凝汽器自動(dòng)除垢強(qiáng)化換熱裝置

1、凝汽器自動(dòng)除垢強(qiáng)化換熱裝置: 言：汽輪機(jī)是火電廠的重要設(shè)備，通過(guò)汽輪機(jī)，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為發(fā)電機(jī)發(fā)電提 供動(dòng)力。凝汽器是汽輪機(jī)的附屬設(shè)備，在凝汽器里汽輪機(jī)排汽轉(zhuǎn)化為凝結(jié)水，體積縮小，壓 力降低，汽輪機(jī)進(jìn)出蒸汽焓差增大，做功能力提高。凝汽器也為系統(tǒng)水汽循環(huán)提供了必要條 件。凝汽器工作性能的好壞直接影響到系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。衡量凝汽器工作性能的指標(biāo)主要有 端差和真空。凝汽器是一個(gè)表面式換熱器，在殼程里流動(dòng)的是汽輪機(jī)排汽和凝結(jié)水，管程里流動(dòng)的是 冷卻水。冷卻水吸收蒸汽熱量后蒸汽凝結(jié)成水，冷卻水溫度升高后排出凝汽器。表面式換熱 器存在換熱管結(jié)垢的問(wèn)題，凝汽器也不例外。凝汽器銅管內(nèi)壁結(jié)垢會(huì)嚴(yán)重影響換

2、熱效果，大大降低系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性。凝汽器結(jié)垢影響主要體現(xiàn)在端差升高和真空降低。在系統(tǒng)來(lái)說(shuō)主要是發(fā)電汽耗增加，煤耗增加，經(jīng)濟(jì)效益下降。常識(shí)，可越過(guò)）水垢的形成：汽輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)必須有大量的冷卻水通過(guò)凝汽器來(lái)冷卻汽輪機(jī)排汽，循環(huán)冷卻水的水溫在15 C 35C之間，適宜藻類和微生物繁殖。循環(huán)使用中，大量的水分被蒸發(fā)，而補(bǔ)充水中又含有雜質(zhì)和鹽類化物，冷卻水的鹽類不斷濃縮，水中的碳酸氫鈣濃度越來(lái)越高，游離CO2-卻不斷揮發(fā)，使 Ca（ HCO3 ） 2分解為 CaCO3 而析出形成水垢：Ca (HC03 ) 2= CaC03 J +C02 t +H20碳酸鹽水垢的產(chǎn)生嚴(yán)重影響了金屬的傳熱效果，循環(huán)水溫又適合

3、藻類和微生物繁殖生長(zhǎng)，脫落下的藻類易發(fā)生粘垢，致使循環(huán)冷卻水水質(zhì)不斷惡化。這里討論的應(yīng)該是采用涼水塔的閉式循環(huán)冷卻方式，而我們采用的是海水直流冷卻的開(kāi)始循環(huán)方式）循環(huán)水在凝汽器銅管內(nèi)流動(dòng)，吸收大量的熱量，保證了汽輪機(jī)正常運(yùn)行。根據(jù)流體力學(xué)原理，液體在管道內(nèi)流動(dòng)分為層流和紊流兩種基本現(xiàn)象。層流邊層是緊靠管壁的一層，流速很慢，水中的 CaC03 和粘垢最易滯留在管內(nèi)壁上，形成水垢。水垢的危害：1、凝汽器銅管內(nèi)壁形成水垢后，換熱效果下降，導(dǎo)致真空下降，能耗上升，嚴(yán)重時(shí)要降低發(fā)電負(fù)荷或停機(jī)清洗。據(jù)有關(guān)資料介紹，水冷設(shè)備換熱器中水垢厚度為2.16mm 時(shí)，傳熱系數(shù)平均下降 51%，設(shè)備運(yùn)行效率下降 50

4、%，而形成水垢的時(shí)間僅 25 天。如此短的積垢時(shí)間和低傳熱效率，導(dǎo)致凝汽器長(zhǎng)期處在低效率中運(yùn)行。2、增加了冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的水流阻力，降低了冷卻水的流量，增加了循環(huán)水泵的能耗。3、由于水垢的熱導(dǎo)率很低，因而急劇降低了凝汽器的傳熱系數(shù)，導(dǎo)致凝汽器真空降低，按照不同汽輪機(jī)的試驗(yàn)資料，真空度每降低1%汽耗增加11.5%,當(dāng)蒸汽流量不變，將降低汽輪2.16mm時(shí)，傳熱系數(shù)平均下降機(jī)組的出力。據(jù)有關(guān)資料介紹，水冷設(shè)備換熱器中水垢厚度為51%設(shè)備運(yùn)行效率下降 50%而形成水垢的時(shí)間僅 25天。凝汽器結(jié)垢對(duì)真空度的影響機(jī)組容量（Mw）水垢厚度（mm）真空降低（kpa）真空度降低（%）汽耗增加（1001.2 2

5、.026.7 33.3353 7.5500.8 1.220.0 40.0242 6注：真空度降低1%汽耗增加11.5%,當(dāng)蒸汽量不夠，降低汽輪機(jī)出力12% 。4、水垢的附著，特別是粘泥的附著，會(huì)在附著物下部發(fā)生局部腐蝕甚至破裂和穿孔。水垢的附著凝汽器銅管會(huì)導(dǎo)致銅管堵塞，嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行。5、凝汽器銅管的損壞會(huì)造成凝汽器的嚴(yán)重泄露，情況嚴(yán)重或處理不當(dāng)會(huì)造成鍋爐水冷壁管的爆破，嚴(yán)重危及鍋爐的安全運(yùn)行。（水垢有百害而無(wú)一利，無(wú)需多說(shuō)）裝置原理：在凝汽器銅管內(nèi)安裝本裝置后，當(dāng)汽輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)，無(wú)需外加動(dòng)力，利用水的流速驅(qū)動(dòng) 本裝置的旋轉(zhuǎn)部件長(zhǎng)期在銅管內(nèi)不停地快速旋轉(zhuǎn)，改變管內(nèi)水的流動(dòng)狀態(tài)，強(qiáng)化換熱。同時(shí)

6、, 破壞水垢和粘泥的形成機(jī)理，使水垢和粘泥不能在管壁上滯留，排除了結(jié)垢的可能。裝置特點(diǎn):采用高分子聚合材料制成，耐溫OCW TW 100C,自潤(rùn)滑，耐酸堿腐蝕，耐磨，抗老化,其密度與水的密度相近，能較好地浮動(dòng)在管的中心部位，在運(yùn)行時(shí)可避免與金屬的硬摩擦, 使管內(nèi)除垢均勻化，同時(shí)還保護(hù)了金屬表面的氧化膜，較好地解決了銅管的使用壽命。裝置安裝:自動(dòng)除垢強(qiáng)化換熱裝置安裝簡(jiǎn)單，不需對(duì)凝汽器本體作任何改動(dòng)。使用壽命及質(zhì)量保證:本裝置設(shè)計(jì)使用壽命 5年，無(wú)條件質(zhì)保2年，質(zhì)保期內(nèi)出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題免費(fèi)更換。適用范圍:所有的開(kāi)式循環(huán)和直流冷卻系統(tǒng)都能安裝本裝置,解決凝汽器的結(jié)垢和換熱效率低下的難題，大幅度提高發(fā)

7、電經(jīng)濟(jì)效益。裝置作用:1、強(qiáng)化凝汽器換熱管水側(cè)換熱效果（提高真空，降低端差） 2、保持凝汽器換熱管內(nèi)長(zhǎng)期干凈無(wú)垢，無(wú)需清洗，提高設(shè)備壽命及有效運(yùn)行時(shí)間。3、減緩垢下腐蝕，延長(zhǎng)凝汽器換熱管使用壽命。4、減少發(fā)電汽耗 0.1kg/kwh及以上,減少補(bǔ)充水量50%左右，減少加藥量50%左右。投資回收期:用戶在安裝本裝置后 26月內(nèi)收回投資。安裝、運(yùn)行注意事項(xiàng):以免因存留水垢損壞改造裝1、在安裝技術(shù)改造產(chǎn)品前甲方必須對(duì)凝汽器銅管進(jìn)行徹底清洗,置和影響改造運(yùn)行效果。2、凝汽器的循環(huán)水中無(wú)塑料袋，雜物，爛草，大的水生物等雜物。3、裝置自安裝完畢投入運(yùn)行，循環(huán)水水質(zhì)要保持安裝改造前之狀態(tài)，不能擅自改變，更不

8、能突然停止加藥。具體的加藥量和循環(huán)水水質(zhì)要在運(yùn)行中摸索，循序漸進(jìn)，以機(jī)組整體經(jīng)濟(jì) 效益最大為依據(jù)。4、循環(huán)水量盡量維持在額定量，裝置的自清洗和強(qiáng)化換熱效果會(huì)更好，使凝汽器的換熱性能處于最佳狀態(tài)。因此提高真空取得的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)大于因加大循環(huán)水量而增加的泵耗。5、定期檢查各級(jí)濾網(wǎng)，及時(shí)清除雜物，減小流動(dòng)阻力，保證循環(huán)水水質(zhì)。以下是裝置原理圖凝汽器強(qiáng)化換熱裝置安裝示意S5#-_謙汽譽(yù)g淆洗強(qiáng)化換熱裁ea)*a滯留n<Z" z/zzzzzzzI那交撫層流素流區(qū)過(guò)渡展層流邊界Sa化換層流層筒溫區(qū)中溫區(qū)滯流層i/尹ZXZ ZZ低溫區(qū)改造后：凝汽器銅管內(nèi)壁水的滯流層消失呈現(xiàn)紊流狀態(tài)本裝置和膠球

9、清洗裝置的比較膠球清洗裝置的運(yùn)行是人為控制的，是定期進(jìn)行的。由于凝汽器本體結(jié)構(gòu)的先天性（如局部渦流、流速不均、銅管管徑不一等），使膠球的運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)概率性和習(xí)慣性，有的銅管長(zhǎng)期 或始終得不到清洗，凝汽器整體清洗效果不好，膠球回收率不高。膠球?qū)τ补笩o(wú)能為力，反 而會(huì)使膠球卡塞在銅管里，造成換熱損失。更重要的是膠球清洗裝置沒(méi)有在線強(qiáng)化換熱的能 力，不能大幅度提高凝汽器的換熱效果，充其量只能使凝汽器的換熱效果達(dá)到銅管為光管時(shí) 的狀態(tài)。自動(dòng)除垢強(qiáng)化換熱裝置是在凝汽器每根銅管里安裝，在線連續(xù)清洗和強(qiáng)化換熱，保證了 銅管始終干凈無(wú)垢，大大增強(qiáng)了銅管內(nèi)壁對(duì)流換熱能力，使凝汽器整體換熱效果增強(qiáng)，遠(yuǎn)高于銅管為光管時(shí)

10、狀態(tài)，即設(shè)計(jì)狀態(tài)。自動(dòng)除垢強(qiáng)化換熱裝置還免除了膠球清洗裝置人工操作的隨意性和能耗，減少加藥量,減輕銅管垢下腐蝕，免除頭疼的停機(jī)人工清洗，持續(xù)經(jīng)濟(jì)效益巨大，是當(dāng)前取代膠球清洗裝置的最佳產(chǎn)品。"真空KPa自動(dòng)除垢強(qiáng)化換熱裝置*1.*其他清洗裝置*I時(shí)間凝汽器自動(dòng)除垢強(qiáng)化換熱裝置與其它清洗方式的比較清洗方式自動(dòng)除垢強(qiáng)化換熱裝置膠球清洗化學(xué)清洗高壓水槍機(jī)械清洗在線除垢能力強(qiáng)弱無(wú)無(wú)無(wú)在線強(qiáng)化換熱強(qiáng)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)保護(hù)氧化膜是是否是否腐蝕銅管減緩腐蝕腐蝕腐蝕腐蝕維持效果時(shí)效長(zhǎng)較長(zhǎng)短短短需要外力否否是是是發(fā)電負(fù)荷增加維持增加增加增加發(fā)電汽耗減少維持增加增加增加端差減少維持增加增加增加真空增大維持減小減小減

11、小阻垢劑量減少50%持續(xù)持續(xù)持續(xù)持續(xù)補(bǔ)充水量減少50%持續(xù)持續(xù)持續(xù)持續(xù)操作難度易較易困難困難困難各種清洗方式的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺 點(diǎn)反沖洗操作方便，安全可靠，可不停機(jī)清洗僅沖掉泥沙、生物黏泥等松軟物質(zhì)，對(duì)硬 垢無(wú)能為力加阻垢緩蝕劑通過(guò)化學(xué)吸附，阻止結(jié)晶成長(zhǎng)或抑制 晶體析出原水水質(zhì)對(duì)阻垢效果影響較大，需要經(jīng)常 添加阻垢緩蝕劑，加強(qiáng)排污，費(fèi)用較高人工機(jī)械清洗不產(chǎn)生化學(xué)廢液。需停機(jī)清洗。勞動(dòng)強(qiáng)度大，清洗不徹底高壓水槍清洗對(duì)銅管損傷小，安全可靠需停機(jī)清洗，僅沖掉泥沙、生物黏泥等松 軟物質(zhì)，對(duì)硬垢無(wú)能為力膠球清洗不停機(jī)清洗，效果較好需外加設(shè)備和動(dòng)力，收球率低，無(wú)法去處 鈣、鎂硬垢，沉積物垢下腐蝕嚴(yán)重化學(xué)清洗清

12、洗徹底，結(jié)合高壓水槍可除去生物 黏泥鈣、鎂硬垢對(duì)銅管造成腐蝕破壞，周期長(zhǎng)，需鍍膜， 費(fèi)用高，化學(xué)廢液污染環(huán)境自動(dòng)除垢強(qiáng)化 換熱裝置運(yùn)行安全，強(qiáng)烈擾動(dòng)層流邊界層，既 能防止污垢形成，又能強(qiáng)化換熱成本略高于膠球清洗裝置北京首鋼超群電力有限公司1#機(jī)組凝汽器安裝自動(dòng)除垢強(qiáng)化換熱裝置前后執(zhí)八、力性能試驗(yàn)報(bào)告北京首鋼超群電力有限公司安裝了自清洗強(qiáng)化換熱裝置。為評(píng)價(jià)1項(xiàng)目來(lái)源1#機(jī)組在2006年5月份的大修中，對(duì)凝汽器進(jìn)行了改造,1#機(jī)組凝汽器自清洗強(qiáng)化換熱裝置的運(yùn)行效果，為機(jī)組運(yùn)行提供依據(jù)，北京首鋼超群電力有限公司對(duì)1#汽輪機(jī)組進(jìn)行熱力性能試驗(yàn)及凝汽器性能試驗(yàn)。2試驗(yàn)?zāi)康膽?yīng)首鋼公司要求，對(duì) 1#汽輪機(jī)組

13、進(jìn)行熱力性能試驗(yàn)及凝汽器性能試驗(yàn)，測(cè)取有關(guān)熱力參數(shù)及循環(huán)水系統(tǒng)的主要運(yùn)行參數(shù)，評(píng)價(jià)凝汽器改造的效果，為機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供依據(jù)。3設(shè)備概述3.1汽輪機(jī)技術(shù)規(guī)范C60-8.83/1.27 汽輪機(jī)主要技術(shù)規(guī)范:調(diào)節(jié)方式：噴嘴調(diào)節(jié)額定功率：60MW最大功率：63MW主蒸汽流量：373.29t/h主蒸汽壓力：8.83 MPa主蒸汽溫度：535 C工業(yè)抽汽壓力：1.275 MPa設(shè)計(jì)背壓：0.0061 MPa設(shè)計(jì)冷卻進(jìn)口水溫：20 C給水溫度：199.2 C額定工業(yè)抽汽量：200汽耗（抽 /冷）：6.219/3.709kg/kwh熱耗（抽 /冷） : 5905/9723.6kj/kwh3.2凝汽器技術(shù)規(guī)范凝

14、汽器為對(duì)分、雙道制、表面式結(jié)構(gòu),冷卻水從下部的兩個(gè)接管口流入前水室，流經(jīng)第型號(hào)：N-3500型冷卻面積：3500m冷卻水溫度：20 C銅管尺寸：25 X 1X 7170mm一道的銅管進(jìn)入后水室，轉(zhuǎn)折后，經(jīng)過(guò)第二道銅管進(jìn)入前水室上部排出凝汽器。其主要技術(shù) 參數(shù)如下:型式：?jiǎn)螝んw雙流程 冷卻水流量：8455ni/h銅管根數(shù)：62803.3試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算 t :循環(huán)水進(jìn)出水溫差5 t:凝汽器端差A(yù) :凝汽器換熱面積 3500m21#凝汽器改造前1#機(jī)組2006年5月12日1:0024:00抽汽回?zé)徇\(yùn)行工況平均功率 N=4.45KW主蒸汽流量 G1=210.29t/h凝結(jié)水流量 D2=91.75t/h

15、排汽溫度Tc=42.67C 表計(jì)真空=-0.091MPa （排汽溫度對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)真空=0.093MPa）循環(huán)水進(jìn)水溫度t1=19.38 C出水溫度t2=27.86 C 凝汽器端差5 t=16.58 C 抽汽發(fā)電汽耗=4.73kg/kwh根據(jù)熱平衡原理，凝汽器內(nèi)蒸汽放熱與循環(huán)水吸熱相等:凝汽器循環(huán)水實(shí)際流量為D:» 520* 91.75/( 27.86- 19.38) = 5626t/h = 1563 kg/s循環(huán)水吸熱量Q:Q= D* (h 2-h 1)= 1563*(27.86*4.2-19.38*4.2)= 55668kJ循環(huán)水進(jìn)出水對(duì)數(shù)平均溫度: tm = t/ln(1+ t/ 5

16、 tm) =(27.86- 19.38)/1n(1+( 27.86- 19.38)/ 16.58)= 20.53 C由凝汽器的熱量傳遞公式 Q=KM t m可知凝汽器傳熱系數(shù) K2 2K= Q/A/ tm = 55668/3500/20.53 = 0.7747 kW/(m . C ) = 774.7 W/(m . C )1#凝汽器改造后1#機(jī)組2006年7月18日10:1010:45純凝回?zé)徇\(yùn)行工況測(cè)試平均功率 N=5KW主蒸汽流量G1=180.8t/h 凝結(jié)水流量 D2=138.43t/h 排汽溫度Tc=40 C表計(jì)真空=-0.091M Pa （排汽溫度對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)真空=0.0939MP a）循

17、環(huán)水進(jìn)水溫度t1=26 C 出水溫度t2=36.14 C 凝汽器端差5 t=3.86 C 純凝發(fā)電汽耗=3.61kg/kwh根據(jù)熱平衡原理，凝汽器內(nèi)蒸汽放熱與循環(huán)水吸熱相等:凝汽器循環(huán)水實(shí)際流量為D:» 520*138.43/( 36.14-26) = 7099 t/h = 1971.9 kg/s循環(huán)水吸熱量Q:Q = D* ( h 2-h 1)= 1971.9*(36.14*4.2-26*4.2)=83979.28kJ/s循環(huán)水進(jìn)出水對(duì)數(shù)平均溫度: tm = t/ln (1+ t/ 5 tm) =( 36.14-26) /l n(1+( 36.14-26)/3.86) = 7.87

18、 C由凝汽器的熱量傳遞公式 Q=KA t m可知改造后的凝汽器傳熱系數(shù)K:K= Q/A/ t m= 83979.28/3500/7.87=3.0488 kW/(m 2. C ) = 3048.8 W/(m 2. C)4、結(jié)論1#凝汽器改造前：平均端差為16.86 C ,傳熱系數(shù)平均為774.7 W/(m 2. C ),抽汽工況下發(fā)電汽耗平均為 4.75kg/kwh。1#凝汽器改造后：平均端差為4.08 C ,傳熱系數(shù)平均為23048.8 W/(m . C ),純凝工況下發(fā)電汽耗平均為 3.61kg/kwh。改造后傳熱系數(shù)提高了2284.35 W/（m 2. C），端差下降了12.78 C,純凝

19、工況下實(shí)際發(fā)電汽耗好于純凝工況下設(shè)計(jì)發(fā)電汽耗3.709kg/kwh （設(shè)計(jì)參數(shù)為進(jìn)水 20 C，循環(huán)水量為額定水量等）。綜上所述， 1#凝汽器安裝自清洗強(qiáng)化換熱裝置后運(yùn)行效果明顯，改造是成功的。時(shí)間功率主汽壓力流量真空排汽排汽溫度對(duì)應(yīng)真空端差凝結(jié)水溫度循環(huán)水凝結(jié)水流量汽耗率#1#2小計(jì)入口出口（南）出口（北）溫升t萬(wàn)KWMpaT/hMpaCMpaC°CCCCCT/hkg/KWh14.58.88.82090.091430.0927184219292589824.48.78.72100.091430.09271743193026910134.38.78.72040.092420.0931

20、174119292589244.48.88.82130.092420.0931174219292589254.48.78.72100.092420.0931174219282589164.48.68.62050.092420.0931174218292599574.48.78.72140.092420.0931174218292599984.48.78.72130.092410.0935164218292599494.38.78.72070.092410.09351641192925890104.48.88.82150.091430.09271743192926992114.48.88.820

21、90.091430.09271743193026993124.48.88.82160.091440.09221844193026999134.48.78.72100.091430.09271743203026894144.48.78.72140.091420.09311643203026895154.48.88.82160.091420.09311643203026897164.68.88.82160.091430.09271643203027992174.68.88.82130.091430.09271643203027994184.68.88.82090.091430.0927164320

22、3027910194.58.78.72050.090440.09221744203027998204.58.68.62100.090430.092716442030279102214.58.78.72150.090430.09271643203027997224.68.78.72120.090440.09221744203027996234.58.68.62080.090430.092715432031281092244.48.88.81940.091430.09271644203027999小計(jì)106.75047平均4.458.729178.72917210.290.09142.670.09

23、2816.5842.7919.3829.6326.088.4891.754.731#凝汽器運(yùn)行參數(shù)表改造前2006-5-12備注：抽汽運(yùn)行工況，抽汽平均壓力0.7MPa,平均溫度270C，平均流量25t/h時(shí)間功率主汽壓力流量真空排汽排汽溫度對(duì)應(yīng)真空端差凝結(jié)水溫度循環(huán)水凝結(jié)水流量汽耗率#1#2小計(jì)入口岀口（南）岀口（北）溫升t萬(wàn)KWMpaT/hMpaCMpaCCCCCT/hkg/KWh10:104.9518.88.8180.80.092400.093944126361014210:154.9348.98.8184.30.091400.093944126361013510:205.0048.88

24、.8185.40.091400.093944126361014110:255.10898.8187.50.092400.093944126361013610:305.07298.81860.092400.093944126361013410:404.9938.98.7185.60.091400.093944126361013910:454.968.98.71840.091400.0939341263711142小計(jì)35.0221294平均5.008.98.77184.800.09140.000.09393.8641.0026.0036.1410.14138.433.69備注：純凝回?zé)徇\(yùn)行工況：抽汽量=0以上圖文均來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考由上述資料可知，該裝置的原理及預(yù)期效果是很令人振奮的，但經(jīng)多方調(diào)研考察，對(duì)該項(xiàng)目的可行性，個(gè)人仍持保守態(tài)度。1、可行性1 ）該項(xiàng)技術(shù)雖已提出多年（本世紀(jì)初已有相關(guān)論文發(fā)布） ，但基本上仍停留在理