熊乘甫

（深圳能源集團(tuán)股份有限公司東部電廠，廣東深圳 518120）

0 引言

凝汽器在凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組的熱力循環(huán)中有著重要作用，其換熱效率直接關(guān)系到凝汽器端差及機(jī)組真空。當(dāng)循環(huán)海水通過凝汽器鈦管時，會產(chǎn)生雜質(zhì)并且結(jié)垢，隨著污垢厚度的增加，凝汽器的換熱熱阻逐漸增大，嚴(yán)重時甚至?xí)阝伖軆?nèi)附著生長海生物（主要為藤壺貝類），堵塞鈦管，導(dǎo)致凝汽量減少，端差增大，最終導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)組效率下降。因此，必須定期清洗凝汽器冷卻水管路，對維持膠球清洗系統(tǒng)較高的收球率對保持凝汽器換熱管路的清潔、提高凝汽器的換熱效率，甚至提高整個機(jī)組的熱效率，有著重要影響。某廠凝汽器參數(shù)見表1。

表1 凝汽器參數(shù)[1]

1 膠球清洗系統(tǒng)簡介

膠球清洗凝汽器冷卻水管是近20年來發(fā)展起來的新技術(shù)，它利用特制的裝置將海綿球輸入凝汽器冷卻水入口管，通過凝汽器膠球在線清洗裝置，確保凝結(jié)器內(nèi)部管束表面的清潔度，達(dá)到清掃冷卻水管的目的。

以南方某沿海燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠為例，該電廠位于深圳市大鵬灣某海岸，海域水質(zhì)狀況近年來達(dá)到國家一類、二類水質(zhì)[2]，電廠機(jī)組冷卻水取自海水。膠球清洗系統(tǒng)設(shè)計清洗流程如圖1所示[3]。清洗方法：將海綿球裝入裝球室，隨冷卻水流經(jīng)凝汽器水室進(jìn)入冷卻水管內(nèi)，再經(jīng)過達(dá)到清洗的目的。

圖1 膠球清洗系統(tǒng)設(shè)計清洗流程

2 收球率的定義

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30 min，收球15 min，收回的膠球數(shù)與投入運行的膠球數(shù)的百分比。根據(jù)電力行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求：系統(tǒng)滿足設(shè)備運行條件下，收球率超過90%為合格，達(dá)到94%為良好，達(dá)到97%為優(yōu)秀；系統(tǒng)按規(guī)定要求運行，且收球率達(dá)到合格及以上時，能經(jīng)常保持冷卻管內(nèi)清潔，減輕管壁腐蝕，并能明顯減緩冷卻管中結(jié)硬垢的速度[4]。而根據(jù)機(jī)械設(shè)備制造行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求：當(dāng)循環(huán)水一次濾網(wǎng)凈水效果良好，凝汽器水室中死角已消除，凝汽器系統(tǒng)處于正常狀態(tài)時，在設(shè)計的運行條件下，額定功率不大于50 MW的機(jī)組的膠球清洗裝置的收球率應(yīng)達(dá)到90%，額定功率50 MW以上機(jī)組的膠球清洗裝置的收球率應(yīng)達(dá)到95%[5]。

可見，無論按哪種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，皆要求發(fā)電廠的膠球清洗系統(tǒng)收球率至少≥90%。

3 膠球清洗系統(tǒng)收球率現(xiàn)狀

該電廠在年度技術(shù)監(jiān)督內(nèi)容中發(fā)現(xiàn)，凝汽器膠球清洗系統(tǒng)收球率偏低，因此要求深入分析原因并提高收球率至設(shè)計值。而通過調(diào)研半島另一側(cè)海域的同類型機(jī)組的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，反饋意見均為收球率不能滿足設(shè)計要求。調(diào)研位于深圳西邊珠江出海口海域的同類型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠和內(nèi)地一家采用淡水循環(huán)冷卻的燃煤機(jī)組，反饋意見為通過更換收球設(shè)備廠家后，整體收球率變化不大，但有時綜合收球率會接近甚至大于100%。

附近核電基地因為大亞灣海域海水水質(zhì)較為干凈，所有機(jī)組只安裝有二次濾網(wǎng)，未安裝收球系統(tǒng)設(shè)備，認(rèn)為通過24 h連續(xù)加藥方式和機(jī)組每次檢修期間清洗鈦管內(nèi)壁，膠球在線清洗無實際意義，因此不存在收球率問題。

4 收球?qū)嶒?/h2>

4.1 實驗條件

為確保實驗數(shù)據(jù)的客觀真實性和滿足設(shè)備制造廠家的要求，實驗期間除手動操作需要外，膠球清洗系統(tǒng)按設(shè)備說明要求保持24 h自動模式下連續(xù)運行。機(jī)組大修期間已檢查確認(rèn)系統(tǒng)管路通常，收球網(wǎng)動作順暢，網(wǎng)板格柵間距7 mm，無遺留雜物。單側(cè)膠球投入量按凝汽器單流程換熱管數(shù)量的7%～13%執(zhí)行，本次試驗單側(cè)獨立加注膠球，保證技術(shù)設(shè)計上滿足1 h內(nèi)有12個膠球平均通過每根鈦管。試驗?zāi)z球選用日常使用的膠球即26-P-150-3，其中：26為膠球直徑，P150為材料（標(biāo)準(zhǔn)棕色磨料球），3為硬度（中等彈性），滿足膠球直徑大于凝汽器鈦管1～2 mm的要求（圖2）。膠球投運前進(jìn)行泡水試驗，再對比前后尺寸（圖3）。選定大修結(jié)束后投運的2#機(jī)組膠球清洗系統(tǒng)，A、B側(cè)同時進(jìn)行試驗。檢修部與運行部密切協(xié)作完成。

圖2 實驗用球尺寸檢測

圖3 膠球投用前泡水試驗

4.2 實驗過程及結(jié)果

實驗過程及結(jié)果見表2。其中，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定正常投球量：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%；投球率：500/6684=7.5%，700/6684=10.45%。

表2 實驗過程及結(jié)果

試驗期間發(fā)現(xiàn)，機(jī)組運行時3臺凝汽器A、B側(cè)入口進(jìn)水管壓力在0.05～0.06 MPa，回水管為0 MPa，說明位于回水母管壓力檢測裝置下游的收球網(wǎng)壓差取樣裝置在機(jī)組正常投運時壓差的波動極小，不存在緊急反洗的可能性。并且實驗期間觀察，收球網(wǎng)并無打開反洗動作，因此可以排除系統(tǒng)丟失膠球的條件。

4.3 實驗結(jié)論

（1）隨著收球時間的延長，收球率逐步提高。

（2）在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的收球時間15 min內(nèi)收球率高于40%，不合格，但是延長收球時間后膠球回收率（綜合收球率）≥90%。

（3）收球設(shè)備無缺陷，實際運行過程中正常反洗次數(shù)較少、緊急反洗次數(shù)更少（大鵬灣海域水質(zhì)達(dá)到國家海洋一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，海水中污物、雜物等固體懸浮物較少，大型雜物已被旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、二次濾網(wǎng)過濾掉，極少有雜物導(dǎo)致收球網(wǎng)處于反洗狀態(tài)，試驗6 d期間未發(fā)現(xiàn)一次反洗模式），因此可以排出系統(tǒng)漏球、跑球的可能性缺陷。

（4）如果運行過程中連續(xù)投球，再延長收球時間，綜合收球率會接近甚至大于100%，主要原因是由于設(shè)備自身結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致凝汽器內(nèi)部積球。

5 結(jié)束語

解決膠球系統(tǒng)收球率低問題，應(yīng)從系統(tǒng)設(shè)備特性和運行管理兩個方面著手：結(jié)合定性和定量的指標(biāo)分析、案例分析，保證循環(huán)水系統(tǒng)啟動時水室排空應(yīng)徹底，防止凝汽器水室上部積存空氣影響膠球正常流動；同時優(yōu)化凝汽器水室內(nèi)部流場，滿足無死角和渦旋；選擇合適的膠球種類和延長收球時間，以保證膠球清洗系統(tǒng)有較高的綜合收球率。這對于減小凝汽器端差、提高汽輪機(jī)循環(huán)熱效率以及維持機(jī)組經(jīng)濟(jì)性運行具有實用意義。