便、靈活性強、適應不同運行工況不同地區使用、運行水阻小等優點。
     收球網安裝位置要考慮操作維護方便、管道系統布置簡單、短直，接頭彎頭數盡可能少。
     收球網進口前直管段長度一般應不小于循環水管直徑。上收球網設計有收球、運行、反洗3個位置。在收球位置時，網的上下沿分別與循環水管壁和下方箱上沿貼合，其間隙不應大于6mm,否則容易跑球或卡球；在運行位置時，網與水管軸線平行，使流動阻力為�。辉诜聪次恢脮r，依靠循環水流對集聚在網上的雜物進行反洗，使其能保持清潔。要求柵網在非工作位置時不受水的直沖，既可減輕柵網的抖動和轉軸不致磨損，又有利于保證收球網的嚴密性。應保證收球網有適當的夾角。對于活動柵格型收球網上下網板的夾角取45～60°,固定錐形收球網夾角取15～20°。采用合理的收球網板型。為適應收球網中流線的變化可采用帶擴口的收球網板；收球網格間距或長圓孔寬度應為1/3～1/4的海綿球濕態直徑(通常海綿球濕態直徑等于凝汽器銅管內徑加2mm)。
2.1.4正確選用閥門和管路
     不合適的閘閥往往在閥心的槽道中積球或把球切壞。根據運行經驗，建議采用Q41SA—16型球閥，這種閥門操作方便，不易切球。管路應平直簡短，應采用曲率半徑較大的90°彎頭，便于膠球進入循環水管道并與循球水均勻混合。
2.1.5正確安裝膠球泵
     安裝時，應能保證運行時不發生氣蝕。在直流供水的冷卻水系統中，膠球泵的安裝位置應低于收球網網底位置，以便使膠球泵有一較大的倒灌高度，即吸上真空度。目前供選用的膠球泵的允許吸上真空高度都在60～70kPa左右。
2.1.6保證合理的循環水壓
     在低負荷或循環冷卻水量小的情況下，循環冷卻水進出口壓差較小，流量較小，不利于膠球的循環，收球率低�；蛘咭蜻M出水壓差較小，不能滿足出口段水室充滿水的工況下運行(大多是出水管口布置在冷卻水出口段水室的側面的情況下)。據統計，直徑為φ23mm的軟膠球在單向受壓(或拉)力為0.039MPa表壓力下，通過直徑為φ22mm的銅管時，其速度一般只有0.2～0.4m/s。湘潭電廠1、2號機(2×25MW)膠球清洗時二次濾網前一般只有0.0196～0.0294MPa的表壓力，水壓差只有0.0245～0.0343MPa,膠球清洗速度較慢，故收球率較低,我區在柳州電廠1號機(200MW)擴建工程的凝汽器膠球清洗系統的調試也證實，循環水進、出口的壓差對收球率有影響。當注意保持了合理的循環水進、出口水壓差時(≥0.06MPa),其收球率可在95%以上(見表1)。
表1柳州電廠1號機凝汽器膠球清洗試驗數據
凝汽器循環水壓(MPa)時間(min) 收球率(%)
進口 出口 壓差 清洗 收球 
0.105 0.02 0.08 10 10 99
0.07 0.02 0,05 2 20 93
0.12 0、06 0.06 2 20 100
2.1.7保證合理的投球率、膠球補充及更換周期
     正常投球量為凝汽器單側單流程冷卻管根數的7%～13%。依膠球循環一次所需時間的長短，取下限或上限或其接近值，膠球循環一次的時間一般以30s作為界限。
     膠球補充周期為膠球清洗系統累計運行7次。由于各電廠的具體情況不同，還應根據各廠的特點如投球量、收球率等適當調整補充周期。
     根據對國產膠球使用情況的粗略統計，更換周期一般為6個月，夏季為3個月；若用進口膠球，則按廠家提供的膠球使用壽命確定更換周期，但無論如何都需定期更換那些因磨損使直徑比冷卻管內徑小0.1～0.3mm的膠球，以保證凝汽器的清洗效果。此外，那此浸泡后脹大過多，致使直徑超標的膠球，也應及時換掉，防止冷卻管被堵，保證膠球的回收。
2.2膠球質量
     膠球質量不但影響到清洗效果，而且關系到膠球的回收率。膠球通常有兩種：一種是半硬球；另一種是微孔膠球(海綿球)。前者直徑比凝汽器管徑小1～2mm,它是靠球與管壁碰撞及循環水沿球體周圍流過引起的湍流擾動而達到清洗的目的；后者直徑比凝汽器管徑大1～2mm,膠球隨著循環水被壓入管內后靠管壁接觸環帶所提供的擦拭的作用進行清洗。實踐證明，選用海綿球的清洗效果明顯比半硬質球為好，且海綿球具有耐磨性強和沾污垢后易于脫落等優點。如果是細小泥沙沉積在冷卻水管內壁上形成軟垢，且進口水壓較低，選用上海橡膠制品研究所研制的不發粘、質地柔軟的海綿球較為理想。
     膠球的球徑大于冷卻水管內徑的過盈量，趨向于盡可能加大，以提高使用壽命。用于凝汽器管(內徑為φ21mm)的中等壽命的膠球，由于球徑不同，其壽命指標也是不同的：φ22mm的膠球，壽命為400h;φ23mm的膠球，壽命為700h;φ24mm的膠球，壽命900h。
2.3運行管理
     膠球連續清洗的成敗與是否遵守運行規程有直接關系。比如凝汽器的逆洗和管道的沖洗、投球和收球時間的控制、球循環泵的運行和事故的處理、循環水量和流速的控制、調整等。
     運行中，還應制訂規章制度、健全組織、加強管理。好設獨立班組、人負責，便于管好、用好設備。實踐證明，凡管理較好的單位，設備基本都能正常運行。比如淮北電廠于1986年門成立了一個膠球清洗班，負責全廠清洗裝置的運行和維修。由于精心維護和保養設備，及時消除缺陷，系統設備都處于良好狀態，收球率保持在90%～100%。
     正由于膠球清洗技術具有許多優點，是火電廠重要的的節能措施之一，所以國內一些科研機構和火電廠對膠球清洗系統進行了深入的研究和改進，積累了不少成熟的經驗。總而言之，為保證系統正常運行，先對設備選型要慎重。目前制造廠無枝術標準，電廠也無驗收標準，有些電廠則按西安熱工研究所編制的膠球清洗裝置技術條件和膠球清洗裝置的驗收標準驗收，效果很好；其次，系統布置和設備安裝要符合要求；三，加強膠球清洗裝置的運行管理。只要加強上述方面的工作，并結合實際情況不斷地探索和改進，就可以使膠球清洗裝置更好地為機組服務。