凝汽器膠球清洗裝置改造優(yōu)化分析案例

     凝汽器端差和凝汽器冷卻水箐的臟污程度，是影響凝汽器大真空度的主要原因，而凝汽器鈦管的臟污程度則決定了膠球清洗裝置運(yùn)

行狀況。

      凝汽器端差和凝汽器冷卻水管的臟污程度，是影響凝汽器大真空度的主要原因，而凝汽器鈦管的臟污程度則決定了凝汽器膠球清洗裝置

運(yùn)行狀況。通過對中國傳統(tǒng)凝汽器膠球清洗裝置設(shè)備及其操作的技術(shù)局限性進(jìn)行剖析，并根據(jù)近幾年來中國國內(nèi)優(yōu)化技術(shù)的理論研究成果與

實(shí)際運(yùn)行效果針對電廠凝汽器設(shè)備和膠球清洗系統(tǒng)實(shí)際工作狀況，并結(jié)合技術(shù)優(yōu)化的實(shí)際可能性,對傳統(tǒng)凝汽器及清洗設(shè)備中膠球的材料

選擇及其操作方法提出相關(guān)的改造建議。

關(guān)鍵詞:膠球清洗裝置;凝汽器端差;清潔度;選型;運(yùn)行方式

引言

      在現(xiàn)代電力企業(yè)的日常生產(chǎn)當(dāng)中,膠球清洗裝置一直是針對汽輪發(fā)電機(jī)組中凝汽器冷卻水管道進(jìn)行高效清洗的選設(shè)備,而膠球清洗

裝置清潔性能的優(yōu)劣,更直接關(guān)系汽輪機(jī)凝汽器的清洗效果和傳熱效率。因此,為提升凝汽器的運(yùn)行環(huán)境,提高排汽換熱效率,針對不同

企業(yè)的設(shè)備運(yùn)行狀況,來合理選擇清洗設(shè)備型號以及正確的運(yùn)行方式,就顯得尤為重要。

1情況簡介

      電廠有兩臺430MW燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)機(jī)組,其分別配置有兩套自動膠球清洗裝置,凝汽器循環(huán)水A、B側(cè)水室各-套。膠球清洗裝置的

作用是借助水流,把孔徑比鈦管大1~2mm、具有彈性且耐磨、濕態(tài)比重為1.0~1.1的海綿膠球擠進(jìn)凝汽器鈦管,對冷卻水管道進(jìn)行擦洗，

以維持鈦管內(nèi)壁潔凈度,盡可能保持凝汽器設(shè)計換熱效率,同時避免鈦管內(nèi)壁銹蝕積垢，改善工作環(huán)境,延長機(jī)組壽命。電廠膠球清

洗系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備規(guī)范如下:

      但電廠兩臺機(jī)組自投產(chǎn)以來,機(jī)組.

效率--直偏低,凝汽器換熱效率較差,凝汽器換熱系統(tǒng)臟污較為嚴(yán)重,投運(yùn)凝汽器膠球清洗裝置的效果也不如預(yù)期,經(jīng)常出現(xiàn)收球率嚴(yán)重不合格

現(xiàn)象,凝汽器端差一度達(dá)到8°C以上,機(jī)組真空也常年在-92Kpa以下。與此同時,膠球收球率經(jīng)常不達(dá)標(biāo),甚至有收球率為0的情況，膠球

的持續(xù)的使用壽命也明顯不足,膠球壽命低于150小時,膠球收球不合格率較高,甚至達(dá)100%;針對膠球清洗裝置進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)改造,提

高凝汽器換熱效率及清洗效果已迫在眉睫。

2凝汽器膠球清洗裝置原因分析

2.1循環(huán)水水質(zhì)較差

      由于電廠循環(huán)水系統(tǒng)水源主要來自銀洲湖取水口,銀洲湖水質(zhì)-是受海水倒灌影響,水質(zhì)極不穩(wěn)定;二是取水口位于銀洲湖下

游,中上游的排水水質(zhì)對下游質(zhì)影響大。電廠循環(huán)水水源水質(zhì)不穩(wěn)定,另外凝汽器采用鈦管結(jié)構(gòu)，由于在鈦管和不銹鋼管中,缺少銅

管生成的,可抵抗細(xì)菌、有機(jī)物等微生物生長的保護(hù)膜,因而鈦管不銹鋼管很容易在管內(nèi)生成微生物。

通過檢修期間對電廠機(jī)組凝汽器內(nèi)部鈦管的檢查發(fā)現(xiàn),凝汽器內(nèi)部鈦管結(jié)垢嚴(yán)重,特別是高溫回水區(qū)域特別明顯。實(shí)際直徑參數(shù)

為25mm的鈦管,實(shí)測直徑只有21.52mm,相當(dāng)于管內(nèi)積垢物厚度達(dá)1.75mm。結(jié)合去年循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行時多次化驗(yàn)參數(shù)COD偏高的情況，

說明凝汽器鈦管長期處于較為惡劣的水質(zhì)環(huán)境下運(yùn)行,導(dǎo)致凝汽器傳熱系數(shù)大大下降。

      另外,在凝汽器鈦管檢查當(dāng)中發(fā)現(xiàn),凝汽器鈦管中區(qū)分出了明顯的清洗區(qū)域及未清洗區(qū)域,說明凝汽器的膠球清洗不充分,清洗范圍

受到了很大的限制。這是由于電廠膠球清洗系統(tǒng)投運(yùn)模式為常規(guī)的連續(xù)投入模式,除-次發(fā)球較為集中外,其余時間發(fā)球都是分散

型的,而凝汽器循環(huán)水存在明顯的主水流區(qū)域,該區(qū)域流動阻力小,因此膠球長期集中在中間主水流區(qū)域,其他大部分區(qū)域(尤其部分邊

緣部分渦流區(qū)域)無法得到清洗,很容易產(chǎn)生污泥和結(jié)垢。

2.3膠球選型偏差

      目前電廠統(tǒng)一采用的膠球為25mm普通膠球。在膠球生產(chǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域有著幾十年

的豐富經(jīng)驗(yàn),公司擁有先進(jìn)的研究、測試中心及產(chǎn)品生產(chǎn)線,生產(chǎn)的膠球有著-定的質(zhì)量保證。但具體的膠球選型可能存在偏差。

因?yàn)殁伖艿牟讳P鋼管中并沒有在銅管中能夠形成的可以阻擋微生物滋生的保護(hù)層所以鈦管比不銹鋼管更易在管內(nèi)形成微生物,需要選

擇耐磨性和除垢能力更強(qiáng)的膠球。根據(jù)該廠家的膠球產(chǎn)品說明書,RS系列的膠球?yàn)獒槍︺~管設(shè)計的膠球型號,其耐磨性和除垢能力不及針

對鈦管和不銹鋼管設(shè)計的系列膠球,結(jié)合電廠凝汽器出現(xiàn)的鈦管結(jié)垢情況,可能是導(dǎo)致膠球不合格率超標(biāo),膠球壽命不足的主要原

因。

2.4膠球收球效果不佳

      在膠球清洗裝置收球網(wǎng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)無明顯缺陷情況下,膠球收球率與循環(huán)冷卻水流量及壓頭息息相關(guān)。在電廠目前的膠球清洗裝置

設(shè)計中,膠球泵為恒轉(zhuǎn)速臥式單級雙吸離心泵，且所有膠球清洗裝置運(yùn)行期間，膠球管路無相應(yīng)節(jié)流裝置,無法根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀況對冷卻

水流量及壓頭進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,值班人員缺少干預(yù)調(diào)整手段。

此外,檢修期間對凝汽器水室放水及解體,發(fā)現(xiàn)由于凝汽器膠球引出箐喇叭口過小,且導(dǎo)流板安裝位置不當(dāng),導(dǎo)致導(dǎo)流板與收球網(wǎng)引

出管之間的存在明顯縫隙,在冷卻水壓頭的作用下,大量膠球卡在縫隙間,無法隨水流通過弓出管口流出,從而導(dǎo)致膠球收球率持續(xù)偏

低。

3技術(shù)改造建議

3.1膠球選型

      膠球質(zhì)量有相當(dāng)保證,建議可以繼續(xù)使用,但可以更換為RB系列的研磨球。研磨膠球在膠球中加入了一定量的

耐磨材料,可以更方便地處理水管中的沉淀和結(jié)垢物質(zhì),對冷卻水管路中的稍硬沉淀和管中的細(xì)菌也有良好的清除功效，尤其適合于鈦管和不

銹鋼管。由于膠球泡水后的濕態(tài)直徑一般會比干態(tài)直徑增大1-2mm,因此可繼續(xù)使用25RB的研磨膠球,提高膠球的耐磨性。

另外,由于目前電廠凝汽器存在清洗區(qū)域限制的問題,可以嘗試采用不同沉降度的清洗膠球混合使用,比如25RB15M0以及

25RB10*M0型號的研磨球混合使用。

      此外,金剛砂膠球是在膠球表面增加一層金剛砂材質(zhì)物料,根據(jù)膠球表面分布未知和分布量的不同，

分為金剛砂膠球和半金剛砂膠球兩種,適用于各種結(jié)垢沉積,但長期使用可能會破壞管道的材料特性，造成磨損甚至破壞,不適用于銅

管，可在鈦管及不銹鋼管中配合使用。因此,可以選購少量環(huán)形金剛砂膠球,作為輔助使用,提高凝汽器清洗效果。當(dāng)夏季時容易出現(xiàn)微

生物積聚的工況下,或者出現(xiàn)膠球壽命降低,膠球磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象時,可能反映出凝汽器鈦管內(nèi)部出現(xiàn)明顯硬質(zhì)結(jié)構(gòu)物,此時可考慮短時

投用。濕態(tài)金剛砂膠球直徑應(yīng)比鈦管直徑小1.0-2.0mm,可選21RA15M0環(huán)形金剛砂膠球。

3.2優(yōu)化膠球清洗裝置運(yùn)行方式

      另外,針對凝汽器鈦管無法得到全部有效清洗的問題,提出膠球清洗裝置的運(yùn)行優(yōu)化方案。由于目前電廠膠球清洗系統(tǒng)投運(yùn)

方式為傳統(tǒng)的連續(xù)投運(yùn)方式,除一次發(fā)球較為集中外,其余時間發(fā)球均為分散式,即便機(jī)組運(yùn)行期間長期保持膠球連續(xù)投運(yùn)，膠球清洗

區(qū)域也長期集中在固定位置。而且傳統(tǒng)膠球裝置投運(yùn)方式下,部分熱水回到凝汽器入口管道,導(dǎo)致凝汽器入口水溫升高。且當(dāng)系統(tǒng)冷卻水

水質(zhì)較差時,傳統(tǒng)膠球清洗裝置清洗效果不佳,可能會產(chǎn)生凝汽器結(jié)垢現(xiàn)象。

      凝汽器集中發(fā)球?yàn)槟壳皣鴥?nèi)改造較多的技術(shù),其特點(diǎn)均為集中發(fā)射,發(fā)球結(jié)束后關(guān)閉裝球室出口門,通過收球網(wǎng)回收膠球至裝球室,

然后根據(jù)指令再次集中發(fā)射,其中為廣泛的是HDCOCS系統(tǒng):循環(huán)水經(jīng)大容量膠球泵升壓,開啟發(fā)球閥,驅(qū)動膠球進(jìn)入凝汽器水室,發(fā)

球閥關(guān)閉;收球網(wǎng)回收的膠球進(jìn)入裝球室匯合,熱水經(jīng)排出閥至凝汽器回水管道;根據(jù)系統(tǒng)指令開啟發(fā)球閥,進(jìn)入下一個清洗過程。

結(jié)合電廠膠球清洗裝置實(shí)際情況,可進(jìn)行相關(guān)改造。通過熱工投運(yùn)邏輯修改,考慮增加裝球室切換閥開關(guān)操作,使膠球裝置在運(yùn)

行一段時間后進(jìn)行收球,之后再次出球,實(shí)現(xiàn)膠球清洗裝置投運(yùn)過程中間歇性的集中發(fā)球,增加膠球清洗范圍�；�于某些電廠進(jìn)行的該項(xiàng)改

造,可暫時按投運(yùn)30min,收球15min來執(zhí)行,并在后續(xù)試運(yùn)驗(yàn)收中對實(shí)際投運(yùn)方案的連續(xù)投運(yùn)時間及收球時間來進(jìn)行優(yōu)化。

3.3提高膠球清洗裝置收球率

      針對膠球清洗系統(tǒng)缺少節(jié)流能力的情況,在考慮控制設(shè)備經(jīng)濟(jì)投入及實(shí)際方案可行性的前提下(無法將膠球泵改造成變頻泵),

通過在凝汽器出口管道(收球網(wǎng)進(jìn)口箐道)增加DN80的手動閘閥,用于膠球系統(tǒng)運(yùn)行過程中根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況,調(diào)節(jié)各收球管的流量,提

高收球率。

      針對導(dǎo)流板卡球問題,根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況,對凝汽器膠球清洗裝置的膠球弓出管路設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)改造:

      (1)將膠球引出管喇叭口增大(各方向增大100mm),并在喇叭口位置加裝規(guī)格為DN100的玻璃觀察窗用以觀察膠球的流動情況、判

斷是否存在卡球現(xiàn)象;

      (2)膠球引出管道更換規(guī)格為DN100的PE管,提升膠球的引出能力;

      (3)調(diào)整導(dǎo)流板位置,將導(dǎo)流板.上移,擴(kuò)大導(dǎo)流板與水室之間的縫隙,防止水流擠壓作用下使膠球卡在縫隙中。

3.4根據(jù)檢修工期

      定期進(jìn)行凝汽器化學(xué)清洗

由于電廠循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計原因,存在循環(huán)水水質(zhì)不穩(wěn)定,凝汽器易積垢的本質(zhì)問題,通過對膠球清洗裝置的改造和優(yōu)化能起到一

定的輔I助作用,但不能從根本.上大大提升凝汽器的清洗效果,改善換熱效率。因此,利用機(jī)組停運(yùn)期間以及檢修計劃工期,定期對凝汽器

冷卻水鈦管進(jìn)行化學(xué)清洗,通過酸性緩蝕劑劑清除微生物污垢,恢復(fù)鈦管直徑,可有效恢復(fù)凝汽器換熱性能,提升機(jī)組效率。

4、膠球清洗改造后效果評價

      在2021年末的機(jī)組檢修期間,電廠對#1機(jī)組凝汽器實(shí)施了化學(xué)清洗項(xiàng)目,并在膠球選型及膠球裝置運(yùn)行方式方面,實(shí)施了相關(guān)的

技術(shù)改造,優(yōu)化了凝汽器的清洗方案。通過對改造前后凝汽器端差、機(jī)組運(yùn)行真空度以及低壓缸排汽溫度等性能參數(shù)的對比,可對凝汽器

膠球清洗裝置的改造效果作出以下評價:

表2改造前后凝汽器換熱性能參數(shù)對比

      通過參數(shù)對比發(fā)現(xiàn),對機(jī)組凝汽器膠

球清洗裝置進(jìn)行改造前,夏季工況時機(jī)組真空高只有-91.8Kpa,冬季工況時機(jī)組真空高只有-94.5Kpa,凝汽器端差小時也達(dá)到8.8C,

凝汽器呈現(xiàn)明顯的積垢現(xiàn)象,換熱效率低下哎。在進(jìn)行了凝汽器化學(xué)清洗以及膠球清洗裝置運(yùn)行方式優(yōu)化后,夏季工況時機(jī)組真空高可

達(dá)-93.7Kpa,冬季工況時機(jī)組真空高可達(dá)-96.8Kpa,凝汽器端差小時也達(dá)到2.8°C,凝汽器換熱效率有了較為明顯的提升。

      另外,在對凝汽器膠球清洗裝置日�；厥諗�(shù)球工作當(dāng)中也發(fā)現(xiàn),在更換了膠球選型以及進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)改造以后,膠球的收球率以及.

回收球的合格率都有了較大的提升,收球率常保持在94%以上,雖仍有收球率不合格情況,但出現(xiàn)頻次明顯減少,且回收球合格率保持在

91%以上,膠球總體使用壽命大于150小時,符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

      凝汽器的清潔效率及傳熱效果對機(jī)組運(yùn)行的性能的影響是至關(guān)重要的,日常生產(chǎn)中,電力值班人員應(yīng)加強(qiáng)對凝汽器性能指標(biāo)參數(shù)的監(jiān)

視和觀察,總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn),積極優(yōu)化清洗裝置的運(yùn)行方式,提出合理的建議。電廠的膠球清洗裝置改造方案的有效實(shí)施,證明了其技

術(shù)優(yōu)化思路的正確性,對于其他電力企業(yè)有較大的借鑒意義和推廣意義。