600MW機組凝汽器膠球清洗裝置存在問題分析及改進措施
針對大唐發電凝汽器銅管腐蝕問題和凝汽器膠球清洗裝置系統收球率低的問題進行題分析，從膠球清洗系統管理上存在的漏洞著手，結合現場實際，提出對凝汽器膠球清洗工作進行精細化管理的具體方案，以確保機組能夠安全、經濟適行。
凝汽器是凝汽式汽輪發電機組的重要設備之一，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、提高機組經濟性的主要手段。膠球清洗裝置作為凝汽式電廠中應用為普遍的銅管清洗裝置，在保證凝汽器安全經濟運行方面發揮著很大的作用，然而在電廠的實際中，膠球清洗系統卻常常被忽視，正常運行中存在很多問題。大唐發電自2003年以來膠球系統一直投連續清洗方式，然而機組在2006前和2010后經常發生銅管泄露情況，同時在歷次機組檢修檢查時，也發現了部分銅管有結垢和點腐蝕現象，在2006年4號機組小修中、2007年3號機組大修期間2臺機組分別進行了局部銅管的更換工作，因此查明銅管腐蝕和結垢的原因迫在眉睫。本文通過梳理膠球清洗系統管理上的漏洞，總結了結合現場實際制定的整改方案，可供電廠借鑒。
1、膠球清洗裝置設備簡介
大唐發電總裝機2×600MW,汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責任公司制造的凝汽式汽輪機，每臺機組設置1臺凝汽器，凝汽器銅管數量為4×9197(36788)根，凝汽器進出管數量各2根，每臺機組設置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行了改造，改為上海達極水技術工程有限公司生產的裝置，全套膠球清洗裝置由膠球泵、收球網、裝球室、膠球、控制盤等幾大部分組成，膠球清洗裝置連續運行，每周2統計收球率。凝汽器采用閉式循環冷卻方式，水塔補水取自薊縣于橋水庫。每臺機組原設計2臺循環水泵，流量為9.3立方米/秒，電機轉速為372r/m。循泵運行方式為夏季執行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，機組單臺循環泵運行時水流量裕度仍然較大，出于節能考慮，2010年將2臺機組的2號循泵電機進行了雙速改造(372/330r/m)。
2、凝汽器銅管結垢、點腐蝕原因分析
影響凝汽器銅管結垢、腐蝕的因素非常多，包括循環水的水質、循環水加藥方式、銅管的停機保養方法、凝汽器銅管材質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前技術條件限制，改進和提升的空間已非常有限，因此本文重點從膠球清洗系統的設備管理、運行管理和水塔維護方面對凝汽器造成的影響和存在的問題等方面進行詳細探討。
凝汽器銅管的結垢、腐蝕與膠球系統的運行情況息息相關。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長時間不合格現象，均能達到95%以上。2010年11月進入冬季，循泵改為低速運行方式后，收球率開始出現不同程度的下降(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沒有出現長時間異常運行現象，然而為什么還是出現了凝汽器銅管的局部腐蝕現象呢?為徹底查明真相，從設備質量、投運方法和運行條件及運行方式等方面進行了逐一排查和梳理，分析各種影響膠球系統清洗效果的原因。
2.1膠球方面
(1)電力行業標準DL/T581-95中對此進行了嚴格規定。合格膠球應耐磨，質地柔軟富于彈性，材質均勻，氣孔均勻貫通，干態膠球直徑誤差不大于公稱直徑的±2%且不超過±0.4mm,濕態膠球相對密度為1.00～1.15,在使用期內及5~45℃水溫下膠球直徑脹大不超標且不老化，濕態膠球直徑比凝汽器冷卻管的內徑大1~2mm。
我廠凝汽器銅管規格為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,濕球尺寸沒有達到標準增長1-2mm,不能很好達到膠球清洗效果。
(2)正常投球量。指投入運行的膠球數量是凝汽器單側單流程冷卻管根數的7%～13%。膠球循環一次時間短的取下限或接近下限，反之亦反。多數情況下，膠球循環一次的時間在20~40s之間。我廠凝汽器單側單流程冷卻管根數為9197根，應投入的膠球數量為644(643.79)~1196(1195.61)個。現實際投球數量為1500個，與標準上限對比偏差太多，影響收球率。
(3)收球率。滿足系統布置、設備安裝及運行條件，在正常投球量下，膠球清洗系統正常運行30min,收球15min,收回的膠球數與投入運行的膠球數的百分比。收球率超過90%為合格，達到94%為良好，達到97%為優秀。現我廠膠球清洗裝置系統運行時間每周大約162h,收球時間2h,時間偏短。
2.2膠球清洗裝置設備管理方面
(1)凝汽器水室內部可能存在渦流區，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，填料老化嚴重，承載能力變差，冬季結冰較多時，造成填料掉落過多，進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，影響循環水水質；
(5)循泵入口濾網清洗周期過長，濾網設計存在缺陷，濾網上部縫隙較大，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有效攔截位置，造成大量水塔填料或雜物漫過濾網，進入凝汽器水室堵塞銅管；
(6)膠球清洗裝置系統設計上，未考慮加裝二次濾網，不能對進入循環水系統的雜物進行二次攔截。
2.3運行管理方面
(1)膠球投運應嚴格執行標準，膠球浸泡時間要充足，否則膠球進入系統后容易造成漂浮現象，影響清洗效果和收球率；
(2)收球工作也應嚴格執行標準，要合理增加收球時間，數球要認真準確；
(3)在使用中當膠球直徑磨損到等于或小于銅管內徑時，應立即更換。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，導致收球率下降，清洗效果變差；
(5)循環水量變化宜保持在設計值的±15%范圍內。亦可根據循環水量變化范圍擴大后收球率的變化情況，適當調整循環水量變化的控制范圍。控制循環水量的目的在于控制流速。流速小膠球不易通過冷卻管，情況嚴重時甚至會卡在管口或管中；流速過高時，會引起在收球網的某些部位積球，甚至會引起收球網的某些部位變形。
3、改進的措施
(1)運行管理上，制定詳細膠球管理規定，避免將不合格膠球重新加人系統，定期排放凝汽器水室內空氣，以免產生膠球漂浮現象；
(2)進入冬季，對于低速循泵的使用進行嚴格限制，循環水量的變化應保持在設計值的±15%之內，避免凝汽器銅管內流速低于1m/s情況；
(3)定期進行水塔清淤，改善循環水水質；
(4)增加循環水旋轉濾網的運行頻率和清理，減少雜物進人循環水系統的機會；
(5)定期對凝汽器管板進行防腐工作，對凝汽器銅管進行水沖洗，減小水質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)嚴格執行凝汽器停機保養標準，加強化學監督，從化學方面杜絕凝汽器銅管出現腐蝕現象。
4、膠球清洗裝置取得的效果
(1)2臺機收球率明顯提高，全部達到97%及以上，見表1。表1凝汽器收球情況統計表 時間 3號機組凝汽器內圖收球率外圈收球率 4號祝組凝汽器內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)循環水質明顯改善，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。
