600MW機組凝汽器膠球清洗裝置存在問題分析及改進(jìn)措施
針對大唐發(fā)電凝汽器銅管腐蝕問題和凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)收球率低的問題進(jìn)行題分析，從膠球清洗系統(tǒng)管理上存在的漏洞著手，結(jié)合現(xiàn)場實際，提出對凝汽器膠球清洗工作進(jìn)行精細(xì)化管理的具體方案，以確保機組能夠安全、經(jīng)濟適行。
凝汽器是凝汽式汽輪發(fā)電機組的重要設(shè)備之一，保持凝汽器的正常運行是降低鍋爐超溫爆管幾率，減少機組非計劃停運的要條件，也是提高機組真空、提高機組經(jīng)濟性的主要手段。膠球清洗裝置作為凝汽式電廠中應(yīng)用為普遍的銅管清洗裝置，在保證凝汽器安全經(jīng)濟運行方面發(fā)揮著很大的作用，然而在電廠的實際中，膠球清洗系統(tǒng)卻常常被忽視，正常運行中存在很多問題。大唐發(fā)電自2003年以來膠球系統(tǒng)一直投連續(xù)清洗方式，然而機組在2006前和2010后經(jīng)常發(fā)生銅管泄露情況，同時在歷次機組檢修檢查時，也發(fā)現(xiàn)了部分銅管有結(jié)垢和點腐蝕現(xiàn)象，在2006年4號機組小修中、2007年3號機組大修期間2臺機組分別進(jìn)行了局部銅管的更換工作，因此查明銅管腐蝕和結(jié)垢的原因迫在眉睫。本文通過梳理膠球清洗系統(tǒng)管理上的漏洞，總結(jié)了結(jié)合現(xiàn)場實際制定的整改方案，可供電廠借鑒。
1、膠球清洗裝置設(shè)備簡介
大唐發(fā)電總裝機2×600MW,汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責(zé)任公司制造的凝汽式汽輪機，每臺機組設(shè)置1臺凝汽器，凝汽器銅管數(shù)量為4×9197(36788)根，凝汽器進(jìn)出管數(shù)量各2根，每臺機組設(shè)置2套凝汽器膠球清洗裝置，凝汽器膠球清洗裝置由于收球率低等問題，分別于2003年和2004年對3號機和4號機組的清洗裝置進(jìn)行了改造，改為上海達(dá)極水技術(shù)工程有限公司生產(chǎn)的裝置，全套膠球清洗裝置由膠球泵、收球網(wǎng)、裝球室、膠球、控制盤等幾大部分組成，膠球清洗裝置連續(xù)運行，每周2統(tǒng)計收球率。凝汽器采用閉式循環(huán)冷卻方式，水塔補水取自薊縣于橋水庫。每臺機組原設(shè)計2臺循環(huán)水泵，流量為9.3立方米/秒，電機轉(zhuǎn)速為372r/m。循泵運行方式為夏季執(zhí)行2機3泵或2機4泵方式，冬季為每臺機循泵一運一備2。由于本地冬季氣溫較低，機組單臺循環(huán)泵運行時水流量裕度仍然較大，出于節(jié)能考慮，2010年將2臺機組的2號循泵電機進(jìn)行了雙速改造(372/330r/m)。
2、凝汽器銅管結(jié)垢、點腐蝕原因分析
影響凝汽器銅管結(jié)垢、腐蝕的因素非常多，包括循環(huán)水的水質(zhì)、循環(huán)水加藥方式、銅管的停機保養(yǎng)方法、凝汽器銅管材質(zhì)情況和膠球清洗裝置投入情況和膠球選取情況等，至于前4種因素受客觀因素和當(dāng)前技術(shù)條件限制，改進(jìn)和提升的空間已非常有限，因此本文重點從膠球清洗系統(tǒng)的設(shè)備管理、運行管理和水塔維護(hù)方面對凝汽器造成的影響和存在的問題等方面進(jìn)行詳細(xì)探討。
凝汽器銅管的結(jié)垢、腐蝕與膠球系統(tǒng)的運行情況息息相關(guān)。通過查詢本廠凝汽器膠球投運記錄看出，2010年以前2臺機組高速循泵運行期間，膠球收球率沒有出現(xiàn)長時間不合格現(xiàn)象，均能達(dá)到95%以上。2010年11月進(jìn)入冬季，循泵改為低速運行方式后，收球率開始出現(xiàn)不同程度的下降(80%左右),低時收球率只有60%,通過排查，終確定收球率低的根本原因為凝汽器水室積存填料過多，低速循泵時銅管內(nèi)水流速低(如圖1)。
圖1凝汽器水室積存填料情況
2010年以前膠球清洗裝置系統(tǒng)沒有出現(xiàn)長時間異常運行現(xiàn)象，然而為什么還是出現(xiàn)了凝汽器銅管的局部腐蝕現(xiàn)象呢?為徹底查明真相，從設(shè)備質(zhì)量、投運方法和運行條件及運行方式等方面進(jìn)行了逐一排查和梳理，分析各種影響膠球系統(tǒng)清洗效果的原因。
2.1膠球方面
(1)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T581-95中對此進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。合格膠球應(yīng)耐磨，質(zhì)地柔軟富于彈性，材質(zhì)均勻，氣孔均勻貫通，干態(tài)膠球直徑誤差不大于公稱直徑的±2%且不超過±0.4mm,濕態(tài)膠球相對密度為1.00～1.15,在使用期內(nèi)及5~45℃水溫下膠球直徑脹大不超標(biāo)且不老化，濕態(tài)膠球直徑比凝汽器冷卻管的內(nèi)徑大1~2mm。
我廠凝汽器銅管規(guī)格為φ28×1mm,選取的膠球干球尺寸為26.1~26.4mm,浸泡后濕球尺寸仍然為26.1~26.4mm,濕球尺寸沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)增長1-2mm,不能很好達(dá)到膠球清洗效果。
(2)正常投球量。指投入運行的膠球數(shù)量是凝汽器單側(cè)單流程冷卻管根數(shù)的7%～13%。膠球循環(huán)一次時間短的取下限或接近下限，反之亦反。多數(shù)情況下，膠球循環(huán)一次的時間在20~40s之間。我廠凝汽器單側(cè)單流程冷卻管根數(shù)為9197根，應(yīng)投入的膠球數(shù)量為644(643.79)~1196(1195.61)個�，F(xiàn)實際投球數(shù)量為1500個，與標(biāo)準(zhǔn)上限對比偏差太多，影響收球率。
(3)收球率。滿足系統(tǒng)布置、設(shè)備安裝及運行條件，在正常投球量下，膠球清洗系統(tǒng)正常運行30min,收球15min,收回的膠球數(shù)與投入運行的膠球數(shù)的百分比。收球率超過90%為合格，達(dá)到94%為良好，達(dá)到97%為優(yōu)秀�，F(xiàn)我廠膠球清洗裝置系統(tǒng)運行時間每周大約162h,收球時間2h,時間偏短。
2.2膠球清洗裝置設(shè)備管理方面
(1)凝汽器水室內(nèi)部可能存在渦流區(qū)，造成局部膠球積存，影響膠球清洗效果；
(2)凝汽器運行一段時間后，水室會產(chǎn)生一些水垢和鐵銹，積存部分雜物；
(3)水塔填料運行多年未及時更換，填料老化嚴(yán)重，承載能力變差，冬季結(jié)冰較多時，造成填料掉落過多，進(jìn)入凝汽器水室堵塞銅管管口，使膠球清洗效果無法保證；
(4)水塔淤泥沉積較多清理不及時，影響循環(huán)水水質(zhì)；
(5)循泵入口濾網(wǎng)清洗周期過長，濾網(wǎng)設(shè)計存在缺陷，濾網(wǎng)上部縫隙較大，正常運行時可起到過濾作用，但在泵切換時，由于水位上漲超過濾網(wǎng)有效攔截位置，造成大量水塔填料或雜物漫過濾網(wǎng)，進(jìn)入凝汽器水室堵塞銅管；
(6)膠球清洗裝置系統(tǒng)設(shè)計上，未考慮加裝二次濾網(wǎng)，不能對進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)的雜物進(jìn)行二次攔截。
2.3運行管理方面
(1)膠球投運應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，膠球浸泡時間要充足，否則膠球進(jìn)入系統(tǒng)后容易造成漂浮現(xiàn)象，影響清洗效果和收球率；
(2)收球工作也應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，要合理增加收球時間，數(shù)球要認(rèn)真準(zhǔn)確；
(3)在使用中當(dāng)膠球直徑磨損到等于或小于銅管內(nèi)徑時，應(yīng)立即更換。及時挑出不合格膠球，掌握膠球磨損周期；
(4)凝汽器應(yīng)充滿水。否則會造成部分膠球漂浮于水室水面，不再參與循環(huán)，導(dǎo)致收球率下降，清洗效果變差；
(5)循環(huán)水量變化宜保持在設(shè)計值的±15%范圍內(nèi)。亦可根據(jù)循環(huán)水量變化范圍擴大后收球率的變化情況，適當(dāng)調(diào)整循環(huán)水量變化的控制范圍。控制循環(huán)水量的目的在于控制流速。流速小膠球不易通過冷卻管，情況嚴(yán)重時甚至?xí)ㄔ诠芸诨蚬苤�；流速過高時，會引起在收球網(wǎng)的某些部位積球，甚至?xí)鹗涨蚓W(wǎng)的某些部位變形。
3、改進(jìn)的措施
(1)運行管理上，制定詳細(xì)膠球管理規(guī)定，避免將不合格膠球重新加人系統(tǒng)，定期排放凝汽器水室內(nèi)空氣，以免產(chǎn)生膠球漂浮現(xiàn)象；
(2)進(jìn)入冬季，對于低速循泵的使用進(jìn)行嚴(yán)格限制，循環(huán)水量的變化應(yīng)保持在設(shè)計值的±15%之內(nèi)，避免凝汽器銅管內(nèi)流速低于1m/s情況；
(3)定期進(jìn)行水塔清淤，改善循環(huán)水水質(zhì)；
(4)增加循環(huán)水旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)的運行頻率和清理，減少雜物進(jìn)人循環(huán)水系統(tǒng)的機會；
(5)定期對凝汽器管板進(jìn)行防腐工作，對凝汽器銅管進(jìn)行水沖洗，減小水質(zhì)對凝汽器銅管的腐蝕作用，改善銅管潔凈程度，提高銅管換熱效率；
(6)嚴(yán)格執(zhí)行凝汽器停機保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，加強化學(xué)監(jiān)督，從化學(xué)方面杜絕凝汽器銅管出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。
4、膠球清洗裝置取得的效果
(1)2臺機收球率明顯提高，全部達(dá)到97%及以上，見表1。表1凝汽器收球情況統(tǒng)計表 時間 3號機組凝汽器內(nèi)圖收球率外圈收球率 4號祝組凝汽器內(nèi)圈收球率外圈收球率
5.10 95.5 96.68 96.5 97.8
5.17 99.4 100.6 98.5 98.4
5.31 98.8 98.3 95.3 97.8
6.15 98.1 98.8 98.7 97.5
(2)凝汽器管板和水室內(nèi)部清潔程度明顯提高，如圖2所示。
圖2措施實施后凝汽器水室照片
(3)凝汽器銅管泄漏幾率減小，腐蝕得到有效緩解。
(4)循環(huán)水質(zhì)明顯改善，輔機冷卻器效率明顯得到提高。
(5)2臺機組的真空保持較好，夏季平均91kPa,冬季平均97～99kPa。
