电动旋转反冲洗二次滤网及胶球清洗装置在电厂循环水中的应用研究

　　查庄矸石热电厂隶属于肥城矿业集团有限责任公司电力分公司，位于肥城市石横镇境内，占地面积约2.6公顷。终期建设规模为三炉三机，装机容量3×6MW，分二期建设，其中一期工程规模为二炉二机，配两台35t/h中温中压循环流化床锅炉（锅炉型号：YG-35/3.82-M6）、两台可调整抽汽式汽轮发电机组（汽轮机型号：C6-3.43/0.49，发电机型号：QFW-6.8-2），装机容量2×6MW，年设计发电量7800万千瓦时，该工程于2001年11月20日开工建设，2002年12月12日投产发电。电厂二期工程规模为一炉一机，配一台35t/h中温中压循环流化床锅炉（锅炉型号：YG-35/3.82-M6）、一台可调整抽汽式汽轮发电机组（汽轮机型号：C6-3.43/0.49，发电机型号：QFW-6.8-2），装机容量1×6MW，年设计发电量3900万千瓦时，该工程于2004年4月份开工建设，经集团公司批准同意，2004年首先施工安装一台35t/h中温中压循环流化床锅炉及热力系统、除灰渣系统、供水系统、热工控制系统及附属工程等，暂时形成三炉二机运行规模。

　　发电厂的凝汽设备是由表面式凝汽器、循环水泵、凝结水泵、抽气器等组成。其中凝汽器的作用是将在汽轮机中做完功的蒸汽的排出压力尽可能地降低，从而使蒸汽在汽轮机中的可用焓降达到最大，以提高汽轮机的工作效率；另一个作用是把在汽轮机内做完功的排汽冷却凝结成优质水，重新送回锅炉循环使用。

　　查庄矸石热电厂的凝汽器冷却面积是560m2，冷却水量为1748 m3/h，铜管直径Ф20 mm。随着电厂运行时间的增长，汽轮机的汽耗率越来越高，由电厂新建投产时的4.9kg/kwh左右增加到目前的5.406kg/kwh左右（注：汽轮机汽耗率＝汽机进汽量/发电量，是反映汽机效率的一个重要指标），分析其主要原因就是凝汽器铜管内壁结垢，导至循环水进水量的降低，热交换减少，真空降低，从而严重影响了汽轮机工作效率，造成汽耗较高；针对凝汽器铜管内壁结垢的现象，每年必须对凝汽器清洗一次，造成设备维修费用的持续增长。经过一段时间的现状调查研究分析，对电厂汽轮机凝汽器清洗技术进行改造，加装连云港市万达电站辅机厂制造的电动旋转反冲洗二次滤网，可有效清除或减少冷却管内的污垢，降低凝汽器端差，提高凝汽器真空，以提高汽轮机运行效率。

　　1、凝汽器冷却管清洗现状

　　1.1、现使用二次滤网为固定网芯，水流外旋清污，自清污能力差，根据现场安装情况分析，根本无清洁功能，导致循环水流量受阻，影响胶球清洗系统的正常投运及机组的安全经济运行。

　　2.2、收球网为固定漏斗网，该收球网无反洗功能，胶球系统刚投运时，收球网板污物也随着增加，由于污物的影响，导致收球率下降，使凝汽器铜管内壁产生污垢，铜管换热量减少，机组真空下降，端差上升，形成恶性循环。由于过滤精度、排污能力及收球网、收球率达不到国家标准，而全部停运。既达不到清洗过滤目的，也影响循环水通流面积。

　　2、系统实现目标

　　系统的总体目标就是要确保循环水进水压力、流量达到凝汽器正常工作的要求，凝汽器铜管不结垢，真空值提高到-0.095MPa以上，汽轮机汽耗率降低到电厂设计值5.077kg/kwh以下，提高汽轮机运行效率。整体工艺流程见下图：

　　3、设计方案

　　3.1更换加装电动旋转反冲洗二次滤网及旋摆自锁反冲洗收球网，网孔Φ6.5mm，自清污能力强，网芯旋转，刮污板刮污，反向水流从网芯内侧向网芯外侧反冲洗清污，以阻碍杂物进入凝汽器，确保凝汽器进水压力。

　　其工作原理是：经过一次滤网过滤的冷却水中还含有不少悬浮物和有机物，经过循环水泵压入二次滤网再过滤，使水质进一步净化，当悬浮物和有机物及其它杂物在二次滤网中积聚到一定程度时，滤网的前后水压差增加到规定数值时，便开启压力水泵、旋转电机、排污阀门等，使网芯以5-10转/分旋转，自动进行清理积聚的污物，当污物排出后，滤网前后水压差恢复正常时则自动关闭配电箱的控制机构，完成排水工作过程。

　　3.2对胶球清洗装置进行改造，更换原固定漏斗网，加装连云港市万达电站辅机厂旋摆自锁反冲式洗收球网，以使胶球在此循环水进出口压力差的作用下，被挤压通过冷却管，对冷却管内径进行一次抹擦，使管内壁污垢随水流带出，胶球经循环水进入收球网收回，从而保证凝汽器铜管不结垢堵塞，确保了汽轮机真空。

　　其工作原理是：将胶球从装球室手孔处投入装球室内，数量为凝汽器进水室铜管数的20%左右。然后启动胶球泵，打开系统两端蝶阀，胶球就在此循环水进出口压力差的作用下，被挤压通过冷却管，对冷却管内径进行一次抹擦，使管内壁污垢随水流带出，胶球随循环水经出水管进入旋摆自锁反冲洗收球网，在收球网板的阻拦下，把胶球分离出来，由胶球泵抽出重新回到装球室，如此循环往复地对凝汽器冷却管实现连续自动清洗。

　　连云港市万达电站辅机厂的胶球清洗装置在冷凝器清洗工艺流程见下图：

　　4、主要特点

　　4.1胶球清洗装置是汽轮发电机组在运行当中对凝汽器冷却管进行清洗的最佳设备。该装置使用性能的好坏，直接影响到凝汽器的清洗程度和传热效率。该装置的适用范围相当广泛，它不仅适用于汽轮机的凝汽器，同样也适用于石油、化工等单位固定管板式热交换器的冷却管清洗，在连续工作不降低负荷的状态下，该装置可随时投入使用，始终保持冷却管的清洁状态，延长冷却管的使用寿命，减轻劳动强度，是提高电厂经济效益，保障凝汽器安全经济运行不可缺少的必备装置。

　　其具有以下特点：

　　(1)、设计结构新颖合理；

      (2)、操作方便；

　　(3)、胶球回球率高（≥90%）；

　　(4)、二次滤网过滤能力强。

　　4.2旋转式反冲洗二次滤网，用于火力发电厂凝汽器冷却水的过滤与去杂质，它安装在凝汽器两侧的进水管道上，每个凝汽器左右各装一只，它可隔断固态颗粒及大部分泥沙进入凝汽器铜管，隔断块状物质与软性物质，避免堵塞铜管从而改善凝汽器的工作性能，增加发电量，其特点是：

　　(1)、传动网芯的齿轮与循环水隔绝，封闭式润滑，齿轮不再受水中砂粒的磨损和腐蚀。

　　(2)、传动齿轮的尺寸小，密封室对水流通道，不造成任何阻碍。

　　(3)、网芯因故卡住，电动机自身的热敏保护起到保护作用。

　　(4)、传动机构的轴与滤网之间采用花键联接，使装拆大为方便。

　　(5)、网芯上的杂质无论沉与浮的均可在压力水反冲洗时全部冲走。

　　(6)、所有零件均按电力传动最大扭矩设计，机械强度可靠。

　　(7)、可使网芯洁净永不堵塞。

　　5、结论

　　电动旋转反冲洗二次滤网及新型胶球清洗装置在查庄矸石热电厂应用后，通过2009年的实际运行分析，制约电厂经济效益的关键指标――汽耗率大大降低，由原来的5.406kg/kwh可降至5.014kg/kwh。汽耗率降低为：5.406－5.014＝0.392kg/kwh。

　　5.1、参照2006年至2009年查庄矸石热电厂平均发电量1亿kwh电计算，每年节约新蒸汽1亿kwh×0.392 kg/kwh＝39200吨，按电厂每吨新蒸汽耗标煤120kg计算，节约标煤为39200吨×120kg/T＝4704吨，按发热量5000kcal/kg计算，折原煤4704吨×7000kcal/kg/5000kcal/kg＝6585.6吨，按每吨原煤500元/吨计算，每年可节约资金：6585.6×500＝329.28万元。

　　5.2、通过此次改造，凝汽器真空提高，两台机组运行时由原来的开启三台循环水泵变为开启一台循环水泵即可满足运行。经核算，厂用电率由原来的15.28％降为现在的12.2％，厂用电率降低了15.28％-12.2％＝3.08％，节约厂用电量为1亿kwh×3.08％＝308万kwh，按每kwh电0.53元计算，节约资金：308万kwh×0.53元/kwh＝163.24万元。

　　5.3、每年节约清洗凝汽器费用约4万元。

　　5.4、改造后，无需专门停机清洗凝汽器，按每次清洗凝汽器需停机48小时，影响发电量为48小时×0.6 kwh＝28.8万kwh计算，两台机组每年节约费用为：2×28.8×0.53＝30.5万元。

　　合计：年增加效益为：329.28+163.24＋4＋30.5＝527.02万元。

　　电动旋转反冲洗二次滤网在电厂应用后，大大降低了汽轮机的汽耗率，提高了汽轮机运行效率，减少了设备维修费用，减轻了劳动强度，提高了电厂的经济效益，确保了电厂的安全经济运行。