500MW机组凝汽器胶球系统收球率低的分析及改造

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      对捷制500MW汽轮机组凝汽器胶球清洗系统存在问题进行分析，认为胶球系统设计不合理与循环水中杂物堵塞凝汽器铜管是造成胶球系统收球率低的主要原因，找出了北方地区采用水冷机组的胶球系统存在的共性问题，同时提出了相应的解决方法。
关键词：胶球系统　凝汽器　循环水　收球率　改造
     1　前言
6 w/ g4 a) I* z; F4 ^: A     神头第二发电厂捷制2×500MW机组为一级中间再热、单轴、四缸四排汽，双背压，凝汽式汽轮机，其凝汽器配套的胶球清洗装置是由西德塔普罗格股份有限公司制造，包括两台活动式收球网、两台出口压力为0.21MPa的胶球泵、一个内、外侧系统共用的装球室及其他设备等。其作用是在机组运行过程中，供助水流将海绵胶球（软球）挤过凝汽器铜管，并不断循环，擦洗掉铜管内的垢物，提高热交换效率，降低凝汽器端差，保证汽轮机组的经济运行。
     2　目前状况
' j4 H, I# d: k6 x& G/ G: H     捷制2×500MW机组凝汽器胶球清洗系统自投运以来（#1机1992年投产、#2机1993年投产），内、外侧收球率很不稳定（见下表1），出现了"有时收球率高，有时收球率低"的现象，特别是在冬季四个月，收球率更低，不能对凝汽器铜管起到应有的清洁效果，导致凝汽器端差增大（10-13℃），真空偏低（两台机组中#1机最为严重，冬季最高真空为-83KPa，夏季最低真空为-76 KPa，#2凝汽器比#1凝汽器真空低1.5-2KPa），成为影响机组经济运行的不利因素之一。
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表1    2003年10月至2004年2月#1、#2机主机胶球清洗系统收球率

     3　原因分析
     3.1　循环水携带杂物堵塞凝汽器铜管
0 H- M5 g& C1 b! Z8 @' S* U      神头第二发电厂循环水供水系统为闭式供水系统，采用自然通风冷却，冷却水塔淋水填料为复合波ANCS-20型PVC塑料填料，此种填料虽然冷却效果好，但承载能力差，加之水泥支撑构件设计不合理，在北方地区冬天气温偏低（最低－32.4℃）的四个月中，淋水填料底面大量挂冰，当冰挂到一定程度时，淋水填料就会大面积破碎脱落，再加上冷却水塔的施工质量差，水泥构件表面剥落频繁，使大量的水泥、石子及淋水填料进入循环水中。尽管水塔前池处设置了滤网，但由于滤网网眼尺寸（20mm×20mm）较大，仍有一定数量的杂物随循环水进入凝汽器铜管内，造成堵塞，致使胶球进入后也大量在铜管内积聚，不能循环回收。
      查对#1汽轮机组凝汽器检修记录，由于杂物堵塞不能疏通的铜管#1凝汽器已达5%、#2凝汽器达7%。这说明循环水中有杂物是造成胶球系统收球率低的主要原因。
     3.2　收球活动网板设计不合理：
      捷制2×500MW机组凝汽器胶球清洗系统的收球活动网板采用正人字形结构，网板与壳体内壁夹角为300，由水流动力学原理可知，这种设计在运行过程中不仅形成比较大的水阻，而且极易产生涡流，使胶球不能顺利进入收球口，当数量增多时，容易造成胶球堵塞。
     3.3　收球活动网板的执行机构设计不合理
! x; F7 N: l5 I1 v9 p% @      收球活动网板的转轴由电动装置通过曲柄连杆机构来驱动，连杆与曲柄采用直径为φ25mm的销轴连接，销轴与销孔为线接触，回转范围为350。这种设计，转轴回转范围小，且不易调整，经长时间运行后磨损量较大，极易产生空行程，导致活动网板不能关闭到位，壳体与内壁之间形成较大的缝隙，造成卡球或逃球。
     3.4　胶球泵选型、布置不合理
      其一，凝汽器冷却水压在0.2-0.23MPa范围内，胶球泵扬程为0.21MPa，尤其#2机组装球室布置在0米，胶球泵布置在-4.5米，使出球动力不足，容易造成胶球堵塞。
! `3 U* K' ^  n& }% b# |      其二，收球管比胶球泵入口管高300mm，造成泵入口水头不足，使胶球易在收球口产生堆积现象。
     3.5　胶球系统布置不合理
) h  f: Q; Y% B. [      捷制2×500MW机组凝汽器胶球胶球清洗系统（如下图1）采用了2台收球网、2台胶球泵，却只用一台装球室，装球室出入口采用分配器，每侧有截止阀6个，弯头13个，造成循环管道长、弯头和阀门多，增大了胶球循环阻力，在阀门和弯头处容易产生积球；
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0 g# `- ?0 l0 q  L# ?     3.6　胶球质量差
3 O# N6 {# h0 P      本系统选用的胶球为"软球"，直径φ24mm。每次对所加胶球进行宏观检查，发现网孔不均匀、大小和手感不一，经7-8天浸泡后，约有40%的球湿态比重小于循环水，浮在水面上。因此当胶球进入凝汽器水室后，大部分的球处在水室顶部，不能通过铜管进入回水管中，造成胶球回收率低。
4 @' |% w% V# `5 G# p     3.7　凝汽器水室结构不合理
      凝汽器冷却水室四角为直角，循环水在此处极易形成涡流，当胶球到此部位时，在就地打旋，不能进入胶球回收管道。
; P* h# [+ y6 k     4　改造
      针对以上原因分析，为了提高胶球回收率，保证凝汽器铜管的清洁度，对主机胶球系统进行如下改造。
! E5 A) q2 g; a, z     4.1　加装漩涡式二次滤网
1 g4 R( |* V. R- U+ ~5 d      在循环水入口管加装冷却水二次净化设备--漩涡式二次滤网，网孔尺寸选用10mm×10mm，网芯为旋转反冲式，排污控制方式采用手动控制和就地自动控制。
      现在，生产这一装置的专业厂家技术比较成熟，具有结构合理、水阻小、过滤及排污效果好，自动化程度高的特点。通过对北方地区安装二次滤网的电厂（如大同第二发电厂等）进行考察，此设备能除掉循环水中大量的石子、淋水层，完全避免了杂物对铜管的堵塞，不仅提高了胶球收球率，而且增大了凝汽器的冷却水量，成为降低凝汽器端差，保持机组高度真空最有效的手段之一，解决了北方地区采用水冷机组胶球系统存在的共性问题。
     4.2　收球网板的改进
      将活动收球网板与循环水管壳体内壁的夹角由原来的300改为250，使其符合水流动力学原理。改进后，冷却水在出球口处不易形成涡流，而且由于夹角变小，活动网板变的陡峭，胶球在水流带动下能顺利地进入出球管。同时，在网板下部的出球口处设置固定网板，与壳体成圆弧形焊接，消除原有的小锐角死角，增大出球口空间，使收球更加通畅。
     4.3　收球活动网板的执行机构改进
& ?6 l4 T* [' n' R      将活动网板的执行机构改进为电动推杆加齿轮齿条传动机构。其一，电动推杆的推力大（20KN.m），且梯形螺纹具有良好的自锁性，在水流冲击下，活动网板不易脱离档板造成逃球。其二，齿轮齿条传动为面接触，在小角度范围内磨损均匀，即使长时间使用磨损增大时，也可通过调整齿条位置，使收球网板关闭到位，完全避免了从收球网逃球的现象。
     4.4  胶球泵改型、安装
      为增加出口压力，胶球泵改型为IZJ125-25型，流量100m3/h，扬程25m，进口DN125，出口DN100。布置时，胶球泵安装位置应尽可能靠近收球网，泵入口比收球网出口汇总管低600mm以下，以增加水头，提高泵对胶球的吸入能力。
     4.5  胶球系统管路改造
    遵循管路尽可能短及管路弯头尽可能少的原则,增设一台装球室，取消分配器和多余的弯头，使管道布置趋于合理化。同时，从出球口至胶球泵入口的管路应向下倾斜150-200，减少循环水在管道内的流动阻力，增加水的流速，避免胶球在管道内的积聚现象。
     4.6  凝汽器水室改造
其一，在凝汽器前后水室四角加装导流板使其圆滑，消除直角。具体做法是用钢板弯成弧形将死角隔开，焊接不得留有大于3mm的缝隙。其二，凝器汽水侧的空气管、放水管等加装管孔滤网，不用的盲孔加盖板，以免循环水流产生漩涡使胶球在水室的死角积聚。
0 i; R% |0 H  h1 [' A* i     4.7  严把胶球质量关
购买胶球要找正规的厂家，要求胶球形状规则（圆形），直径比管内径大1-2mm，孔隙大小均匀，孔与孔之间相通。在投运前， 要预先浸水6-7天，吸水后应不变形，不变质，湿态比重略大于循环水（不浮在水面上），当检验合格后方可加入系统进行投运。
/ g3 r# P, S) I/ ]$ B     5　效果
     5.1经改造后，胶球回收率保守估计可达95%以上。
     5.2凝汽器端差能降低至3-4℃，真空冬季最高可达85-87KPa，夏季最低为79-80KPa，#1、#2缸凝汽器真空差值可缩减为0-0.5KPa。
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      凝汽器胶球清洗系统是凝汽式汽轮机的重要辅助设备之一。提高收球率，是减小凝汽器端差，提高汽轮机循环热效率、降低发电煤耗的有效手段，为此，对凝汽器胶球清洗系统进行分析、改造，具有一定实用意义。

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很有借鉴意义啊,谢谢你的资料