零逃逸全自動膠球清洗系統在電廠中的應用

鄒品松

（華電青島發電有限公司，山東 青島 266031）

零逃逸全自動膠球清洗系統在電廠中的應用

鄒品松

（華電青島發電有限公司，山東 青島 266031）

介紹新型膠球清洗系統優化改造后在電廠中實際應用效果。凝汽器膠球清洗系統作為提高發電廠汽輪機組熱效率的重要設備，可維持凝汽器換熱管內壁潔凈，提高凝汽器總傳熱性能，使凝汽器保存較高的真空和較小的端差。針對發電廠凝汽器膠球清洗系統長期存在的問題進行全面剖析，分析新型膠球清洗系統優化改造為機組運行帶來的經濟效益。

膠球清洗；全自動；零逃逸；優化改造

0 引言

華電青島發電有限公司4臺300 MW機組凝汽器皆為單殼體、對分雙流程、表面式凝汽器，總換熱面積為17 000 m2，鈦管根數為19 984根，鈦管長度10.84 m，外徑25 mm，壁厚主凝結區為0.5 mm、管束頂部及空冷區為0.7 mm，冷卻水采用海水，開式循環設計。凝汽器膠球清洗系統［1］作為提高汽輪機組熱效率的重要設備，可維持凝汽器換熱管內壁潔凈，提高凝汽器總傳熱性能，使凝汽器保存較高的真空度和較小的端差。

由于原有膠球清洗系統采用的是“A”字型結構膠球收球裝置，活動網板處容易出現間隙，造成膠球逃逸，收球率很低［2］，因循環水為開式循環，逃逸的膠球不能正常回收不僅造成極大的浪費，也無法保證換熱管得到有效清洗，影響機組經濟運行。

1 凝汽器膠球清洗系統現狀

1.1 循環單元問題

膠球清洗系統布置見圖1。原有膠球清洗系統運行模式為：膠球泵站—注球管—凝汽器—收球網—膠球泵站，膠球處于整個循環回路中不斷地循環清洗。

圖1 原有膠球清洗系統布置

這種膠球系統存在的主要問題是膠球隨水流循環吸入膠球泵內后再發射出去，往復循環致使膠球磨損、破碎嚴重，需頻繁停運膠球系統進行加球。

1.2 收球網問題

原有膠球清洗系統采用的是“A”字型結構膠球收球裝置［3］，收球網由兩片網板各由一根轉軸驅動，合攏后組成“A”字型，將整個管道截面完全遮擋，頂部為迎水端，底部設有收球口，膠球經此引出再循環清洗。裝置結構見圖2、圖3。

圖2 “A”字型結構收球裝置結構

圖3 “A”字型結構收球裝置現場照片

這種收球裝置存在的主要問題是收球網網板關閉不嚴密，易引起膠球逃逸。

收球網的傳動機構容易磨損，常用的收球網曲柄連桿傳動機構容易造成在50°范圍內轉動磨損，在使用一段時間后磨損效應放大反映到活動網板處產生很大間隙。

收球網容易被雜物堵塞，導致前后壓差增大，網板轉軸及框架整體的強度降低，活動網板在大流量循環水沖擊下易產生扭曲變形，造成活動網板在關閉收球狀態時不能與殼體內壁緊密吻合，產生的縫隙造成膠球逃逸，降低收球率。

2 凝汽器膠球清洗系統改造

改造型全自動膠球清洗系統采用噴射的方式一次發射膠球數量為4 500顆左右，能夠單次清洗40%以上數量的換熱管。該系統采用全封閉新型收球網，可以保證膠球的零逃逸率；運行中的膠球與膠球泵不直接接觸，避免了膠球的破損率；通過對閥門開關操作的可編程控制，實現膠球清洗系統自動、間隙性投切的運行方式，可全天候24 h自動運行，無需人工操作。運行流程見圖4，系統布置見圖5，現場布置見圖6。

圖4 新型膠球清洗系統運行流程

圖5 新型膠球清洗系統布置

圖6 新型膠球清洗現場布置

新型膠球清洗系統性能特點：可在線全自動連續運行，每24 h對凝汽機兩側進行大約30次（可調）清洗，保證凝汽器換熱管100%得到有效清洗；膠球與泵葉無接觸，避免了膠球的破損；收球網為固定式、全封閉型，無運動件設計，沒有機電損耗，同時實現膠球零逃逸，降低運維成本。

3 凝汽器膠球清洗系統優化

通過機組大、小修的檢查和實際運行經驗的分析，發現膠球清洗裝置存在以下幾個方面的問題，在機組檢修時逐步進行了改進和完善，問題均得到圓滿解決。

1）膠球泵功率較大，造成膠球被吸附在裝球室底部，引起收球過程水流衰減較快，影響到后期膠球的回收速度。

改造方案：制作不銹鋼濾芯安裝在裝球室內，確保水泵最大出力工作，收球水流恢復正常，解決了膠球壓底造成收球效率降低的問題。改造裝置見圖7。

圖7 裝球室改造裝置

2）機組停運檢查收球網，發現在排水管與收球網連接處的左右三角形區域全部黏附著大量膠球，其他區域干凈。分析此位置為收球網進口處，當循環水壓力較大時，此區域出口壓力最大，因此造成大量膠球吸附在濾網網眼上，長期運行受海水水質影響及水壓作用膠球變軟發黏，粘在濾網上無法收回。

改造方案：制作316L不銹鋼板（厚度1.5 mm），將此區域遮擋，并核算遮擋面積不影響通流效果，解決了膠球被大量吸附不能收回的問題。改造示例見圖8。

3）根據膠球運行情況，每隔3個月左右會出現部分膠球因磨損直徑減小，達不到摩擦清洗效果，但是通過目測很難分辨直徑減小的膠球，不方便進行更換。

圖8 收球網改造示例

處理方案：制作不同規格的直徑測量板，便于對不合格的膠球進行篩選。測量裝置見圖9。

圖9 膠球直徑測量裝置

4 優化改造效果對比

4.1 清洗效果比較

原有膠球清洗系統：單次發射膠球數量少，且因為收球率低不能24 h在線清洗，機組檢修時檢查前后水室、管板及管壁結垢較重，海生物、淤泥污染嚴重。原膠球系統投運凝汽器內部情況見圖10。

圖10 原膠球系統投運凝汽器內部情況

新型膠球清洗系統：單次發射相當于冷凝管數量至少40%或以上的膠球，可以最大化的保證換熱管的清洗數量，確保管內壁的清潔度；因膠球系統為24 h在線清洗，受膠球連續沖擊、摩擦等作用，小的海生物亦得不到適宜的生存環境，前后水室、管板和支撐筋上附著的海生物和淤泥也大為減少。新膠球系統投運凝汽器內部情況見圖11。

圖11 新膠球系統投運凝汽器內部情況

4.2 維護保養比較

原有膠球系統：收球裝置的傳動機容易損壞，維修困難；膠球穿過膠球泵容易被泵葉打碎，以及膠球逃逸嚴重，更換成本高；設備不間斷運行，膠球泵與收球網機電裝置能耗大，運維成本高。

新型膠球系統：收球裝置無運動件設計，沒有機電損耗；膠球與泵葉無接觸，膠球零逃逸；清洗系統為全自動控制，無人值守，運行間隔時間可調，安全可靠、能耗低；收球系統的開放面積是出水管截面積的4倍左右，通過實際運行情況觀察，一個小修周期內（1年）進出水量、水壓沒有變化，無需進行清洗。

4.3 經濟效益比較

試驗數據。1號機組在 2013年投運后，凝汽器端差由2013年平均9.07℃下降到2014年平均6.65℃。3號機組在2014年投運后，凝汽器端差由2014年平均8.46℃下降到2015年平均6.24℃。

效益分析。膠球清洗系統正常運行情況下，可降低煤耗約2.4 g／kWh，由此帶來的經濟效益：以300 MW機組為例，按機組年利用小時5 500 h，標煤單價 600元／t，按此計算每年可節省燃煤：2.4× 5 500×300 000÷1 000÷1 000=3 960（t）。全年節省燃煤費用約238萬元。

通過實際運行情況看，凝汽器膠球清洗系統改造投運1年后，在機組小修中檢查凝汽器管板及換熱管內壁清潔度均較好，也取消了例行的高壓水清洗項目，單臺凝汽器節約費用8萬元左右。

5 結語

新型膠球清洗系統能夠持續保持凝汽器清潔高效，尤其在夏季出力高峰期可有效降低凝汽器端差，提高真空度，降低汽輪機背壓，從而減少燃煤消耗，增加機組出力，為機組運行帶來了相當可觀的經濟效益，同時保證了換熱管內壁清潔度，減少了海生物、淤泥等沉積物附著管壁產生的碳酸鈣產物對管壁的腐蝕，延長了換熱管的使用壽命，保證了設備的長效安全、經濟運行。

［1］DL／T 300—2011 火電廠凝汽器管防腐防垢導則［S］.

［2］DL／T 932—2005 凝汽器與真空系統運行維護導則［S］.

［3］DL／T 581—2010 凝汽器膠球清洗裝置和循環水二次過濾裝置［S］.

Application of Zero Escape Full Automatic Rubber Ball Cleaning System in Power Plant

ZOU Pinsong
（Huadian Qingdao Power Generation Co.，Ltd.，Qingdao 266031，China）

The practical application of the new optimized rubber ball cleaning system is presented in power plant in this paper. As important equipment，the rubber ball cleaning system can improve the heat exchanging performance of steam turbine units，maintain the condenser tube inner side clean，optimize performance of condenser heat transmission co-efficient and keep a better vacuum and a smaller terminal temperature difference for the condenser.The full analysis for problems existed in traditional rubber ball cleaning system for a long time is conducted，and the economic benefit of units benefited from the use of the new rubber ball cleaning system is discussed.

rubber ball cleaning；full automatic；zero escaping；optimization and retrofit

TM621.8

B

1007－9904（2017）01－0072－04

2016-08-30

鄒品松（1972），男，高級工程師，從事電廠汽機專業技術管理工作。