膠球清洗裝置系統(tǒng)安裝調(diào)試及問題改造完善措施

     膠球清洗裝置系統(tǒng)安裝調(diào)試及問題改造完善措施，膠球清洗系統(tǒng)能否正常運(yùn)行對(duì)冷凝器的真空度及機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響很大。介紹了膠球清洗系統(tǒng)調(diào)試和完善的過程,通過理論分析和實(shí)際試驗(yàn)相結(jié)合的方法,取得了令人滿意的效果。并次提出清洗強(qiáng)度這一概念,用定量數(shù)據(jù)來分析膠球清洗裝置系統(tǒng)對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響。
     2臺(tái)600MW機(jī)組凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)。機(jī)組投運(yùn)后,膠球清洗系統(tǒng)一直不能投入正常運(yùn)行,收球率低于30%。據(jù)了解國內(nèi)已投產(chǎn)機(jī)組上配備的膠球清洗系統(tǒng),膠球收球率在90%以上的僅占25%,53%以上的占42%,完全不能投入使用的占33%,其中包括國外進(jìn)口的膠球清洗裝置系統(tǒng)。我公司組成攻關(guān)小組,通過多次現(xiàn)場調(diào)試(掌握數(shù)據(jù))、理論分析(提出方案)、改造完善(提供再次調(diào)試條件)的循環(huán),2臺(tái)600MW機(jī)組配套的膠球清洗系統(tǒng),其膠球平均收球率達(dá)到90%以上,高時(shí)達(dá)95%,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(yùn)行相比,凝汽器的真空度明顯提高,夏天高溫季節(jié)機(jī)組運(yùn)行的出力及經(jīng)濟(jì)性有了明顯提高。
1管道清洗裝置系統(tǒng)所作的改進(jìn)
     膠球清洗裝置系統(tǒng)管道布置先應(yīng)符合水動(dòng)力學(xué)的原理,為了了解膠球清洗裝置系統(tǒng)管道布置是否符合水動(dòng)力學(xué)原理,用超聲波流量計(jì)測取了膠球清洗系統(tǒng)所有管道內(nèi)的水流速,從數(shù)據(jù)中分析出收球管的水流速較低,且存在兩側(cè)不平衡。為此進(jìn)行了3項(xiàng)改造。
     (1)將原收球口<108改為<76,并與收球網(wǎng)管壁垂直。
     (2)將5只90°的彎頭全部取消,代之以45°的彎頭,并保證兩側(cè)的管道彎頭數(shù)量對(duì)稱。
     (3)在收球網(wǎng)筒體上部循環(huán)水管彎頭處加裝導(dǎo)流板。目的在于消除收球網(wǎng)板上部的死區(qū),使膠球所受力的大小和方向,尤其是方向得到改善,同時(shí)減小整個(gè)膠球清洗系統(tǒng)局部彎頭阻力,以利于膠球的流動(dòng)和回收。后經(jīng)現(xiàn)場流量實(shí)測,兩邊的流速完全對(duì)稱。圖1為循環(huán)水及膠球清洗裝置系統(tǒng)示意圖。
2調(diào)試情況和結(jié)果分析
(1)尋找膠球收球率下降拐點(diǎn)
     圖2為循環(huán)水管道進(jìn)出凝汽器的布置圖。由圖2可以看出,循環(huán)水出凝汽器即90°水平拐彎,接下來便是往下90°拐彎。循環(huán)水管道直徑為<2440mm,大直徑的水管在如此狹小空間連續(xù)2個(gè)90°拐彎,膠球收球網(wǎng)就安裝在垂直管道間,水流極不穩(wěn)定,容易產(chǎn)生水內(nèi)渦,階躍渦,附加的導(dǎo)流板還會(huì)產(chǎn)生卡門渦。在實(shí)際運(yùn)行和調(diào)試時(shí)如何消除這些渦流,使水流比較平穩(wěn)地流過收球網(wǎng),是提高收球率的關(guān)鍵。另外膠球在水流中所具有的動(dòng)能,與水流速度的平方成正比,而管道中的局部阻力也與水流速度的平方成正比,因此加裝的導(dǎo)流板既要減少渦流的強(qiáng)度,同時(shí)在加裝的導(dǎo)流板處的局部阻力要小,以利于提高收球率。
圖2循環(huán)水進(jìn)出凝汽器的布置圖
     通過實(shí)際調(diào)試發(fā)現(xiàn),膠球回收擋板(即收球網(wǎng))兩側(cè)的壓差對(duì)膠球收球率的影響很大。雖然制造廠在收球網(wǎng)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工時(shí),已考慮了循環(huán)水流量、膠球規(guī)格和硬度、冷卻水管直徑、安裝位置、收球網(wǎng)高度等多種因素,但實(shí)際調(diào)試中,回收擋板兩側(cè)的壓差除了與循環(huán)水流量、膠球規(guī)格和硬度等有關(guān)外,更與系統(tǒng)中膠球數(shù)量直接相關(guān)。通過大量調(diào)試發(fā)現(xiàn),隨著投入膠球數(shù)量的增加,膠球停留在收球網(wǎng)板上的時(shí)間延長,導(dǎo)致收球網(wǎng)兩側(cè)的壓差上升,壓差上升到一定值時(shí),收球率會(huì)突然發(fā)生下降,后收球網(wǎng)壓差維持在相應(yīng)的較高壓差。
     由于收球網(wǎng)壓差緩慢上升,何處是膠球收球率下降拐點(diǎn)就不易察覺,根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)伯努利方程:r+h1=p2+1gr其3項(xiàng)分別為壓能、動(dòng)能和位能。由于流體為同一種流體,比重的因素可以忽略,高度一致,兩點(diǎn)間的靜壓力與其流速的平方成反比,當(dāng)收球網(wǎng)處的流速為2.1m/s時(shí),折合靜壓為2.2kPa。經(jīng)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)裝球數(shù)增加到一定數(shù)量時(shí),收球網(wǎng)壓差達(dá)到2.15kPa左右,膠球收球率發(fā)生突然下降。個(gè)中關(guān)系還有待進(jìn)一步試驗(yàn)觀察,但在實(shí)際運(yùn)行中,把收球網(wǎng)板前后壓差2.15kPa值作為調(diào)試和運(yùn)行的控制點(diǎn)。
(2)確定膠球清洗強(qiáng)度
     根據(jù)我廠循環(huán)水系統(tǒng)凝汽器的布置和膠球清洗系統(tǒng)的實(shí)際情況,進(jìn)行綜合分析和計(jì)算。清洗頻率P和裝球數(shù)X之間的關(guān)系是:P≈X/80。如果裝球數(shù)為640只,則清洗頻率為8,即每h每根管子清洗8次。如果裝球數(shù)為480只,則清洗頻率為6,其余類推。
     清洗頻率可以通過裝球數(shù)量的變化來調(diào)整,而清洗次數(shù)可以通過時(shí)間的變化而增減。為了保證凝汽器的清洗效果,防止清洗過度或清洗不足,尤其要防止清洗不足,采用“清洗強(qiáng)度”這一指標(biāo)來進(jìn)行定量分析。即清洗頻率、清洗時(shí)間和膠球直徑對(duì)管道內(nèi)徑的過盈量這三者的乘積作為凝汽器的“清洗強(qiáng)度”。清洗頻率可以通過所加膠球數(shù)量來進(jìn)行控制,由于WSA收球網(wǎng)板的結(jié)構(gòu)決定了投球數(shù)不能太多(多300只),所以清洗頻率就很低。但通過增加清洗時(shí)間(根據(jù)Taprogge公司的新理念是膠球清洗裝置應(yīng)該24h連續(xù)投運(yùn))來增加清洗次數(shù),同時(shí)增加膠球過盈量來提高清洗強(qiáng)度。根據(jù)初步觀察,清洗強(qiáng)度為10時(shí)可以維持凝汽器正常的清潔度,而要提高凝汽器的清潔度,清洗強(qiáng)度要大于10。例如:現(xiàn)投球數(shù)是300只,清洗頻率P≈300/80=3.75。膠球過盈量取1,清洗時(shí)間3h,清洗強(qiáng)度是11.25>10,達(dá)到凝汽器清洗要求。
(3)膠球清洗裝置選用合適尺寸的膠球
     由于清洗強(qiáng)度與膠球直徑有很大關(guān)系,圖3所附曲線為膠球直徑與凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口的差壓的關(guān)系。實(shí)際運(yùn)行中,應(yīng)根據(jù)循環(huán)水進(jìn)出口的差壓也即循環(huán)水量來確定膠球直徑。
圖3膠球直徑與凝汽器循環(huán)水進(jìn)出口差壓關(guān)系
     根據(jù)此曲線,一般在循環(huán)水系統(tǒng)為1機(jī)1泵方式運(yùn)行時(shí),選用<25mm膠球,2機(jī)3泵方式運(yùn)行時(shí),選用<26mm或<27mm膠球,如果2機(jī)4泵方式運(yùn)行時(shí),選用<27mm膠球。
3膠球清洗裝置系統(tǒng)的調(diào)試和完善帶來的效果
(1)真空度提高
     循環(huán)水溫在33℃,機(jī)組負(fù)荷在600MW時(shí)真空為-89.93kPa。而在相同工況時(shí),真空為-91.50kPa,至少提高1.5kPa。而如果與臟凝汽器時(shí)的真空比,經(jīng)過膠球清洗,真空甚至可以提高5.0kPa。觀察人工用高壓水槍清洗的情況,由于水槍可以從凝汽器換熱管的兩端分別進(jìn)行清洗,換熱管中部清洗效果較差,而用膠球進(jìn)行清洗,整根水管從前到后效果一致,而換熱管中部則是凝汽器換熱量大的區(qū)域。
     由于膠球清洗裝置比機(jī)組晚投用,凝汽器換熱管已經(jīng)產(chǎn)生了一些結(jié)垢。為此加大了清洗強(qiáng)度,使凝汽器換熱效果得到很大的改善,在循環(huán)水溫和機(jī)組負(fù)荷相同的情況下,真空比以前有了很大提高。3月底循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式為2機(jī)3泵,而2004年直到6月底循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式還是2機(jī)3泵,少開1臺(tái)循環(huán)水泵,每天節(jié)電8萬kW·h,且沒有以前真空隨機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的延長而惡化的現(xiàn)象。機(jī)組小修時(shí)對(duì)凝汽器進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)管壁很干凈,露出金屬本色。
     表1為經(jīng)過一段時(shí)間清洗后機(jī)組的循環(huán)水溫度與真空度的幾個(gè)典型工況。從表1可以看出,機(jī)組的真空度大為改善。幾個(gè)工況中,負(fù)荷基本一致,所以在比較時(shí)不作修正。同時(shí)根據(jù)時(shí)間可以看到從5月下旬改用<27mm膠球進(jìn)行清洗,效果得到明顯的改進(jìn),其后排汽壓力維持在很好的水平以迎峰度夏。
表1清洗后的循環(huán)水溫度與真空
機(jī)組負(fù)荷循環(huán)水溫排汽壓力修正到30℃水溫時(shí)/MW/℃/kPa的排汽壓力/kPa
59830.210.6110.56
61828.07.307.76
58931.47.837.47
(2)膠球清洗裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析
     根據(jù)近對(duì)機(jī)組運(yùn)行工況分析計(jì)算,由于用<27mm膠球?qū)δ�汽器進(jìn)行清洗,清洗效果明顯,直到2004年6月30日,2臺(tái)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)仍然采用2機(jī)3泵的運(yùn)行方式,單循環(huán)水泵每天可節(jié)電8萬kW·h,循環(huán)水溫在32℃時(shí),真空比去年同期提高至少1.5kPa。根據(jù)排汽壓力對(duì)機(jī)組出力的關(guān)系曲線,600MW機(jī)組效率比去年同期可提高1.5%左右。膠球清洗投入正常運(yùn)行后,按2003年的發(fā)電量83億kW·h,煤耗310g/(kW·h)計(jì)算,可以節(jié)煤3.86萬t,標(biāo)煤325元/t,可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1254.4萬元。