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典型案例
大唐张家口发电厂节能新技术示范项目

大唐张家口发电厂节能新技术示范项目
(凝汽器在线胶球清洗一体化解决方案)

一、 项目背景及改造机组的基本情况
胶球在线清洗是目前水冷机组普遍采用的凝汽器管路清洗方式。同化学清洗、机械清洗或人工清洗等其他清洗方式相比较,胶球清洗具有低投入、高效率的明显优势。胶球系统的高效正常运行,可明显提高凝汽器换热效率、降低机组背压。调研表明,胶球清洗系统正常投运时,在同样能耗下,可增加机组出力0. 6 %~2 %左右,甚至对于冷却水质较差或者老机组可达3 %以上。以1台300MW机组为例,若采用先进、可靠的胶球系统,机组背压约可降低0.6kPa,节能降耗1.8g/kWh,年节能效益180 万元(按单机年发电量16.5 亿Kwh,标煤单价600 元/吨计算),由此带来的直接经济效益十分显著。
二次滤网设备的正常投运,对提高循环水水质、提高凝汽器换热效率,降低循环水水阻起着至关重要的作用。胶球清洗系统、二次滤网设备的正常投用,不仅可带来直接的经济效益,还能减少金属腐蚀,延长机组寿命,并减少停机时间及由此造成的产值损失,其间接效益也相当可观。
6 号机胶球清洗系统和二次滤网装置由青岛华泰电力设备厂提供,并在上世纪九十年代投入运行。自投入运行以来,收球网出现严重弹性变形,不能正常回位,跑球、漏球严重,收球率偏低,个别情况下收球率为0;现有胶球在水室易形成涡流和死区,不能均匀扩散进入换热管,造成换热管清洗不均匀;冬季单台低速泵运行时,由于循环水流速下降,易发生堵球、卡管现象,需启动高速泵方可投球、收球。
EW型二次滤网结构形式老化,已经属于淘汰型产品。该滤网工作时需要大型蝶阀参与运行,蝶阀容易发生卡死现象,因此二次滤网运行稳定性差,严重影响了循环水过滤效果,和整个机组的运行效率。特别是冬季运行时,填料等杂物增多,附着在二次滤网上难以清除,增加了系统运行水阻和功耗。
二、项目实施及验收的依据
自 2011 年8 月以来,清华大学组成的专家组多次来我厂进行胶球清洗系统、二次滤网装置的实地调研,并就“新型胶球清洗技术”与我厂技术人员进行了多次交流。作为国家973项目重点支持的“大型电站冷源节能新技术”子课题之一,新型胶球清洗技术已经具备工业示范条件,并且清华大学已与大唐国际发电股份有限公司签署协议,同意以张家口电厂作为依托工程,就新型胶球清洗技术向国家发改委申请作为低碳技术创新及产业化示范工程。
2011 年11 月29 日由我厂设备、运行、检修等部门组成的联合考察小组赴清华大学对该新技术样机进行实地考察后认为:
(1)新型胶球清洗系统中的均布投球装置通过多点、均布投球,改善了胶球在循环水管中的分布状况,防止胶球在换热管入口的局部聚集;
(2)新型胶球清洗系统的收球网采用固定网结构,能有效保证收球率;
(3)新型自旋转胶球采用硅胶材料浇铸成型,密度、外形尺寸得到可靠保证;
(4)新型装球室采用免开仓结构,结构新颖,操作简便;
(5)新型二次滤网亦采用固定网结构,通过螺旋清扫叶片和钢丝刷进行清洁,可保证过滤效果;
(6)含胶球自动计数器、工业视频装置的操控系统,自动化程度高,设计人性化,可以大大提高劳动生产率。
本次专项技改按照电力行业标准《凝汽器胶球清洗装置和循环水二次滤网装置【DL/T581-95】进行建设与验收。
三、项目的主要改造内容
1,改造目标:
(1) 实现胶球系统的连续正常投运,胶球系统投运率不低于98%,投球率(胶球与换热管数量比)不低于10%,收球率>92%;
(2) 实现二次滤网的连续正常运行,循环水水阻<4.9kPa。
2,改造内容:
(1)主要改造内容如下表:

技术规格表


2)改造后的主要工艺流程

四、技术改造项目计划执行情况
(1)设备安装与调试:
改造工程于2012年4 月下旬进入设备安装阶段,5 月中旬设备安装结束,进入调试阶段。
(2)性能验收试验:
为了全面检验改造效果,性能验收试验历经夏季、秋季、冬季,分别经历了循环水的双泵运行、单高速泵运行和单低速泵运行三个阶段。
A:胶球系统试验(A、B侧平均值):

B:二次滤网试验:

(3)节能效果试验:

初步结论:在胶球系统连续投运情况下,机组真空约平均提高1.0kPa,端差降低约1.17℃。考虑到全年运行过程中环境温度,以及工况变化等条件影响,如按60%保守计算节能效果,则机组真空约平均提高0.6kPa,端差降低约0.7℃。
五、技术经济效益情况
(1)工程投资

(2)经济技术分析
A:胶球清洗直接效益:
新技术应用后,凝汽器换热性能得到明显提高,预期机组真空提高0.6 kPa,机组经济性和稳定性显著提高,节能降耗1.8g/Kwh标煤,年节能效益180万元(按单机年发电量16.5亿Kwh,标煤单价600 元/吨计算)。
B:单泵投球运行节约电耗:
改造后冬季运行时(11月15 日~4月15日),单循环泵即可投球,因此节约电费:
P= P1(厂用电单价) × P2 (年节约电量)
= 0.44元/kWh ×90000 kWh
= 3.96万元
其中: P1 预计为0.44 元/kWh
P2 =W(高、低速泵实际输出功率差)× H(实际工作小时数)
W:(1500kW-1200kW)=300 kW
H=150 天÷3(每三天投球一次)×每次6 小时=300 小时
C:水阻降低,循环泵节约电耗:
改造后,循环水水阻明显减低,循环水泵负荷下降,功耗降低。


※年节能降耗效益合计:180 万元 + 3.96万元 + 3.34万元 = 187.3 万元。
六、技术改造经验和存在的问题
通过改造,感触最深刻的是只有选择先进、可靠的设备,才能真实有效的提高劳动生产率。新胶球系统、二次滤网的投运,切实保证了整个凝汽器管路清洗及循环水过滤系统的高效、稳定运行,为整个机组的节能、降耗提供了有力保障。
存在的问题:本次改造没有考虑将胶球系统接入DCS。考虑到新系统程控先进,安全保护连锁健全,今后系统可以考虑DCS 程控,实现全自动无人值守操作。
七、总结评价
胶球清洗系统、二次滤网的更换改造工作,使整个胶球系统可以长期稳定高效运行。新的监控系统会提高机组运行的安全性,且减少了检修的工作量。
新技术应用后,胶球收球率和循环水水质得以有效保证,可明显降低机组背压、降低煤耗和功耗。由于胶球使用寿命和更换周期在半年左右,大大降低了操作人员
劳动强度。

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