老 式膠球清洗裝置系統(tǒng)改造收球網效果分析

隨著國內范圍膠球清洗裝置生產技術不斷進步， 凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)產業(yè)正朝著大型化，一體化，智能化和清潔化等方向發(fā)展，傳統(tǒng)的膠球清洗裝置生產過程控制系統(tǒng)的設計理念也隨之發(fā)生了改變，很多企業(yè)都在向現代化的膠球清洗裝置系統(tǒng)邁進，集成自動化系統(tǒng)水平也在不斷提高，下面分析老式老式膠球清洗裝置系統(tǒng)改造收球網效果，廣粵發(fā)電6號汽輪機N300-165/535/535型中間再熱凝汽式汽輪機,配置N-17600-Ⅰ型凝汽器。凝汽器循環(huán)冷卻水取自珠江,經江邊一次濾網,由設在汽機房內的混流循環(huán)水泵送至凝汽器。凝汽器進水管道上安裝WNAD-1800型自動清洗二次濾網,凝汽器出水管側裝有膠球清洗裝置(見圖1)。
連云港紅盛橡膠制品有限公司

6號機原膠球清洗裝置系統(tǒng)存在以下主要問題:循環(huán)水流場不均勻；收球網與轉軸固定卡碼腐蝕嚴重、脫落；收球網轉軸軸承采用塑料王為材料,轉動不靈活；收球網板設計不合理,膠球不能順暢收回裝球室；垃圾容易掛在網上。電力安全技術由于機組膠球清洗裝置收球率長期低于60%,凝汽器換熱下降,嚴重影響了機組發(fā)電效率。
為此,公司對機組膠球系統(tǒng)進行了多次設備改造,使平均收球率達到90%以上,清洗效果大大提高。與以往膠球清洗裝置系統(tǒng)不能正常投入運行相比,凝汽器真空度明顯提高,夏天高溫季節(jié)機組運行出力及經濟性有了明顯改善。下面介紹相關的改進和完善措施。
改善循環(huán)水的流場6號機組循環(huán)水進水管連接二次濾網,出口管安裝出水蝶閥。凝汽器循環(huán)水為下進上出,管道進出凝汽器都有彎頭。收球網為立式,上游直接聯接至彎頭,下游為直管段。由于空間有限,凝汽器循環(huán)進出水管道排列緊密,在較小的空間里存在多個彎頭,造成循環(huán)水流動紊亂,嚴重影響膠球回收和對凝汽器冷卻水管的清洗。
為改善凝汽器循環(huán)水紊流對膠球清洗裝置系統(tǒng)的影響,在以下3個方面作了改進:
(1)在凝汽器進出水彎管段加裝導流板。由于現場空間有限,在凝汽器水彎管段中分別水平焊接一塊不銹鋼導流板。導流板將凝汽器循環(huán)水進出水流均一分為二,使水流能夠均勻地流動,消除彎管處死區(qū),使膠球受力的大小和運動方向得到改善,利于膠球的流動和回收。
(2)收球網轉向90°。原系統(tǒng)中收球網網板位置與彎管水平段中心線垂直,造成循環(huán)水流量、收球網受力不均,靠近凝汽器—側流量、受力小,而另一側相反,導致收球網收球口兩側膠球分布不均勻,或收球網板受力過大一側跑球。收球網轉向90°,使收球網兩側流量相同。
(3)將膠球系統(tǒng)出水管伸入凝汽器循環(huán)水進水管50mm,膠球進入循環(huán)水后能充分發(fā)散。
更換新型收球網原收球網為倒V活動式收球網,由2片網板組成,頂部為迎水端,網板將整個管道截面完全遮擋。由于收球網運行時間較長,收球網網板剛性下降,在水動力下產生彈性變形造成逃球；控制傳動機構在反力矩的作用下,行程限位不準,使網板閉合不到位;操縱機構動力顯小,閥門啟閉不到位,管道阻力過大等諸多因素都是造成收球率低的重要原因。 更換的收球網是旋擺自鎖式收球網,它將活動型柵格收球網設計為平面四桿機構。在雙網板支撐軸的下部采用曲柄連桿機構推拉操縱網板,在收球工況時,執(zhí)行機構帶動網板旋擺一定角度,達到運行工況的極限位置,將筒體整個截面遮擋;在非運行工況時,執(zhí)行機構帶動網板旋擺,回到與水流平行的極限位置,使水流對網板進行反沖洗及減少水阻。這個收球網下段網板不再是懸臂梁,同時網板旋擺的2個極限位置正是死點位置,機構自鎖而網板不動,解決了因水流沖力而產生的網板變形并逃球的問題。
兩種收球網的比較見圖3。圖3改進前后收球網的變化3正確選擇和使用膠球收球率是膠球清洗裝置系統(tǒng)是否正常工作的重要依據之一。影響收球率的因素除了冷卻水質(垃圾問題)、水力、滯球死區(qū)、凝汽器或主管路流場等問題之外,還與選用的膠球有關。根據冷卻水質、凝汽管結垢特點、水室特征、冷卻水參數及凝汽管幾何參數等機組特定情況,選擇品種、直徑、硬度、吸水沉降速度等均適合的膠球,才能確保清洗效果。
一般而言,膠球溫度比量應與循環(huán)水比量基本一致,這樣膠球進入凝汽器后能懸浮在凝汽器的任何一位置。公司原先使用膠球質量較差,同一規(guī)格的膠球大小不一,有的相差2mm;膠球在水中泡脹后膨脹度大于5%,不能進入或堵死在銅管內;有的膠球嚴重變形,粘合錯位；有的受熱后發(fā)粘,粘在管壁上;有的表面光滑,毫無摩擦性,這些問題都嚴重影響膠球清洗裝置系統(tǒng)的收球率和清洗效果。
(1)選擇合適的膠球?；谝陨显?確定膠球質量應符合循環(huán)水水質,有一定硬度并富有彈性,膠球的氣孔均勻、孔間連通吸水性強,濕態(tài)球的比重與水相近,膠球在進入水室后從水室底部至頂部均勻分布。在水溫5℃～35℃運行時,膠球球徑漲大不超過0.5mm,在運行期間保持穩(wěn)定,以防技術改造電力安止膠球堵塞冷卻水管。使用期內化、變形,運行中膠球球徑應比凝汽器管子內徑大1mm。
(2)正確使用膠球。由于經一、二次濾網后進入凝汽器的循環(huán)水沉積物基本以淤泥和微生物污垢為主。這類沉積物通過合理安排膠球清洗次數即可清除。
根據資料,膠球清洗裝置的較優(yōu)頻率一般為平均每根管子每5分鐘清洗1次,即可滿足清洗效果,根據我廠凝汽器循環(huán)水管道的布置和膠球清洗裝置系統(tǒng)的實際情況,進行綜合分析和計算?，F以單側投球數量600只計算:N=17600/2=8800(每側銅管數量)每根銅管長約11m,循環(huán)水(內含膠球)流速約2m/s,則每只膠球在凝汽器內循環(huán)一次時間為11m×2/2m/s=11s。則每根銅管每小時清洗次數=(3600/11)×600/4400≈45次。由此可見,以單側投球600只循環(huán)運行,基本能滿足需要。
膠球系統(tǒng)管路改進膠球系統(tǒng)由收球網、集球器、膠球泵和相應管路組成。集球器為筒狀容器,容器上側配有一玻璃孔以便觀察；集球器有內置濾網,該濾網出口有收、投球閥,由電動執(zhí)行機構驅動,旋轉后可收或投膠球。膠球系統(tǒng)管路還存在以下幾個問題:
(1)膠球系統(tǒng)管路阻力大,流量不足；
(2)集球器進口處無逆止裝置,導致膠球泵停后膠球隨循環(huán)水倒流,有一部分膠球帶出；
(3)凝汽器循環(huán)水室空氣較多,導致膠球泵抽吸能力不足。對于膠球循環(huán)單元存在的問題,對管路系統(tǒng)進行了相應的改進:
(1)對膠球系統(tǒng)流量不足,通過改造膠球系統(tǒng)管道彎頭,取消90°彎管,代之以120°的大角度彎頭并兩側收球管道的彎頭位置、數量對稱；
(2)在集球器進口處安裝逆止裝置,避免膠球泵停后膠球隨循環(huán)水倒流。
5完善運行措施膠球系統(tǒng)運行中應注意以下幾個問題:
(1)收球網應定期打開。收球網設計承受壓力為0.2MPa,如果長期不打開,膠球、垃圾等雜物會塞死收球網,導致收球網承受過大壓力而變形；
(2)投膠球清洗時,為降低循壞水對凝汽器收技術改造球網的壓力,凝汽器循環(huán)水出水門應關小30%～40%。這樣膠球不會被循環(huán)水擠壓在收球網上,有利于提高凝汽器膠球收球率。
(3)由于循環(huán)水中總是含有溶解空氣,為減少凝汽器循環(huán)水側空氣聚集,定期開啟射水抽氣器從凝汽器水側空氣門抽走空氣。
改進效果膠球清洗裝置系統(tǒng)改進后,能夠保持凝汽器持續(xù)清潔運行,尤其在夏季用電高峰期,有效降低凝汽器端差,提高真空度,降低汽輪機背壓,從而減少燃料消耗,增加機組發(fā)電出力。
改進前后對比表1為改進前后機組的循環(huán)水溫度與真空度的幾個典型工況?？梢钥闯?機組真空度大為改善。根據排汽壓力對機組出力的關系曲線,機組出力可提高2%左右。以機組年平均負荷80%、年平均運行時間6000h、上網電價0.35元/kW.h計算,直接經濟效益為:300000kW×6000h/年×80%×0.35元/kW.h×2%=1008萬元/年膠球清洗裝置系統(tǒng)的正常投用,不僅可對電廠帶來直接的經濟效益,還減少了金屬腐蝕,延長機組凝汽器銅管壽命,并減少停機時間及由此造成的產值損失,減少化學水處理費用,其費用也相當可觀。

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