凝汽器自动除垢强化换热装置的应用

凝汽器自动除垢强化换热装置的应用凝汽器自动除垢强化换热装置的应用 王春利 济钢能源动力厂 济南 250101 Application of equipment to heat transfer enhancement and self motion antifouling for Condenser WANG Chun li Energy Sources and Power Plant Jinan Iron 停机则影响供汽发电 且人 工清洗效率低 在凝汽器管内加装自动除垢强化换热装置 同时还有强化换热的作用 有效减小传热端差 降低凝汽器内压力 可增加蒸汽在汽轮机内的可 用比焓降 从而提高循环热效率 2 工作原理 2 1 凝汽器传热端差 凝汽器传热端差是反映循环水量 进水温度 凝汽器脏污及漏入空气量对凝汽器传热影响的一 项综合指标 与传热系数相比 该参数容易测量 能够连续观察其变化而积累数据 凝汽器中汽侧蒸汽温度ts ts tw1 t t 1 式中 ts 与凝汽器内排汽压力相对应的饱和 温度 tw1 凝汽器冷却水入口温度 t 凝汽器传热端差 t 凝汽器冷却水温升 凝汽器传热端差 t 式中DW 进入凝汽器的冷却水量 K 凝汽器的总体传热系数 kJ m2h Ac 凝汽器总换热面积 m2 由上可知传热端差 t 是由标志凝汽器管束 换热情况 真空系统和冷却水系统工作状况的参 数K t Dw 和传热面积 Ac 所决定的 传热 越强 端差越小 一般情况下 t 3 10 对于运行机组 Ac 已定 在一定的蒸汽负荷和冷 却水量条件下 t 的 大小主要取决于 K 即凝 汽器冷却表面的清洁程度和凝汽器内积存的空气 量 运行中如果真空系统严密性不良或抽气器出 力不足或进入凝汽器汽流流场不均匀 管内壁积 垢都会引起传热系数K 下降 传热端差 t 便随 之增大 冷却水工作失常 造成冷却水量Dw 减少 也会引起 t 增大 传热端差增大 故凝汽器运 行性能下降可以用传热端差增大为表征 2 2传热系数 由传热速率方程式Q KA t m 可以看出 换热器传热过程的强化可通过增大传热平均温差 tm 增大传热面积A 和增大总传热系数K 三个 途径来实现 对于运行中的机组 传热面积以及 各运行参数一定 影响传热效果的主要因素是传 热系数K 对于传热系数K 有 1 K 1 i Ri R0 1 0 3 式中 i 0 凝汽器管内水侧和管外汽 侧的对流换热系数 Ri R0 两侧污垢热阻 由式 3 可知 当管内外壁积垢后 Ri R0 增大 必然导致K 值减小 为使K 达到设计工况 就必须防止结垢 同时 如果在管内插入旋转流动装置能增大管内壁换 热系数 i 2 3自动除垢强化换热装置工作原理 当汽轮机组运行时 该装置无需外加动力 利用水的流速驱动本装置的旋转部件长期在铜管 内不停地快速旋转 改变管内水的流动状态 使 贴近管壁的滞留层消失 热量迅速从铜管传递给 强烈扰动的水流 被快速带走 极大地强化了铜 管水侧的换热效果 同时 强烈旋转的水流产生 向管壁摩擦力和剪切力 破坏了水垢和粘泥物质 在铜管内壁的附着机理 使水垢和粘泥没有时间 在管壁上滞留 排除了结垢的可能 保持铜管内 壁长期干净无垢 保护铜管内氧化膜 从而改善 了凝汽器整体换热效果 经济效益提高 螺旋纽带传热强化机理主要是 当冷却水带 动螺旋纽带转动时 冷却水同时在纽带的作用下 作螺旋线流动 增加了冷却水热交换流程 增大近 壁区的紊流强度 有效地干扰边界滞流层 加强了 边界层流体与主流流体的混合 使对流传热过程 得以强化 减小边界层厚度 减小热阻 从而提高 总传热系数K 3 应用效果分析 2007 年 10 月份对济钢能源动力厂燃气发电 2 汽轮机凝汽机安装了自动除垢强化换热装置 凝汽器改造前后汽轮机进汽温度 压力维持一定 其中改造前数据为 2007 年 5 月 6 月两个月的平 均数据 改造后的数据为 2008 年 5 月 6 月两个 月的平均数据 安装自动除垢强化换热装置前后数据对比 通过改造前后数据对比 可知改造后汽耗减 少 新蒸汽节约量 4 713 4 42 0 293 kg kwh 2007 年 5 月 6 月份运行数据平均有功功率 10816 kw 汽耗 50 98T h 平均汽耗 4 713kw kwh 改造后理论汽耗量为 4 42kg kwh 同等汽量下平均功率达 50980 4 42 11456kw 改造后同等运行条件下增加发电 11456 10816 640 kwh 负荷提高率 640 10816 100 5 92 参数 时间 真空 MPa 排气 入口 水温 出口 水度 端差 温升 汽 耗 kg k wh 改造前 0 089445 727 536 88 99 34 713 改造后 0 09224326 33679 74 45 按全年运行 7500 小时计算增加发电量 640 7500 480 万 kwh 按 0 5 元 kwh 计算电价 全年可增加经济效 益 480 0 5 240 万元 以上数据表明 2 汽轮机凝汽器实施改造 后 提高真空度 减小了凝汽器端差 节约了大 量的蒸汽资源 提高了汽机发电效率 4 4 建议与结论建议与结论 自动除垢强化换热装置既能防止凝汽器铜管 内壁水垢的生成 又能强化换热效果