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凝汽器胶球清洗装置 介绍及故障分析

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凝汽器胶球清洗装置 介绍及故障分析

发布日期:2018-06-27 17:45 来源:http://www.lyghengtai.com 点击:


凝汽器胶球清洗装置介绍及故障分析
      简要分析了陕西华电蒲城发电有限责任公司凝汽器胶球清洗系统不能正常运行的原因,并介绍了胶球清洗装置的组成及关键部件收球网的重要性。简明阐述了胶球清洗系统改造的注意事项,使读者对发电厂的胶球清洗装置有一个基本明确的概念。  众所周知,保持凝汽器较高的真空和较小的端差,是提高机组循环热效率的主要方法(method)之一。以125MW机组为例,汽轮机背压增高0.004MPa,将导致热耗增加244.5kJ/(kW/h),煤耗增加970g/(kW/h);凝汽器端差升高5度,将导致热耗增加9512kJ(kW/h),煤耗增加3.66g/(kW/h)。凝汽器管束的脏污,使换热系数变小,使传热端差升高和恶化了凝汽器真空。
       实践中,胶球清洗装置的定期正常投用,能及时清走凝汽器铜管内壁污物,使凝汽器管束保持一定的清洁度,对防止结垢起到非常重要的作用。胶球清洗是保证凝汽器正常运行的关键,是控制凝汽器端差的主要手段,所以我们必须重视凝汽器端差的大小对机组发电煤耗高低的影响。一般情况下,凝汽器端差升高1度,影响发电煤耗率升最高达5g/(kW/h)。由此可见胶球清洗装置对机组的重要性。胶球的选择
       1.1胶球的种类
      凝汽器胶球清洗装置的胶球有两种:一种是半硬球,其直径比冷却管小1~2mm,另一种是软胶球,其直径比冷却管内径大1~2mm。
       1.2两种胶球的清洗原理半硬球胶球通过在冷却管内行进时的跳动、碰撞与水流的冲刷作用,达到清洗的目的,冷却水沿胶球周围流过时引起的湍流扰动也能清除污垢。软胶球是由发泡橡胶制成的多孔隙、能压缩的圆球,吸满水后的密度与水相近,胶球投入冷却水中后,直径比冷却管内径大1~2mm,利用冷却水的流动压力,随冷却水贯流过冷却管,依靠胶球与冷却管内壁的连续摩擦作用,将管壁上的附着物擦去,也可防止新的口压力略高一些的水流带动下,进入凝汽器水室,因胶球是一个多微孔柔软的弹性体,在循环水进出口压力差的作用下被挤压通过冷却管,对冷却管内径进行一次抹擦,使管内壁污垢随水流带出,胶球经过附着物粘着管壁上。
       1.3胶球清洗的选择依据因为半硬球与冷却水管内壁有间隙,不可能完全将内壁清洗干净。因而软胶球被广泛采用。本文涉及的就是软胶球的使用情况。2胶球清洗装置系统及清洗原理(Maxim)
       2.1凝汽器胶球清洗装置(device)系统凝汽器胶球清洗装置由收球网、胶球输送泵、装球室、控制器、胶球及阀门管路等部件组成见图1所示,它借助水流的作用(role)将外径大于凝汽器冷却管内径的清洁胶球挤过冷却管,对冷却管内壁进行反复擦洗,该装置可在机组不用停机、不减负荷的条件下,胶球在线清洗凝汽器冷却管内污垢并且带出杂质,来达到凝汽器冷却管内壁的一定的清洁度,从而提升凝汽器真空度和汽轮机热效率(efficiency)。除氧器厂家生产的一种最新型热力式除氧器--旋膜除氧器。
       2.2胶球清洗装置清洗原理将胶球从装球室人孔处投入装球室内,然后启动胶球泵,打开系统两端球阀,胶球就在比循环水进循环水管进入收球网,在收球网板的阻拦下,把胶球分离出来,由胶球泵抽出重新回到装球室,如此循环往复对凝汽器冷却管实现连续清洗。选用合适的清洁胶球也是胶球清洗效果的关键(解释:比喻事物的重要组成部分),并且在恢复凝汽器的真空度和防止冷却管腐蚀方面很有效。使用中应根据凝汽器管内附着沉积物的种类以及沉积速度,通过试验定出合适的清洗频率和投球量。一般每台凝汽器所需胶球量为凝汽器管总数的5%~10%。一次清洗每根管子平均通过3~5球。每次投球清洗间隔时间应视具体情况(Condition)试验而定。
3某公司凝汽器胶球清洗装置介绍陕西华电蒲城发电有限责任公司四台机组分别于1996年12月、1997年11月、2002年12月份和2003年12月投产。投产初期该公司对胶球清洗系统的重要性认识不足,认为循环水为闭式循环,水源是较为干净的。在1998年至2000年曾间断投用胶球清洗,但胶球回收率很不理想,最好的不足60%,最差的根本收不到胶球。分析其原因主要是由于胶球回收率低下所致。造成收球率低的主要原因有以下几个方面:
       
  (1)活动式收球网闭合不严密,引起跑球
       
  (2)循环水压力低,水量小,胶球穿越冷却(cooling)管能量不足,堵在管口;
       
  (3)凝汽器进口水室存在涡流、死角,胶球聚集在水室中;
       
  (4)新胶球较硬或过大,不易通过冷却(cooling)管;
       
  (5)胶球比重太小,停留在凝汽器水室及管道顶部,影响回收等等。造成胶球回收率低的原因是多方面的,该公司的胶球清洗系统(system)目前普遍存在以下缺点:       
       
  (1)设备陈旧,一期两套胶球收球网仍然使用第二代技术,即正?V#型活动格栅式收球网。该技术目前已被淘汰。
       
  (2)收球网执行机构复杂,操作繁琐。并且由于使用两套执行机构,造成两侧闭合不均匀,容易发生漏球现象。
       
  (3)胶球泵腐蚀严重,破坏了流道型线,且有可能发生划球、卡球现象。胶球泵特性差、流量小。       
       
  (4)循环水中杂质较多。尤其是一期两台机组,循环水中含有很多冷水塔防溅格栅的碎片和水泥碎片。这些碎片有可能堵住铜管,使胶球无法通过。
       
  (5)胶球管线复杂,胶球流程长。真空除氧器是一种使水在真空下低温沸腾,脱除水中含有的氧气、氮气、二氧化碳等气体的设备,由除氧水箱(除氧塔)和真空机组两大部分组成,除氧水箱可以高位或低位布置,真空泵机组可采用以蒸汽作动力的蒸汽喷射泵,或以循环水为工作介质的水喷射泵。系统布置未经科学的水利计算,个别位置阻力大,球水循环慢。     
       
  (6)循环(continue)水压力低、水量小,胶球穿越铜管能量不足,堵在管口。
       
  (7)凝汽器进口水室存在涡流、死角,胶球聚集在水室中。在历次机组停运检修时,我们重点对收球网进行了检查。       在检查中发现,由于长时间未投用该装置,致使收球网网格结垢很严重,在网栅和管筒内环上发现大量的污垢片和锈片,以及来自冷却塔的填料碎片。它们的存在使栅格流通面积减小,水流速加大,胶球可能(maybe)卡在收球网的栅板上,又加剧了胶球的堵塞,形成恶性循环(continue)。
       收球网是胶球清洗系统中的关键设备,它安装于凝汽器出水管段上,它的作用是把胶球从冷却水中分离出来,球被回收后由引出管从收球网引出再打回装球室。收球网必须具备不漏球、不卡球的性能,收球网处于收球位置时,网的上下沿应分别与循环水管壁和下方箱的上沿贴合,有文献表明如果它们的间隙大于6mm,则容易出现跑球或卡球的现象。
       在机组停运时,我们将收球网处于收球位置,进入内部巡查收球网与筒环配合情况,发现四台机组的收球网均有不同程度的局部间隙,有的局部间隙较大,甚至超过了10mm。因此可见,收球网的缺陷是胶球不能全部回收的重要影响因素。
4胶球系统改造的必要性由于目前蒲城发电有限责任公司胶球清洗系统不能正常投运,只能在机组停运时,使用高压清洗机对凝汽器管束进行清洗。不仅浪费了大量的人力和财力,而且这样做的结果往往是机组启动运行初期,凝汽器真空度提高很多,但随着时间的推移,真空就又降下来了。不能从根本上解决设备问题。要彻底(thorough)清洗冷却管内壁,避免结垢,只有对胶球清洗装置进行改造,使得胶球系统能正常投用,发挥其在线运行,清洗效果明显的特点。
       鉴于前两代收球网(分别为正V型和锥形)的不足之处,目前在各电厂广泛采用的是第三代收球网(倒V型)。与老式收球网相比,第三代收球网的结构(Structure)简化许多,零部件(assembly unit)也少了许多,没有了老式收球网的小网板、下方箱、调节阀(使用材料:铸铁、铸钢、不锈钢等)关断阀等复杂部件。外型尺寸减小,便于现场的布置和安装,新收球网比老式收球网短1/3左右,所以第三代收球网对于现场位置尺寸的要求较小,特别适于老机组改造(refome)项目。
第三代收球网的优点有:
       
  (1)运行可靠及检修方便:由于设备结构(Structure)简化,零部件大大减少,降低了设备运行事故发生的可能(maybe)性,提高了运行的可靠性、安全性,同时使运行、维护、检修均很方便,并且减少了设备的运行费用。采用组合式网板,利用厚板条和加强筋组成框架,形成一个具有一定刚度和强度的骨架,承受水流冲击的负荷,再利用隔圈、穿筋将薄板条固定在框架上,用螺母紧固。使网板装拆容易、方便。在检修时,用户可对变形或损坏的板条,很容易地进行校正或更换。
       
  (2)胶球回收率高:提高了收球网的运行性能,充分考虑了胶球的流动情况(Condition),解决了老式收球网积球、卡球的问题,提高了收球率,达到了96%以上。      
       
  (3)水阻小:新一代收球网堵水面积小,流通面积大,使其水阻减小。
5胶球系统改造注意事项进行胶球清洗系统改造,要特别注意的事项有:
       
  (1)胶球清洗装置投运前,为保证所有胶球在凝汽器水室中分布均匀地进入凝汽器冷却管中,首先应对凝汽器水室及冷却管内壁的污垢进行清除,有必要的情况下进行酸洗,彻底清除泥垢。冷却管束的清洁系数应达到090以上。有裂纹和内径变形的冷却管必须进行更换,以使胶球畅通无阻。
       
  (2)对凝汽器循环水室的任何四角部位加装导流板,避免死角存在以防止胶球躲藏,影响清洗效果和胶球回收率。
       
  (3)系统管路应布置简单、短直,弯头数量尽可能减少。如必须使用弯头时应使用45?弯头,减少流动阻力。胶球管路尽量使用不锈钢管道,防止在设备运行中产生锈蚀,影响胶球使用效果。    
       
  (4)合理选用胶球泵,其具有宽流道、低转速、体积小、适合长时间连续运行的特点。要有足够的流量,出口压力略大于循环水压力(约高于0.02MPa)。      
       
  (5)收球网的设计应具有良好的水力特性,以防止网板在水流冲击下振动。收球网及壳体应有足够的刚度,能承受管道作用力不变形。在洁净状态下,其运行水阻为200~300mm水柱。      
       
  (6)重视胶球的选购,应选用与购买质量高和适合本厂的胶球,必要时进行对比试验,并加强对胶球质量的验收。选用的胶球应具有回复性能好、密度均一的性能,且满足以下要求:胶球具有一定硬度并富有弹性,胶球的气孔均匀、孔间连通吸水性强,湿态球的比重与水相近,胶球在进入水室后从水室底部至顶部分层均匀悬浮,保证能清洗底部至顶部的每一根冷却水管。
       
  (7)定期检查装球室内(indoor)胶球数量,不断补充、满足要求。     
       
  (8)定期检查收球率,如回收率过低,可检查以下三个方面: 
       1)收球网栅板是否处在收球位置(position )、且是否到位;
       2)凝汽器水室是否有杂物,堵塞冷却管口阻碍胶球的通过;3)胶球泵出口压力是否正常。
       另外,最重要的是运行方面要首先完善每日一次的清洗制度,由专人负责,落实到班组,并且明确一些操作上的措施,如正确的投球数量要保持在凝汽器单侧、单流程冷却管根数的10%;根据凝汽器的端差、真空等特性参数和胶球的直径、外观等对清洗效果及时评价,以便更换胶球;投运时注意适当调整循环水的压力(pressure),保持合理的循环水压差,必要时增开一台循环水泵,清洗结束再停运。旋膜式除氧器是一种最新型热力式除氧器,曾获电力部新科技新产品科技攻关成果创新奖,被列为电力部重点推广产品。旋膜式除氧设备主要由除氧塔头、除氧水箱两大件以及接管和外接件组成,其主要部件除氧器(除氧塔头)是由外壳、新型旋膜器(起膜管)、淋水篦子、蓄热填料液汽网等部件组成。
6  清洗效果检验空压机清洗效果判定在国内还没有统一标准。标准SJ/T31406%94螺杆式空气压缩机(compressor)完好要求和检查评定方法(method)条例。在清洗结束后,打开冷却器检查被清洗铜(化学式Cu)管表面是否清洁,是否已经形成保护膜。有无残留氧(Oxygen)化物,有无明显粗晶粒析出和点蚀。检测空压机运行后,油温度(temperature)值是否下降到运行合理值。经检验清洗后各级冷却器换热两侧清洁无污垢积累,无残留氧化物、无晶粒析出和点蚀现象。开机后,压缩机注油器运转平稳,油压显示正常,油温未超过70度。冷却效果良好。

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