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凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)在600MW汽輪機組中的應用
凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)在600MW汽輪機組中的應用，針對發(fā)電廠汽輪機傳統(tǒng)膠球清洗裝置系統(tǒng)存在收球率低、投球數(shù)量少、凝汽器鋼管不能全部在線清洗的問題。以2號機組技術(shù)改造為例進行詳細闡述。應用膠球清洗系統(tǒng)對原傳統(tǒng)凝汽器膠球清洗裝置統(tǒng)進行改造，改造后試驗結(jié)果表明：凝汽器鋼管清潔度由改造前0.581提高至0.851，凝汽器水阻降低7kPa，凝汽器真空提高0.7kPa，機組熱耗降低50kJ/kWh且在機組連續(xù)運行期間以上參數(shù)趨于穩(wěn)定并得以長期保持。
一期2×600MW超臨界凝汽式燃煤發(fā)電機組，系N600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機。原膠球清洗裝置系統(tǒng)存在設(shè)備故障率高，收球率偏低的情況。為保證凝汽器鋼管清潔度，降低傳熱端差，提高機組效率，同時減少阻垢劑等化學藥品的用量，利用2016年2號機組大修期間對原有膠球清洗裝置系統(tǒng)進行技術(shù)改造。改造后經(jīng)過連續(xù)運行的驗證，各項指標達到并保持較優(yōu)的水平，為相同類型機組技術(shù)改造提供可供參考的經(jīng)驗和借鑒作用。
1傳統(tǒng)凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)存在的問題
1.1收球率低
（1）大多數(shù)凝汽器膠球清洗裝置收球率不足95%收球率差的情況低于90%。
（2）膠球清洗裝置收球網(wǎng)板轉(zhuǎn)軸銷子動作頻繁，易磨損導致收球網(wǎng)板不能正常關(guān)閉。
（3）收球網(wǎng)板尺寸較大，長期受水流沖擊影響
易產(chǎn)生變形，造成網(wǎng)板卡澀。
（4）收球網(wǎng)開關(guān)定位通常是在無水流狀態(tài)進行定位，機組運行期間受水流沖擊影響，定位易發(fā)生偏移，造成收球網(wǎng)實際位置存在間隙。
1.2不能滿足凝汽器所有鋼管得到有效清洗
（1）裝球室容積較小，一次性裝球數(shù)無法滿足系統(tǒng)所有鋼管清洗數(shù)量要求，按技術(shù)導則要求的投球率僅為單程鋼管數(shù)量的7%~13%。
（2）由于膠球泵連續(xù)運行及水流特性的影響，海綿膠球依次進入凝汽器水室而不能瞬間一次性進入凝汽器水室。膠球進入水室后，由于凝汽器中心管束區(qū)域水流速度快，膠球優(yōu)先進入中心管束致使水室邊緣部位鋼管未能得到膠球的有效清洗。
2凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)的應用
2.1凝汽器膠球清洗裝置及其應用
（1）凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)即凝汽器真空保持節(jié)能系統(tǒng)是依靠壓縮空氣作為動力，利用程序控制在2s以內(nèi)瞬間擊發(fā)5000~10000個膠球進入凝汽器的水室，膠球數(shù)目可按凝汽器鋼管數(shù)目或鋼管清潔度情況進行調(diào)整。
（2）由于水流速度的影響，膠球優(yōu)先進入凝汽器中心管束區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)鋼管內(nèi)水流變緩，其它膠球分別進入阻力較小即未進行清洗的鋼管中，從而保證了每根鋼管都得到了有效清洗，清洗后膠球由錐體固定式濾網(wǎng)收回。
（3）在膠球擊發(fā)裝置出口處設(shè)計低壓凝汽器清洗管路與高壓凝汽器清洗管路切換裝置，利用程序分別對高、低壓凝汽器內(nèi)外圈進行清洗。
（4）由于采用一次性同時擊發(fā)5000~10000個膠球，該膠球收回后進行脫水處理以減少下次擊發(fā)時所需要的壓縮空氣動能。
（5）雙背壓凝汽器的冷卻管在每隔30~60min就可以得到一次清洗，全天間歇運行時間可調(diào)，從而保證了凝汽器的清洗效果。
（6）由于裝置回收采用固定錐體濾網(wǎng)徹底解決膠球跑、漏、問題，收球率長期保持95%以上，使所有凝汽器鋼管清潔度得到了保證。應用后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖見圖1。
圖1應用后凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖
2.2裝置的優(yōu)化
另一方面，凝汽器膠球清洗裝置的應用勢必會增加固定濾網(wǎng)的水阻。該膠球清洗裝置減少系統(tǒng)水阻主要從以下三方面進行了優(yōu)化。
（1）濾網(wǎng)的網(wǎng)眼采用激光切割條縫型網(wǎng)眼環(huán)形分布，有利于使冷卻水的流態(tài)形成層流，同時有效過流面積達到循環(huán)冷卻管截面積的1.8倍以上，因此水流阻力很小（小于1kPa）。
（2）回收膠球清洗裝置還帶有能自動清除雜物的強力反沖排污裝置，能有效清除附著在網(wǎng)面的雜物，特別是纖維織物等不易清除的雜物，以長期保持網(wǎng)面的清潔。
（3）由于所有凝汽器鋼管都得到了有效清洗，所以鋼管內(nèi)部的流動阻力下降。
3凝汽器膠球清洗裝置試驗結(jié)果
投運6個月后進行了收球率統(tǒng)計，凝汽器內(nèi)、外圈收球率分別達到98.3%、97.9%，除去正常損耗外未發(fā)生跑球現(xiàn)象。投運6個月后邀請三方進行相關(guān)性能試驗，用于驗證膠球清洗系統(tǒng)對凝汽器鋼管清潔度的長期保持效果，試驗結(jié)果如表1所示，凝汽器傳熱性能試驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果見表2，應用前后凝汽器清潔度系數(shù)計算結(jié)果見表3，應用前后額定負荷工況經(jīng)濟性對比見表4，運行半年后凝汽器鋼管照見圖2。
表1凝汽器水阻的計算結(jié)果
名稱 改造前改造前改造后改造后改造后540MW430MW600MW540MW430MW
負荷/MW
循環(huán)水進水壓力/kPa
循環(huán)水進水溫度/℃
循環(huán)水出水壓力/kPa
循環(huán)水出水溫度/℃
低壓缸排汽壓力/kPa
大氣壓力/kPa
試驗凝汽器水阻/kPa
修正到設(shè)計工況下
的凝汽器水阻/kPa 538.622
172.852
25.542
107.206
37.259
8.959
102.340
65.646
112.317 430.606
213.840
26.311
110.840
33.276
7.363
102.340
103.000
111.660 599.500
207.968
25.150
107.604
35.029
6.823
100.684
100.364
107.598 540.277
207.890
24.681
107.791
33.614
6.129
100.845
100.099
105.774 430.592
208.414
25.204
107.840
32.497
5.613
100.688
100.574
106.482
表2凝汽器傳熱性能試驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果
名稱 凝汽器膠球清洗裝置改造前改造前改造后改造后改造后540MW430MW600MW540MW430MW
發(fā)電機功率/MW
凝汽器熱負荷/MW
循環(huán)水進水壓力/kPa
循環(huán)水進水溫度/℃
循環(huán)水出水壓力/kPa
循環(huán)水出水溫度/℃
低壓缸排汽壓力/kPa
大氣壓力/kPa 538.622663.255172.85225.542107.20637.259
8.959
102.340 430.606489.329213.84026.311110.84033.276
7.043
102.340 599.500725.408207.96825.150107.60435.029
6.823
100.684 540.277661.459207.89024.681107.79133.614
6.129
100.845 430.592539.495208.41425.204107.84032.497
5.613
100.688
名稱 凝汽器膠球清洗裝置改造前改造前改造后改造后改造后540MW430MW600MW540MW430MW
實際情況計算
低壓缸排汽溫度/℃43.67339.11438.52536.54834.951凝汽器端差/℃6.4145.8383.4962.9342.454循環(huán)水溫升/℃11.7176.9659.8798.9337.293
循環(huán)水流量/t·h-148757.68262857.68263241.58363769.59463706.630
循環(huán)水流速/m·s-11.6322.1042.1172.1342.131流量為設(shè)計值66024m3/h，進水溫度20℃時
循環(huán)水溫升/℃
循環(huán)水出水溫度/℃循環(huán)水流速/m·s-1
凝汽器端差/℃排汽溫度/℃排汽壓力/kPa 8.653
28.653
2.2
4.794
33.446
5.163 6.383
26.383
2.2
4.041
30.424
4.351 9.463
29.463
2.2
2.674
32.136
4.796 8.628
28.628
2.2
2.434
31.063
4.513 7.037
27.037
2.2
2.685
29.722
4.179
表3應用前后凝汽器清潔度系數(shù)計算結(jié)果
名稱 改造前540MW 改造后600MW
發(fā)電機功率/MW 538.622 599.500
凝汽器熱負荷/MW 663.255 725.408
低壓缸排汽壓力/kPa 8.959 6.823
低壓缸排汽溫度/℃ 43.673 38.525
循環(huán)水進水溫度/℃ 25.542 25.150
循環(huán)水出水溫度/℃ 37.259 35.029
循環(huán)水流量/t·h-1 48757.682 63241.583
循環(huán)水流速/m·s-1 1.632 2.117
總體傳熱系數(shù)/W·（m2·K）-1 1890.919 3144.202
基本傳熱系數(shù)/W·（m2·K）-1 3455.509 3934.461
冷卻水進水溫度修正系數(shù) 1.0380420 1.0348909
管材和壁厚修正系數(shù) 0.9074020 0.9074020
清潔度系數(shù) 0.581 0.851
表4應用前后額定負荷工況經(jīng)濟性對比
名稱 進水溫度20℃
改造前改造后
凝汽器熱負荷/MW
循環(huán)水流量/m3·h-1
循環(huán)水流速/m/s
基本換熱系數(shù)/W·（m2·K）-1循環(huán)水進水溫度/℃
進水溫度修正系數(shù)
清潔度系數(shù)
總體換熱系數(shù)/W·（m2·K）-1
循環(huán)水溫升/℃
凝汽器端差/℃
循環(huán)水出水溫度/℃
排汽溫度/℃
排汽壓力/kPa
排汽壓力下降/kPa
改造后熱耗率下降/kJ·（kWh）-1改造后供電煤耗下降/g·（kWh）-1 725.408
66024
2.2
4012.054
20.000
0.985
0.581
2083.531
9.463
5.230
29.463
34.693
5.534 725.408
66024
2.2
4012.054
20.000
0.985
0.851
3051.782
9.463
2.674
29.463
32.136
4.796
0.738
50.698
1.978
圖2運行半年后凝汽器鋼管照
凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)經(jīng)長周期運行驗證，該膠球清洗裝置系統(tǒng)可以在線清洗凝汽器全部鋼管，提高并保持凝汽器鋼管的清潔度，改善并保持凝汽器真空；從而降低發(fā)電煤耗，避免結(jié)垢腐蝕，延長凝汽器鋼管的使用壽命，達到了節(jié)能降耗的目的，提高了機組運行的經(jīng)濟性和安全性。