沿海发电厂胶球清洗，凝汽器胶球清洗装置系统收球率问题实验分析
胶球清洗系统是目前比较理想的在线凝汽器胶球清洗装置，国外有比较成熟的使用经验，国内对其的使用暂时处于定性阶段，对凝汽器换热效率的定量分析还不够多。通过实际胶球投运和收球实验，统计不同时间段内、不同运行条件下的收球率，检验胶球清洗装置各部件运行功能和胶球清洗系统稳定收球率与综合收球率指标，对凝结器胶球系统收球率进行分析具有一定实用意义。凝汽器在凝汽式汽轮发电机组的热力循环中有着重要作用，其换热效率直接关系到凝汽器端差及机组真空。当循环海水通过凝汽器钛管时，会产生杂质并且结垢，随着污垢厚度的增加，凝汽器的换热热阻逐渐增大，严重时甚至会在钛管内附着生长海生物，堵塞钛管，导致凝汽量减少，端差增大，终导致汽轮发电机组效率下降。因此，必须定期清洗凝汽器冷却水管路，对维持胶球清洗系统较高的收球率对保持凝汽器换热管路的清洁、提高凝汽器的换热效率，甚至提高整个机组的热效率，有着重要影响。某厂凝汽器参数见表1。
表1凝汽器参数
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序号 |
名称 |
参数规格 |
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1 |
装机容量 |
3×350MW |
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2 |
循环水冷却方式 |
海水直流开式循环 |
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3 |
冷却水水质（氯离子含量） |
＞1700mg/L |
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4 |
冷凝管材料 |
钛管 |
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5 |
冷凝管外径规格 |
25mm（壁厚0.5mm） |
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6 |
冷凝管有效长度 |
10500mm |
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7 |
冷凝管数量 |
13368根（单侧6684根） |
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8 |
凝汽器冷却面积 |
11020m2 |
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9 |
设计冷却水流量 |
6617.5kg/s |
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10 |
设计冷却水流速 |
2.2m/s |
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11 |
设计冷却水进口温度 |
27.17℃ |
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12 |
冷却水实际出口温度 |
32~38℃ |
胶球清洗系统简介
胶球清洗凝汽器冷却水管是近20年来发展起来的新技术，它利用特制的装置将海绵球输入凝汽器冷却水入口管，通过凝汽器胶球在线清洗装置，确保凝结器内部管束表面的清洁度，达到清扫冷却水管的目的。
以南方某沿海燃气-蒸汽联合循环发电厂为例，该电厂位于深圳市某海岸，海域水质状况近年来达到国家一类、二类水质，电厂机组冷却水取自海水。胶球清洗系统设计清洗流程如图1所示。
图1胶球清洗系统设计清洗流程
清洗方法：将海绵球装入装球室，随冷却水流经凝汽器水室进入冷却水管内，再经过达到清洗的目的。
收球率的定义满足系统布置、设备安装及运行条件，在正常投球量下，胶球清洗系统正常运行30min，收球15min，收回的胶球数与投入运行的胶球数的百分比。根据电力行业的相关标准要求：胶球清洗系统满足设备运行条件下，收球率超过90%为合格，达到94%为良好，达到97%为优秀；系统按规定要求运行，且收球率达到合格及以上时，能经常保持冷却管内清洁，减轻管壁腐蚀，并能明显减缓冷却管中结硬垢的速度。而根据机械设备制造行业的相关标准要求：当循环水一次滤网净水效果良好，凝汽器水室中死角已消除，凝汽器系统处于正常状态时，在设计的运行条件下，额定功率不大于50MW的机组的胶球清洗装置的收球率应达到90%，额定功率50MW以上机组的胶球清洗装置的收球率应达到95%[5]�？杉�，无论按哪种标准规定，皆要求发电厂的胶球清洗系统收球率至少≥90%。
胶球清洗系统收球率现状
该电厂在年度技术监督内容中发现，凝汽器胶球清洗系统收球率偏低，因此要求深入分析原因并提高收球率至设计值。而通过调研半岛另一侧海域的同类型机组的燃气-蒸汽联合循环发电厂，反馈意见均为收球率不能满足设计要求。调研位于深圳西边珠江出�？诤Ｓ虻耐嘈腿计�-蒸汽联合循环发电厂和内地一家采用淡水循环冷却的燃煤机组，反馈意见为通过更换收球设备厂家后，整体收球率变化不大，但有时综合收球率会接近甚至大于100%。表2实验过程及结果
统计 A侧 B侧 运行收球 机组
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试验时间 顺序 |
投球数量/个 |
收球数量/个 |
收球率/% |
投球数量/个 |
收球数量/个 |
收球率/% |
时间 |
时间 |
负荷/MW |
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一次7月31日 |
500 |
200 |
40 |
500 |
231 |
46.2 |
30min |
15min |
320 |
二次7月31日三次8月1日四次8月2日400
（累计投入700）317（系统留存700）317 45.29 348 49.71 352 63.77431（累计投入700）314（系统留存700）250314 44.86 50min 40min 350夜间 356 50.86 6h 11.5h
机组停运342 342 4h 18.5h 350附近核电基地因为大亚湾海域海水水质较为干净，所有机组只安装有二次滤网，未安装收球系统设备，认为通过24h连续加药方式和机组每次检修期间清洗钛管内壁，胶球在线清洗无实际意义，因此不存在收球率问题。
胶球在线清洗收球实验
胶球在线清洗实验条件
为确保实验数据的客观真实性和满足设备制造厂家的要求，实验期间除手动操作需要外，胶球清洗系统按设备说明要求保持24h自动模式下连续运行�；榇笮奁诩湟鸭觳槿啡舷低彻苈吠ǔ�，收球网动作顺畅，网板格栅间距7mm，无遗留杂物。单侧胶球投入量按凝汽器单流程换热管数量的7%～13%执行，本次试验单侧独立加注胶球，保证技术设计上满足1h内有12个胶球平均通过每根钛管。试验胶球选用日常使用的胶球即26-P-150-3，其中：26为胶球直径，P150为材料（标准棕色磨料球），3为硬度（中等弹性），满足胶球直径大于凝汽器钛管1～2mm的要求（图2）。胶球投运前进行泡水试验，再对比前后尺寸（图3）。选定大修结束后投运的2#机组胶球清洗系统，A、B侧同时进行试验。检修部与运行部密切协作完成。
实验过程及结果
胶球在线清洗实验过程及结果见表2。其中，标准规定正常投球量：指投入运行的胶球数量是凝汽器单侧单流程冷却管根数的7%~13%；投球率：500/6684=7.5%，700/6684=10.45%。试验期间发现，机组运行时3台凝汽器A、B侧入口进水管压力在0.05～0.06MPa，回水管为0MPa，说明位于回水母管压力检测装置下游的收球网压差取样装置在机组正常投运时压差的波动极小，不存在紧急反洗的可能性。并且实验期间观察，收球网并无打开反洗动作，因此可以排除系统丢失胶球的条件。急反洗次数更少（海域水质达到国家海洋一类水质标准，海水中污物、杂物等固体悬浮物较少，大型杂物已被旋转滤网、二次滤网过滤掉，极少。
图2实验用球尺寸检测
图3胶球投用前泡水试验
随着收球时间的延长，收球率逐步提高。在行业标准规定的收球时间15min内收球率高于40%，不合格，但是延长收球时间后胶球回收率（综合收球率）≥90%。收球设备无缺陷，实际运行过程中正常反洗次数较少、紧有杂物导致收球网处于反洗状态，试验6d期间未发现一次反洗模式），因此可以排出系统漏球、跑球的可能性缺陷。如果运行过程中连续投球，再延长收球时间，综合收球率会接近甚至大于100%，主要原因是由于设备自身结构而导致凝汽器内部积球。解决胶球清洗系统收球率低问题，应从系统设备特性和运行行具有实用意义。
