膠球清洗裝置系統(tǒng)運行情況及改進措施分析

     膠球清洗裝置系統(tǒng)運行情況及改進措施分析，循環(huán)水通過凝汽器銅管時,水中的雜質會在其內壁沉淀結垢。膠球清洗裝置的基本原理就是采用直徑比銅管內徑大1～2mm的膠球來進行清洗,膠球被循環(huán)水帶進銅管后,被壓縮變形與銅管內壁進行全周磨擦,這樣就破壞了臟物在銅管內壁積聚粘附的條件,從而起到清洗和預防結垢的目的。為了配合膠球清洗的效果,也可以在冷水中加氯或漂白粉,對有機物和微生物起殺滅和抑制繁殖的作用,減少其在銅管內壁的粘附量。
     熱電廠六期13號、14號機組凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)由于設計、設備結構、運行環(huán)境變化等方面存在一些問題,導致機組投產后膠球清洗系統(tǒng)一直不能正常投運。直到2012年2月,2臺機組膠球系統(tǒng)才正式投入運行,但收球率基本在80%左右。2014年、2015年利用大修機會對系統(tǒng)進行了一些改造,使收球率達到95%以上。聯(lián)系現場實踐,對影響膠球系統(tǒng)投運及效果做一些簡要分析。
1收球率及影響收球率的因素
     收球率是膠球清洗系統(tǒng)能否正常投入運行的重要指標,保證收球率才能真正發(fā)揮膠球清洗的作用。收球率不合格,不僅造成補充球量增大,增加費用,而且有堵塞銅管或收球網的可能。
根據近幾年的運行,總結影響收球率的原因有6個方面。
1.1收球網關閉不到位
     由于施工或檢修在網板處遺留施工器具,如架桿、鐵器等,在14號機南側收球網,曾經取出架桿一根;二是因為收球網執(zhí)行機構熱工終端整定不到位,使網板關閉不嚴,造成“跑球”;三是由于網板本身存在缺陷,例如外緣包邊變形,關閉后,在網板頂部及底部形成較大間隙,也造成了“跑球”。
1.2循環(huán)水壓力低
     由于循環(huán)水壓力低,水量小,膠球穿越銅管能量不足。表1是2013年某收球階段循環(huán)水壓變化對收球率造成影響的數據統(tǒng)計。
表1循環(huán)水壓力變化對收球率造成影響的數據對照表
膠球循環(huán)泵收球率
裝置臺數力/kPa力/kPa/kPa/%
1145.5107.138.470.5
南2191.7122.369.484.9
13號機1152.1119.832.371.2
北2196.6125.271.486.61140.6103.537.168.8
南2169.7113.056.778.3
13號機1139.7104.934.865.5
北2169.3112.856.575.5
     由表1可見,在收球階段啟動2臺循環(huán)泵,一方面增加了凝汽器水側擾動,使“死角”積球能夠回收;另一方面,2臺循環(huán)泵運行循環(huán)水壓力增加40kPa左右,膠球抗阻能力提高,收球率明顯提高。
1.3凝汽器水室存在滯留死區(qū)
     膠球聚集在死角,參加清洗循環(huán)的次數少。從膠球磨損的情況來看,有一部分膠球基本未磨損,而且有淤泥痕跡,說明這類膠球長期附著在水室內壁,基本不參與循環(huán)。凝汽器水室檢查孔打開后可以看出,凝汽器出入口水室均為直角結構,只有在后水室下部南北兩側設置了圓弧結構。這樣,在水室很容易“積球”。應對凝汽器的結構進行進一步研究來消除“死角”,改變水體流動特性,這樣就不至于產生渦流和漩流。
1.4銅管結垢情況嚴重
     六期機組凝汽器采用外徑25mm×1mm,內徑23mm的銅管,經過長期運行,從膠球的磨損程度較嚴重看來,主要原因是銅管嚴重結垢。13號機2014年大修檢測出的平均結垢厚度達到1.2mm,14號機2015年大修檢測結果所示平均厚度達到0.9mm,平均內徑縮小1.8～2.4mm。這樣,膠球流動阻力增加,穿透能力下降。另外,銅管光潔度差,從而造成大量“掛球”現象。
1.5膠球選型不當和材質的影響
     如果膠球選用不當,收球率也不能提高,或者有時能夠保持較高的收球率,但無法保證足夠的清洗效果。在13號機南側裝球室裝入了兩種質地的膠球,通過兩天的運行觀察,出現兩種情況。一種球質地均勻,并且吸水后各膠球密度基本相同,流動性較好,收球率也較高,膠球的磨損情況基本相同;而另一種膠球只有少部分具備較好的流動性,而絕大多數膠球由于吸水密度小,很容易在后水室頂部積聚,影響收球率。而其中參與循環(huán)的少部分膠球,相應磨損率較高,造成膠球的更換率提高,運行成本提高。同時,由于少部分膠球進行清洗,使銅管不能均勻清理。
1.6水質的影響
     由于循環(huán)水的補充水為晉陽湖水,水中雜質、懸浮物多。而且隨著機組運行時間的延長,冷卻塔填料受冷熱交變、凍裂老化等影響,其碎片陸續(xù)掉入冷卻水中,一次過濾不徹底,使碎片等雜物進到凝汽器循環(huán)水系統(tǒng)中,終導致膠球清洗裝置無法正常運轉。另外循環(huán)泵入口方溝中部分混凝土表層脫落進入水中,也對膠球正常循環(huán)構成一定影響。
     13號機膠球清洗裝置自2014年大修以來,投運一直正常,從2016年9月份開始,13號機南側膠球裝置裝球室切換閥壞導致無法投運,于10月13日修好后投入運行。9月2日北側膠球投運后發(fā)現凝結水質惡化,硬度為3μmol/L,故停止其運行,只陸續(xù)在9月5日、11日、17日投運,且時間控制在30min左右,北側膠球的近一個月的停運,機組端差、真空出現明顯變化。表2為膠球系統(tǒng)停運引起機組主參數變化的情況。
     從表2可以看出,9月5日六期13號機組膠球清洗系統(tǒng)因為南側裝球室切換閥壞和凝汽器北側銅管漏,停運膠球系統(tǒng)以后,造成循環(huán)水入口壓力增加,出口壓力下降,這是凝汽器銅管循環(huán)水通流量明顯下降的征兆,直接導致機組真空下降,端差增大。10月12日、17日投入膠球后參數變化見表3。
     從表3中12日南側膠球投入及17日北側膠球投入后的參數變化可以看出,循環(huán)水質差,濃縮倍率偏高,凝汽器銅管積淤、結垢速度較快,若膠球清洗系統(tǒng)長期不投運,將無法實現凝汽器在線清洗并會導致凝汽器真空的快速下降,同時會導致收球效果不理想,形成一種惡性循環(huán)。
2相關膠球清洗裝置運行系統(tǒng)的改進
     13號、14號機組2014年以前由于收球率一直不合格,在2014年、2015年的機組大修中對相關系統(tǒng)做了一些改造。
     a)將13號、14號凝汽器固定式二次網改為旋轉式濾網,提高了清污能力,消除了堵塞現象,并在排污管上加裝了回收垃圾的回收濾網,將旋轉濾網攔住的雜物收集在回收濾網內,避免了雜物隨回水管再次進入系統(tǒng),造成膠球清洗系統(tǒng)的堵塞問題。檢修前,二次濾網堵塞嚴重,濾網前后壓差達到13kPa。現壓差為7～8kPa,膠球清洗系統(tǒng)阻力明顯減小。
     b)針對涼水塔填料破損后進入系統(tǒng)造成堵塞的問題,大修中在涼水塔出水口設計制作了一道不銹鋼濾網。濾網設計高2m,長60m,底部設計有高400mm的混凝土圍堰,起到沉積泥沙、攔截雜質的作用。
     c)分別對13號、14號機凝汽器銅管進行了酸洗,13號、14號機夏季凝汽器端差分別為1.5℃和3.3℃,達到設計要求。消除了因凝汽器結垢,導致凝汽器阻力增大,循環(huán)水流量下降,同時消除掛球現象。
     d)對13號、14號機組4臺膠球清洗裝置中變形的收球網板進行了矯正處理。
     e)膠球泵進行了增容改造。膠球泵改造前后參數見表4。從表4中數據可以看出,通過對膠球泵的增容,可提高膠球的穿透能力,增加清潔效果。
表4膠球泵改造前后參數對照表
膠球泵流量/(m3·h-1)揚程/m電流/A
改造前60128.8
改造后901512.5
     f)機組大修對凝汽器銅管酸洗、膠球清洗系統(tǒng)、循環(huán)水二次網等改造后,收球率恢復正常,統(tǒng)計數據如表5所示。
表5系統(tǒng)改造前后,膠球清洗裝置系統(tǒng)收球率情況對照表
     從表5可以看出13號、14號機組在大修中,通過對膠球清洗裝置系統(tǒng)的改造后,收球率大幅度提高,而且到目前膠球系統(tǒng)投運一直正常,雙機的收球率都達到了要求,基本在97%左右。
3建議
     要從根本上來解決結垢問題,先需保證膠球系統(tǒng)的正常連續(xù)運行;化學藥劑在線投入,降低循環(huán)水濃縮倍率,控制銅管結垢的速度,或者進行物理、化學清理,徹底解決結垢問題。若循環(huán)水系統(tǒng)是閉式循環(huán),則可開啟循環(huán)水系統(tǒng)的放水門少許,同時加大補充水量進行換水,可進一步降低循環(huán)水濃縮倍率,能有效延緩凝汽器銅管結垢速度。膠球清洗裝置系統(tǒng)管道布置要簡單,管路平直簡短,盡量減少彎管數量,彎道要用曲率半徑較大的90°彎頭,管道內要光滑無阻。對循環(huán)水加強過濾,一次過濾完善,將循環(huán)泵入口加裝二道細濾網,以防清理一道濾網時大量雜質涌入。閘板井檢查井蓋板完善并封好。循環(huán)泵入口前池聯(lián)絡井加一層濾網,保證運行中雜物不能從這些地方進入水系統(tǒng)。利用機組檢修徹底清洗水塔、水溝保證系統(tǒng)清潔。
     利用檢修機會在凝汽器水室(出入口轉向水室)存在的死區(qū)以及回流區(qū)裝導流板,避免膠球在此處滯留。收球網應能開閉靈活,并保證關閉到位,限位正確,運行中根據水質情況決定收球網清洗周期。不用的盲孔應加蓋板,以免循環(huán)水流產生旋渦使膠球在水室的死角積聚。膠球回收濾網內壁要光滑,無毛刺,不卡球。膠球泵的安裝標高低于收球網網底,保證其有一定倒灌高度。