凝汽器膠球清洗系統的技術改造及實施效果

     介紹了山西發電1號、2號機組的凝汽器膠球清洗系統設計、設備結構的不足，針對運行環境變化及現狀等方面存在的問題進行技術改造，政造后基本上可以正常投入運行。
     凝汽器膠球清洗系統，不僅是清潔冷卻水管表面污垢，改善凝汽器真空，降低發電煤耗，進而達到提高機組熱效率的重要設備；而且也是防止凝汽器銅管內表面結垢，進而避免垢下產生腐蝕，延長銅管使用壽命的一項重要措施。山西發電1號、2號機組凝汽器膠球清洗系統由于設計、設備結構、運行環境變化等方面存在一些問題，導致機組投產后膠球清洗系統一直未能正常投運。
1、凝汽器膠球清洗系統設計及運行現狀
     基于循環水的補充水為弱酸床出水，水中雜質、懸浮物很少，因此，在設計凝汽器膠球清洗系統時未考慮裝設二次過濾裝置。隨著機組運行時間的延長，冷卻塔填料受冷熱交變、凍裂老化等影響，其碎片陸續掉入冷卻水中，一次過濾不徹底，使碎片等雜物進到凝汽器循環水系統中，最終導致膠球清洗裝置無法正常運轉。另外循環泵入口方溝中部分混凝土表層脫落進入水中，也對膠球正常循環構成一定影響。1號、2號機組膠球清洗裝置已無法正常投運，嚴重影響凝汽器的傳熱效果和整個機組的經濟運行。2號機凝汽器銅管由于結垢已出現局部嚴重點蝕現象。
2、影響凝汽器膠球清洗系統投運的因素及加裝
     二次濾網的必要性影響凝汽器膠球系統投運的因素一是收球率，其中影響收球率的因素有以下幾方面：
     a)凝汽器水室存在死角或有回流區，使膠球在其中滯留，不參加循環；
     b)水室間隔或活動收球網邊緣不嚴密，膠球從縫隙漏出；
     c)管路阻力大，彎頭多，膠球泵入口灌注高度不夠；
     d)凝汽器銅管內的水流速度低于1.7m/s。
     因素二是冷卻水的二次過濾裝置是不是能發揮作用。如果二次濾網不能把冷卻水中的雜物充分清除，雜物就會防礙冷卻水的流通，進而影響膠球通行及收球率。膠球無法通過銅管或通過后積于收球網、收球管口等。
     循環水二次過濾是一種細過濾，其前面必須有可靠的一次過濾，否則大量的或是尺寸大的雜物涌過來，二次濾網也無法正常工作。因此原電力工業部《凝汽器膠球系統清洗裝置和循環水二次過濾裝置》(DL/T581-95)中明確規定：循環水一次過濾裝置完好、工作正常。最后一道過濾裝置的篩孔或柵格條間的縫隙不大于收球網的柵格縫隙，且該道過濾裝置任何部位均不出現大于收球網板柵格條之間的縫隙，否則必須設二次濾網。
     山西發電設備只在水塔出口處設有一次過濾裝置，一次過濾網眼尺寸為12mm×12mm。因水塔出口處設有一次過濾裝置，運行中小于12mm尺寸的雜質會很自然進入凝汽器循環水中，而收球柵格間距為7mm×8mm,且運行中水塔出口濾網后縫隙、閘板井、入口前池等處以及清理一次過濾過程均有進入雜物的機會，水溝中的混凝土碎塊等雜物也很容易隨水流進人到凝汽器水室。因此就山西發電設備狀況，在保證一次過濾的同時，考慮裝設二次過濾裝置是很有必要的。
3、改造方案及相應的措施
     根據山西發電設備狀況并結合其它電廠的運行經驗，決定增設二次濾網裝置，以改善循環水質對膠球循環影響。
     就目前國內所用的二次濾網設計中，外旋式二次濾網受安裝高度限制(原未設計，安裝高度不夠)較難實現；內旋式及負壓反沖洗二次濾網在水平段安裝時其現場距離也難以滿足。生產的MF系統旋轉網芯反沖式二次濾網體積小，軸向長度小，便于安裝，因此決定采用該型號設備。
相應措施如下：
     a)一次過濾完善，將水塔第二次濾網改為細過濾，水塔出口濾網、閘板井檢查井蓋板完善并封好，循環泵入口前池聯絡井加一層細網，保證運行中雜物不能從這些地方進入水系統；
     b)利用機組檢修徹底清理水塔、水溝，保證系統清潔，水溝防滲漏工程施工質量必須保證，工程結束后遺留物必須徹底清理；
     c)利用機組檢修徹底清洗凝汽器銅管及水室，所有銅管不得有硬垢層，保證膠球順利通過；
     d)利用檢修機會在凝汽器水室(出入口轉向水室)存在死區以及回流區加裝導流板，避免膠球在此處滯留。具體做法是用鋼板將死角、回流區隔開，且焊接不得留有大于3mm的縫隙；
     e)收球網應能開閉靈活，并保證關閉到位，限位正確，運行中根據水質情況決定收球網清洗周期；
     f)根據現場實際位置將1臺膠球泵改在零米下適當位置，以增加泵入口灌注高度，減少系統阻力。
4、二次濾網改造實施情況
4.12001年6月1號機組大修時，因來不及加裝二次濾網，主要進行了以下改進工作。
     a)一次過濾完善，將水塔第二道濾網改為細過濾，由12mm×12mm改為7mm×7mm,并將水塔出口濾網、閘板井蓋板完善，循環泵入口前池聯絡井用換下的12mm×12mm濾網予以封閉。
     b)對水塔、水溝及其管道內進行徹底清理，水塔填料更換1500m?,并將原有舊填料全部進行篩選安裝，保證碎填料不會進人水系統。
     c)對凝汽器銅管全部用尼龍刷進行捅洗處理，保證了凝汽器銅管清潔、暢通，并將已堵銅管更換了84根。
     d)對凝汽器出入口水室存在死區及回流區處均加裝了導流板。
     e)對收球網進行活動檢查，保證關閉到位。
     f)將2臺膠球泵及裝球室安裝于機零米下，增加泵入口灌注高度，并對系統管道進行優化布置，出球口由1個增加為2個，對稱布置，并各伸入循環水管500mm,管口逆向水流，以減少系統阻力，改善膠球分布。
     4.2為防止碎填料等雜物對出口濾網構成威脅，在距水塔出水口近5m處范圍內加設一道固定濾網；為防止周圍環境影響水質，在水池周圍沿欄桿加設一道防護網，保證水塔周圍雜質不能進人水塔。
     4.3請綠波公司專業人員進行現場咨詢，并提出改造意見。
     a)經現場實測收球網板角度偏大，且收球網板直接與筒壁相接，使得出球口空間狹窄，容易造成膠球堵塞。為擴大膠球引出口的空間，將收球網板頭部割掉，加裝膠球引出收球斗，此舉不僅可以擴大膠球引出口的空間，而且可以形成膠球收球過程中的渦激吸力。
     b)針對收球網簡壁上的反水板是起到使沿收球網板向下的海棉膠球在進入膠球引出口前形成跳格，使收球過程更加順暢這一設計思路，重新設計安裝新反水板。
     c)為避免收球網中部由于水力作用而變位，以及減小膠球收球過程阻力，在收球網板上部一側加一弧形蓋板，達到保證膠球通行順暢，避免卡、夾球等作用。
     4.42號機組膠球系統改造工作在2001年機組備用停機及機組小修期間進行。將膠球泵、收球室進行移位，并對其系統進行相應改進，在管道走向與布置上以求更加合理，對收球網頭部及收球口等處進行與1號機組相同之改進、凝汽器銅管更換4956根及對出入口水室、轉向水室死角進行封堵處理。
5、膠球清洗系統改造后運行情況
5.11號機組改造后運行情況
     膠球系統及設備經過改造后在循環水通水、機組輔機設備進行試運期間即安排膠球系統試運，試運情況見表1。
     從上述投運情況看，收球率較大修前有明顯改善，但收球率兩側有差異，說明兩側阻力不盡相同，另外，循環泵運行方式對收球率影響較大，普遍情況2臺循環泵運行方式收球率好于單臺循環泵運表1膠球系統試運情況

     投球數量收球次數收球率循環泵循環水壓投運時間凝汽器/個/次/X運行方式/MPa行方式。但隨著投運次數的增多，A、B側凝汽器一次收球量均呈明顯下降趨勢，每次投運后收球量偏差較大。至2001年8月28日A側投運2次收球率88%,B側只能達73%。
     停機后檢查凝汽器水室及膠球系統時發現，雖然因原碎填料掉入水中影響膠球運行的因素在更換1500m2填料及篩選舊填料后得以解決，但是水溝中處理伸縮縫的密封材料以及為消除滲漏而進行的一些水工等封堵材料，由于工藝技術及養護時間上存在一些問題，隨著運行時間的延長仍有大量脫落之勢。脫落的封堵膠條水泥塊在凝汽器入口水室、銅管內、出口水室以及收球網、收球口等處均有，導致膠球無法全部通過銅管。通過銅管的膠球又因雜物堵塞收球口等原因，無法實現循環清洗。機組啟動后情況仍未好轉。2001年9月10日，A、B側分別各加300個，投運后A側收267個(87%),B側收338個(113%),說明原堵于銅管內的部分球收回。隨后的幾次投運，收球率仍不理想。分析主要原因仍然是水溝中伸縮縫封堵材料及表面處理材料掉入水中，導致銅管及膠球系統收球網、收球口等處部分或全部堵塞造成。
5.22號機組改造后運行情況
     2號機組小修后，每側各加球200個，試投1次，收球分別為185個和172個，1次收球率分別為92.5%和86%,然后每側各空收1次，收球分別為3個、8個。機組投入運行后，A、B側各加球300個進行投運試驗，從表2投運情況看，1次收球率基本達到要求，綜合收球率A、B側均在90%以上，截止2002年1月底收球率仍保持在95%以上。
表22號機組小修后膠球投運情況
投運日期 加球數量投運/次收球數/個收球率/%
A側B側A側B側A側B側A側B側 備用
2001-11-16空收空收542A側環泵運行
200200118517292.585
2001-11-19空收空收38
3003001123226377.33
2001-11-20空收空收18103003001126727189.00空收空收73
6、膠球清洗系統改造后仍然存在的問題
     膠球清洗系統經改造后收球率在短時期內雖有好轉，但收球率偏低，主要存在以下問題。
6.1二次過濾裝置
     1號機組檢修雖然在水塔清理、填料整理更換及一次過濾完善等方面做了大量工作，水塔出口濾網前的雜物已很難通過濾網進入水溝。但是水塔出口水溝內的伸縮縫密封材料及水溝表面的水泥塊剝落后仍難以在進入凝汽器水室前過濾掉，導致銅管、收球網及收球口仍有被堵塞的現象發生，需增設二次過濾裝置問題
6.2收球網存在缺陷
     a)由于收球網板的角度設計不合理，使得收球網板改造后加裝的垂直板部分與反水板間達不到理想配合，從而導致運行過程中的網子存在堵球的可能。
     b)由于收球網板的強度不夠，使得收球網板存在不同程度的變形，導致收球網在運行中膠球有從縫隙漏球的可能。同時由于收球網兩根主軸相距太近，使得收球網板重心分配不均，下半部分重量大于上半部分重量，運行中始終受一打開力作用，加上外部執行器限位不好，變形等因素，漏球的機率增加。
     c)由于收球網兩根主軸轉動部分連桿無法單獨調節，電動推桿推力不足，網板間隙無法進行單獨調整。
6.3系統及凝汽器水室不完善之處
     a)收球口引出管坡度小，1號機系統應按2號機系統改進完善。
     b)轉向水室死角處用鋼板封死。
     c)系統用閥門仍應選用不銹鋼球閥(球閥為膠球系統設計專用閥)。
     d)在裝球室出口加裝單向逆止閥，以減少啟停操作，并便于在系統正常投自動時需要。
6.4運行方式
     膠球清洗設計中要求膠球清洗時必須保證凝汽器鍋管中水流速度不小于1.7m/s,因此膠球清洗與進入凝汽器的水流速度有關。現場試驗時也發現單臺循環泵運行時其收球率(特別是一次收球率)普遍偏低，對銅管臟污嚴重，阻力大者更嚴重。因此合理調整循環泵運行方式，保證銅管內水流速度，也是保證膠球系統正常運行的一個因素。
7、改造前后
     經濟效益對比2002年，山西發電計劃對膠球系統目前存在的問題進行進一步的改造完善，預計前后共需投人資金60萬元。1號機組膠球系統改造后，凝汽器端差由以前的6.63℃降至4.97℃,端差降低了1.66℃,影響煤耗1.66g/kWh.2臺機每年按發電量30TWh計算，可節約標煤3000×1.66=4980t,標煤單價按140元計算，每年可節約資金：4980×140=69.72萬元。由此可見，改造后1a即可收回成本，改造效益相當可觀。