运行中影响凝汽器传热端差的因素及对应措施

1/10运行中影响凝汽器传热端差的因素及对应措施泉州德化热电厂福建德化362500摘要本文对汽轮机凝汽器传热端差存在的问题进行深入的讨论和分析，并提出了运行中针对性的处理措施，对汽轮机凝汽器运行中的节能降耗，有一定的参考值。关键词凝汽器端差清洁系数流速运行中影响凝汽器传热端差的因素及对应措施张贵安泉州德化热电厂福建德化362500摘要本文对汽轮机凝汽器传热端差存在的问题进行深入的讨论和分析，并提出了运行中针对性的处理措施，对汽轮机凝汽器运行中的节能降耗，有一定的参考值。关键词凝汽器端差清洁系数流速凝汽器真空是表征凝汽器工作特性的主要指标，对汽轮机运行经济性和安全性均产生重大的影响。真空降低不仅令机组经济效率下降，还会使排汽缸温度升高，引起机组轴中心偏移，严重时会引起机组振动，因此，凝汽器真空状态的监测受到设计和运行部门的普遍重视。在其中对传热端差的监测和分析，更是不可或缺的主要工作。一2/10般运行经验表明，凝汽器真空每下降1KPA，机组汽耗会增加；而传热端差每升高1，供电煤耗约增加/。影响凝汽器传热端差的因素比较复杂，主要包括凝汽器传热特性、热负荷、清洁系数、空气量及冷却水系统的特性等。在运行中，运行人员希望了解凝汽器，在当时的有关数据，并从中分析凝汽器传热端差是否正常，从而得知传热端差对真空的影响，为提高真空指明了方向。1、传热端差的确定方法凝汽器的传热端差是指凝汽器排汽温度与冷却水出口温度的差值。冷却水温升T冷却水温升T与传热端差有着必然的联系；根据凝汽器的热平衡方程式可得HCHC1DCT530DC/DW其中DC进入凝汽器的蒸汽量（KG/H）DW进入凝汽器的冷却水量KG/HHC、HC1分别为蒸汽和凝结水的焓（KJ/KG）传热端差值T凝汽器在不同工况下的传热端差T，可由传热方程求得3/10TKACDWTE1其中AC凝汽器的冷却面积M2K自蒸汽至冷却水的平均总体传热系数KJ/M2H，其数值可采用别尔曼1公式进行计算。把式代入式，可得不同热负荷时凝汽器传热端差的计算式为KACDWT530DC/DWE1那么，根据各不同运行状态和不同条件下算出对应的凝汽器的端差，再与实际运行传热端差对比，即可以对凝汽器的端差是否正常进行识别，并进一步分析处理和运行调整。4/102、运行中影响凝汽器端差的因素冷却水流量的影响从式中可以看出，冷却水流量变化，对凝汽器传热端差的影响是很大的。如热负荷和清洁系数均为设计值时，且初温为25，若冷却水流量由设计值降低至80，由一般运行经验可知，将使机组端差升高2，因此冷却水流量是影响传热端差的一个主要因素。冷却水进水温度的影响随着季节和地理位置的不同，自然环境温度也不同，凝汽器冷却水的进水温度也就不同。在流量一定的情况下，随着进水温度的升高，可从传热的计算中得出，平均总体传热系数K要升高，冷却水的温升T也相应升高，在数值上温升T升高值要小于总体平均传热系数的升高值，这样传热端差是会有所降低的。而实际中，由于排汽温度TST1TT，随着进水温度T1的升高，虽然端差T有所降低，但数值上远远弥补不了进水温度的升高值，那么凝汽器的排汽温度就要升高，这对机组的安全经济性都是很不利的。冷却水流速的影响凝汽器冷却水在设备中的换热过程2主要是以对流换热为主，而对流换热与冷却水流速有着很大的关系，冷却水流速主要决定于设计者的设计值，包括冷却水系统的5/10设计，冷却水压力的范围，冷却管束的合理冷却面积和排列方式，以及管束的选材和几何形状等。实际运行中是调整冷却水量、冷却水压力和虹吸作用的，这要靠一定的运行经验来实现。凝汽器清洁系数的影响凝汽器的清洁系数3大小直接反映了凝汽器铜管的脏污程度和水侧的传热性能。清洁系数减小，会使凝汽器的传热系数变小，加大了冷却水与水管的温差，传热端差增大，真空降低。一般的运行经验表明，若清洁系数从设计值降低至，当冷却水初温不变时，传热端差将近升高1，真空将降低。冷却水管水侧的脏污更是影响清洁系数的一个主要因素，它不仅使清洁系数减小和瞬时的冷却面积下降，而且改变了冷却水流量。特别在溪河取水的冷却水系统，含有较多的杂物和泥沙，每下一次雨就会使钢管沉积泥垢，若冷却水未经处理，水垢热阻将会增加1倍以上。另外，由于蒸汽不可能绝对纯净，运行一段时间后，铜管汽侧也会产生外表面结盐垢，从而使得热阻增加、传热强度下降。真空严密性的影响由于蒸汽本身的分解和系统的泄漏，凝汽器内总会产生一定数量的不凝结气体。实验证明，水蒸所中哪怕只含有2的不凝结气体，水蒸汽的凝结量也会减少5以上。6/10当水蒸汽中含有不凝结气体时，在凝结过程中水蒸汽和不凝结气体在界面上聚集，浓度增大，从界面处向外形成不凝结气体的浓度差，汽液界面处不凝结气体的浓度最大。在稳定状态下，不凝结气体依靠浓度差从界面向外扩散，其扩散速率和水蒸汽抵达界面处的速率一样。由于总压力是一定的，所以界面处浓度大的不凝结气体的分压力也大，水蒸汽的分压力必然减小。蒸汽就在对应于该分压力的饱和温度下凝结，故液膜外表面的温度低于主流处的饱和温度，相当于附加了一项热阻，必然影响着凝汽器的传热端差。由此可见，凝汽器真空严密性不仅影响着机组的经济性，还会影响机组设备的安全性，严重时使机组振动和凝结水含氧量增加而腐蚀设备。凝汽器热负荷与抽气器的影响凝汽器热负荷的改变，必然会引起凝汽器的传热端差的变化。引起凝汽器热负荷变化因素很多，除了必然的排汽和供热机组供热量变化外，各级抽汽疏水，调节汽门前疏水，低加疏水等均接入凝汽器，都可能增加额外热负荷，运行中应尽力避免额外的热负荷，以防因此而增加端差。抽气器的工作情况也会影响传热端差。主要存在两个问题一是抽气能力；二是工作介质的物理性质。如当真空不严密或设计不合理，无法全部抽去凝汽器内的不凝结气体而引起不凝结气体累积。工作介质若是冷却水时，其7/10夏季的水温可达35以上，而抽气室的真空是由水温决定的（饱和温度与饱和压力是一一对应的），界时所能达到的最高真空也只是冷却水温度对应的饱和压力。运行中人为或设备缺陷的影响运行中由于运行人员带来的事故,引起端差增大。如凝结水调节不当引起热井满期水,以致浸没铜管,加热面积下降而端差增加。又如由于铜管泄漏而堵住铜管，也会引起加热功当量面积下降，以致端差增加。再如运行当中水侧调整不当，引起虹吸破坏，也直接引起端差增加等。总之运行中，运行方式与习惯的不同，都可能引起端差增加，这就要求运行中统一运行方式的习惯，在不同条件下尽力保证系统在最佳状态下运行。3、运行中提高凝汽器传热强度的措施合理冷却水流量和压力的调整一个电厂投入生产后，设备都已固定，但由于各环境的不同，在各个不同工况下有着不同的最佳运行真空和传热端差，生产中必须以实际的最佳真空和传热端差来指导运行调整；特别是在进水温度较高的条件下，更为重要。改变冷却水量的方法很多，除了进水量充足和泵的最佳工作性能外，还可以通过冷却水系统的优化运行或增加备用泵运行等方法。如采用定转速叶片角度可调循环水泵的运行方式，在可调叶片角度的系统中，可根据实际需要调整8/10叶片角来满足冷却水量的要求。电厂冷却水工作多以低扬程大流量而设计的，运行中多以冷却出水门配合调整最佳进水压力和出口虹吸的，当必须增加冷却水量而开大出水门的同时，要适当提高进水压力，保证最佳进出水压差和虹吸，不可出现出口阀开太大引起进水补充水不足而虹吸破坏。运行中保持凝汽器管壁和水侧的清洁度。实际运行中，当凝汽器传热端差大于其计算应达值时，我们可以借助真空严密性试验和冷却水温升情况来初步判断是水侧脏污引起的还是由汽侧积聚空气引起的。若端差增大并伴随着冷却水温升增大的情况，则说明端差增大是由凝汽器管壁脏污引起的。要保持凝汽器管壁和水侧的清洁，首先要保证冷却水的清洁，冷却水质不良或水中长有水澡等有机物及含杂物，都会使端差增加；对于采用直流供水系统，大都存在大量的生活垃圾和生活污水，不仅会使凝汽器铜管堵塞减少冷却面积和水泵泵体堵塞，也会改变水质腐蚀设备；这就必须设置进水滤网，且多加清洗和调整，保证进水量；闭式循环水系统则会使冷却塔散热面受损、通风及散热面减少，循环水温度升高，以致端差增加真空降底。其次是对凝汽器进行清洗，过去常采用人工清洗、刷子清洗、干洗或化学清洗等方法；都因为有较多的缺点，而逐渐被胶球清洗所取代。但胶球清洗也有9/10不完善的地方，如对钙镁等无机盐形成的盐垢去除不掉，胶球的回收率不高等；胶球的质量也存在较多的问题，到现在为止还没有统一的技术标准和操作要求，在水侧较脏有杂物堵塞时，若直接胶球清洗，效果也不会好的，这种情况要先进行水侧杂物清理（如凝汽器反冲洗），而后再胶球清洗，效果才会更好。当今较为广泛运用的是不停机高压冲洗凝汽器水侧，这项技术是值得推广的；可根据各自所需购置高压射流清洗机，选择符合的工作压力和喷头喷枪，达到运行中不停机单边清洗凝汽器的目的。随着传热技术的发展，水垢已日益成为强化传热的主要障碍之一，倘若仍坚持去强化两侧换热，那未必是好的途径，只有缩短清洗凝汽器的周期，才能取得传热性能的提高。另外在实际运行中，我们还应本着预防为主、防清结合的原则，如能防止污垢在管上集结或提高冷却水质量等，就可以省去清洗的麻烦。如采用静电水处理法处理或加大冷却水流动扰动强度，选取不易垢的材料等，这也是防止结垢的捷径。但这方面的技术有待进一步提高和推广。运行中真空严密性的检查和处理根据真空严密性差的主要原因和运行方面的经验，通常采用卤素检漏仪、氦质谱检漏仪或高位灌水，配合凝结水水质化验，终合查找各泄漏点不严处，并加以处理；如各泄漏点的补焊与泄漏铜管的堵塞，各管阀胀口等结合10/10面处喷涂一层环氧沥青或其他密封树脂堵漏，重新更换阀门的垫料、盘根及紧