胶球清洗装置系统运行情况及改进措施分析

     胶球清洗装置系统运行情况及改进措施分析，循环水通过凝汽器铜管时,水中的杂质会在其内壁沉淀结垢。胶球清洗装置的基本原理就是采用直径比铜管内径大1～2mm的胶球来进行清洗,胶球被循环水带进铜管后,被压缩变形与铜管内壁进行全周磨擦,这样就破坏了脏物在铜管内壁积聚粘附的条件,从而起到清洗和预防结垢的目的。为了配合胶球清洗的效果,也可以在冷水中加氯或漂白粉,对有机物和微生物起杀灭和抑制繁殖的作用,减少其在铜管内壁的粘附量。
     热电厂六期13号、14号机组凝汽器胶球清洗装置系统由于设计、设备结构、运行环境变化等方面存在一些问题,导致机组投产后胶球清洗系统一直不能正常投运。直到2012年2月,2台机组胶球系统才正式投入运行,但收球率基本在80%左右。2014年、2015年利用大修机会对系统进行了一些改造,使收球率达到95%以上。联系现场实践,对影响胶球系统投运及效果做一些简要分析。
1收球率及影响收球率的因素
     收球率是胶球清洗系统能否正常投入运行的重要指标,保证收球率才能真正发挥胶球清洗的作用。收球率不合格,不仅造成补充球量增大,增加费用,而且有堵塞铜管或收球网的可能。
根据近几年的运行,总结影响收球率的原因有6个方面。
1.1收球网关闭不到位
     由于施工或检修在网板处遗留施工器具,如架杆、铁器等,在14号机南侧收球网,曾经取出架杆一根;二是因为收球网执行机构热工终端整定不到位,使网板关闭不严,造成“跑球”;三是由于网板本身存在缺陷,例如外缘包边变形,关闭后,在网板顶部及底部形成较大间隙,也造成了“跑球”。
1.2循环水压力低
     由于循环水压力低,水量小,胶球穿越铜管能量不足。表1是2013年某收球阶段循环水压变化对收球率造成影响的数据统计。
表1循环水压力变化对收球率造成影响的数据对照表
胶球循环泵收球率
装置台数力/kPa力/kPa/kPa/%
1145.5107.138.470.5
南2191.7122.369.484.9
13号机1152.1119.832.371.2
北2196.6125.271.486.61140.6103.537.168.8
南2169.7113.056.778.3
13号机1139.7104.934.865.5
北2169.3112.856.575.5
     由表1可见,在收球阶段启动2台循环泵,一方面增加了凝汽器水侧扰动,使“死角”积球能够回收;另一方面,2台循环泵运行循环水压力增加40kPa左右,胶球抗阻能力提高,收球率明显提高。
1.3凝汽器水室存在滞留死区
     胶球聚集在死角,参加清洗循环的次数少。从胶球磨损的情况来看,有一部分胶球基本未磨损,而且有淤泥痕迹,说明这类胶球长期附着在水室内壁,基本不参与循环。凝汽器水室检查孔打开后可以看出,凝汽器出入口水室均为直角结构,只有在后水室下部南北两侧设置了圆弧结构。这样,在水室很容易“积球”。应对凝汽器的结构进行进一步研究来消除“死角”,改变水体流动特性,这样就不至于产生涡流和漩流。
1.4铜管结垢情况严重
     六期机组凝汽器采用外径25mm×1mm,内径23mm的铜管,经过长期运行,从胶球的磨损程度较严重看来,主要原因是铜管严重结垢。13号机2014年大修检测出的平均结垢厚度达到1.2mm,14号机2015年大修检测结果所示平均厚度达到0.9mm,平均内径缩小1.8～2.4mm。这样,胶球流动阻力增加,穿透能力下降。另外,铜管光洁度差,从而造成大量“挂球”现象。
1.5胶球选型不当和材质的影响
     如果胶球选用不当,收球率也不能提高,或者有时能够保持较高的收球率,但无法保证足够的清洗效果。在13号机南侧装球室装入了两种质地的胶球,通过两天的运行观察,出现两种情况。一种球质地均匀,并且吸水后各胶球密度基本相同,流动性较好,收球率也较高,胶球的磨损情况基本相同;而另一种胶球只有少部分具备较好的流动性,而绝大多数胶球由于吸水密度小,很容易在后水室顶部积聚,影响收球率。而其中参与循环的少部分胶球,相应磨损率较高,造成胶球的更换率提高,运行成本提高。同时,由于少部分胶球进行清洗,使铜管不能均匀清理。
1.6水质的影响
     由于循环水的补充水为晋阳湖水,水中杂质、悬浮物多。而且随着机组运行时间的延长,冷却塔填料受冷热交变、冻裂老化等影响,其碎片陆续掉入冷却水中,一次过滤不彻底,使碎片等杂物进到凝汽器循环水系统中,终导致胶球清洗装置无法正常运转。另外循环泵入口方沟中部分混凝土表层脱落进入水中,也对胶球正常循环构成一定影响。
     13号机胶球清洗装置自2014年大修以来,投运一直正常,从2016年9月份开始,13号机南侧胶球装置装球室切换阀坏导致无法投运,于10月13日修好后投入运行。9月2日北侧胶球投运后发现凝结水质恶化,硬度为3μmol/L,故停止其运行,只陆续在9月5日、11日、17日投运,且时间控制在30min左右,北侧胶球的近一个月的停运,机组端差、真空出现明显变化。表2为胶球系统停运引起机组主参数变化的情况。
     从表2可以看出,9月5日六期13号机组胶球清洗系统因为南侧装球室切换阀坏和凝汽器北侧铜管漏,停运胶球系统以后,造成循环水入口压力增加,出口压力下降,这是凝汽器铜管循环水通流量明显下降的征兆,直接导致机组真空下降,端差增大。10月12日、17日投入胶球后参数变化见表3。
     从表3中12日南侧胶球投入及17日北侧胶球投入后的参数变化可以看出,循环水质差,浓缩倍率偏高,凝汽器铜管积淤、结垢速度较快,若胶球清洗系统长期不投运,将无法实现凝汽器在线清洗并会导致凝汽器真空的快速下降,同时会导致收球效果不理想,形成一种恶性循环。
2相关胶球清洗装置运行系统的改进
     13号、14号机组2014年以前由于收球率一直不合格,在2014年、2015年的机组大修中对相关系统做了一些改造。
     a)将13号、14号凝汽器固定式二次网改为旋转式滤网,提高了清污能力,消除了堵塞现象,并在排污管上加装了回收垃圾的回收滤网,将旋转滤网拦住的杂物收集在回收滤网内,避免了杂物随回水管再次进入系统,造成胶球清洗系统的堵塞问题。检修前,二次滤网堵塞严重,滤网前后压差达到13kPa。现压差为7～8kPa,胶球清洗系统阻力明显减小。
     b)针对凉水塔填料破损后进入系统造成堵塞的问题,大修中在凉水塔出水口设计制作了一道不锈钢滤网。滤网设计高2m,长60m,底部设计有高400mm的混凝土围堰,起到沉积泥沙、拦截杂质的作用。
     c)分别对13号、14号机凝汽器铜管进行了酸洗,13号、14号机夏季凝汽器端差分别为1.5℃和3.3℃,达到设计要求。消除了因凝汽器结垢,导致凝汽器阻力增大,循环水流量下降,同时消除挂球现象。
     d)对13号、14号机组4台胶球清洗装置中变形的收球网板进行了矫正处理。
     e)胶球泵进行了增容改造。胶球泵改造前后参数见表4。从表4中数据可以看出,通过对胶球泵的增容,可提高胶球的穿透能力,增加清洁效果。
表4胶球泵改造前后参数对照表
胶球泵流量/(m3·h-1)扬程/m电流/A
改造前60128.8
改造后901512.5
     f)机组大修对凝汽器铜管酸洗、胶球清洗系统、循环水二次网等改造后,收球率恢复正常,统计数据如表5所示。
表5系统改造前后,胶球清洗装置系统收球率情况对照表
     从表5可以看出13号、14号机组在大修中,通过对胶球清洗装置系统的改造后,收球率大幅度提高,而且到目前胶球系统投运一直正常,双机的收球率都达到了要求,基本在97%左右。
3建议
     要从根本上来解决结垢问题,先需保证胶球系统的正常连续运行;化学药剂在线投入,降低循环水浓缩倍率,控制铜管结垢的速度,或者进行物理、化学清理,彻底解决结垢问题。若循环水系统是闭式循环,则可开启循环水系统的放水门少许,同时加大补充水量进行换水,可进一步降低循环水浓缩倍率,能有效延缓凝汽器铜管结垢速度。胶球清洗装置系统管道布置要简单,管路平直简短,尽量减少弯管数量,弯道要用曲率半径较大的90°弯头,管道内要光滑无阻。对循环水加强过滤,一次过滤完善,将循环泵入口加装二道细滤网,以防清理一道滤网时大量杂质涌入。闸板井检查井盖板完善并封好。循环泵入口前池联络井加一层滤网,保证运行中杂物不能从这些地方进入水系统。利用机组检修彻底清洗水塔、水沟保证系统清洁。
     利用检修机会在凝汽器水室(出入口转向水室)存在的死区以及回流区装导流板,避免胶球在此处滞留。收球网应能开闭灵活,并保证关闭到位,限位正确,运行中根据水质情况决定收球网清洗周期。不用的盲孔应加盖板,以免循环水流产生旋涡使胶球在水室的死角积聚。胶球回收滤网内壁要光滑,无毛刺,不卡球。胶球泵的安装标高低于收球网网底,保证其有一定倒灌高度。