RCCS強化換熱裝置冷凝器強化換熱技術(shù)

1、rccs強化換熱裝置概述：汽輪機是火電廠的重要設(shè)備，通過汽輪機，蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機械能，為發(fā)電機發(fā)電提供動力。凝汽器是汽輪機的附屬設(shè)備，在凝汽器里汽輪機排汽轉(zhuǎn)化為凝結(jié)水，體積縮小，壓力降低，汽輪機進出蒸汽焓差增大，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。凝汽器是一個表面式換熱器，在殼程里流動的是汽輪機排汽和凝結(jié)水，管程里流動的是冷卻水。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)垢的問題，凝汽器也不例外。凝汽器銅管內(nèi)壁結(jié)垢會嚴(yán)重影響換熱效果，大大降低系統(tǒng)

2、的熱經(jīng)濟性。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)來說主要是發(fā)電汽耗增加，煤耗增加，經(jīng)濟效益下降。水垢的形成：（摘自火電節(jié)能技術(shù)文獻）汽輪機組運行時必須有大量的冷卻水通過凝汽器來冷卻汽輪機排汽，循環(huán)冷卻水的水溫在1535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（hco3）2= caco3+co2+h2o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)水溫又適合藻類和微生物繁殖生長，脫落下的藻類易發(fā)生粘垢，致

3、使循環(huán)冷卻水水質(zhì)不斷惡化。循環(huán)水在凝汽器銅管內(nèi)流動，吸收大量的熱量，保證了汽輪機正常運行。根據(jù)流體力學(xué)原理，液體在管道內(nèi)流動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caco3和粘垢最易滯留在管內(nèi)壁上，形成水垢。水垢的危害：（摘自火電節(jié)能技術(shù)文獻）1、凝汽器管內(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)重時要降低發(fā)電負荷或停機清洗。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，傳熱系數(shù)平均下降51%，設(shè)備運行效率下降50%，而形成水垢的時間僅25天。如此短的積垢時間和低傳熱效率，導(dǎo)致凝汽器長期處在低效率中運行。2、增加了冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的水流阻

4、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，按照不同汽輪機的試驗資料，真空度每降低1%，汽耗增加11.5%,當(dāng)蒸汽流量不變，將降低汽輪機組的出力。據(jù)有關(guān)資料介紹，水冷設(shè)備換熱器中水垢厚度為2.16mm時，傳熱系數(shù)平均下降51%，設(shè)備運行效率下降50%，而形成水垢的時間僅25天。凝汽器結(jié)垢對真空度的影響機組容量(mw)水垢厚度(mm)真空降低(kpa)真空度降低(%)汽耗增加（%）1001.22.026.7 33.33 53 7.5500.81.220.0 40.02 42 6注：真空度降低1%，汽耗增加11.5%,

5、當(dāng)蒸汽量不夠，降低汽輪機出力12%。4、水垢的附著，特別是粘泥的附著，會在附著物下部發(fā)生局部腐蝕甚至破裂和穿孔。水垢的附著凝汽器管會導(dǎo)致銅管堵塞，嚴(yán)重影響設(shè)備運行。5、凝汽器管的損壞會造成凝汽器的嚴(yán)重泄露，情況嚴(yán)重或處理不當(dāng)會造成鍋爐水冷壁管的爆破，嚴(yán)重危及鍋爐的安全運行。rccs裝置原理：（整理）在凝汽器內(nèi)安裝本裝置后，當(dāng)汽輪機組運行時，無需外加動力，利用水的流速驅(qū)動本裝置的旋轉(zhuǎn)部件長期在銅管內(nèi)不停地快速旋轉(zhuǎn)，改變管內(nèi)水的流動狀態(tài)，強化換熱。同時，破壞水垢和粘泥的形成機理，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：采用高分子聚合材料制成，耐溫0t100，自潤滑，耐酸堿腐蝕，耐

6、磨，抗老化，其密度與水的密度相近，能較好地浮動在管的中心部位，在運行時可避免與金屬的硬摩擦，使管內(nèi)除垢均勻化，同時還保護了金屬表面的氧化膜，較好地解決了冷卻管的使用壽命。適用范圍：（火電一般采用開式或閉式系統(tǒng))所有的開式循環(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)電經(jīng)濟效益。裝置作用：1、強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)長期干凈無垢，無需清洗，提高設(shè)備壽命及有效運行時間。3、減緩垢下腐蝕，延長凝汽器換熱管使用壽命。4、減少發(fā)電汽耗0.1kg/kwh及以上,減少補充水量50左右，減少加藥量50左右。（摘自火電節(jié)能技

7、術(shù)文獻）安裝、運行注意事項：1、在安裝技術(shù)改造產(chǎn)品前甲方必須對凝汽器銅管進行徹底清洗，以免因存留水垢損壞改造裝置和影響改造運行效果。2、凝汽器的循環(huán)水中無塑料袋，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，更不能突然停止加藥。具體的加藥量和循環(huán)水水質(zhì)要在運行中摸索，循序漸進，以機組整體經(jīng)濟效益最大為依據(jù)。4、循環(huán)水量盡量維持在額定量，裝置的自清洗和強化換熱效果會更好，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)濟效益遠大于因加大循環(huán)水量而增加的泵耗。5、定期檢查各級濾網(wǎng)，及時清除雜物，減小流動阻力，保證循環(huán)水水質(zhì)。改造前：凝

8、汽器管內(nèi)冷卻水的流動呈現(xiàn)層流狀態(tài)，中心區(qū)流速最大，管壁由于水的張力形成水阻，流速幾乎為零。改造后：凝汽器銅管內(nèi)壁水的流動呈現(xiàn)紊流狀態(tài)，強化換熱的同時，延緩和減輕了管壁的結(jié)垢。備注：以上結(jié)論摘自流體力學(xué)。裝置原理圖（網(wǎng)絡(luò)下載）rccs和膠球清洗裝置的比較 膠球清洗裝置的運行是人為控制的，是定期進行的。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），使膠球的運動呈現(xiàn)概率性和習(xí)慣性，有的銅管長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能為力，反而會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有在線強化換熱的能力，不能大幅度提高凝汽器的換

9、熱效果，充其量只能使凝汽器的換熱效果達到銅管為光管時的狀態(tài)。自動除垢強化換熱裝置是在凝汽器每根銅管里安裝，在線連續(xù)清洗和強化換熱，保證了銅管始終干凈無垢，大大增強了銅管內(nèi)壁對流換熱能力，使凝汽器整體換熱效果增強，遠高于銅管為光管時狀態(tài)，即設(shè)計狀態(tài)。自動除垢強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，免除頭疼的停機人工清洗，持續(xù)經(jīng)濟效益巨大，是當(dāng)前取代膠球清洗裝置的最佳產(chǎn)品。 凝汽器強化換熱裝置與其它清洗方式的比較清洗方式自動除垢強化換熱裝置膠球清洗化學(xué)清洗高壓水槍機械清洗在線除垢能力強弱無無無在線強化換熱強無無無無保護氧化膜是是否是否腐蝕銅管減緩腐蝕腐

10、蝕腐蝕腐蝕維持效果時效長較長短短短需要外力否否是是是發(fā)電負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小阻垢劑量減少50持續(xù)持續(xù)持續(xù)持續(xù)補充水量減少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)缺點優(yōu) 點缺 點反沖洗操作方便，安全可靠，可不停機清洗僅沖掉泥沙、生物黏泥等松軟物質(zhì)，對硬垢無能為力加阻垢緩蝕劑通過化學(xué)吸附，阻止結(jié)晶成長或抑制晶體析出原水水質(zhì)對阻垢效果影響較大，需要經(jīng)常添加阻垢緩蝕劑，加強排污，費用較高人工機械清洗不產(chǎn)生化學(xué)廢液。需停機清洗。勞動強度大，清洗不徹底高壓水槍清洗對銅管損傷小，安全可靠需停機清洗，僅沖掉

11、泥沙、生物黏泥等松軟物質(zhì)，對硬垢無能為力膠球清洗不停機清洗，效果較好需外加設(shè)備和動力，收球率低，無法去處鈣、鎂硬垢，沉積物垢下腐蝕嚴(yán)重化學(xué)清洗清洗徹底，結(jié)合高壓水槍可除去生物黏泥鈣、鎂硬垢對銅管造成腐蝕破壞，周期長，需鍍膜，費用高，化學(xué)廢液污染環(huán)境自動除垢強化換熱裝置運行安全，強烈擾動層流邊界層，既能防止污垢形成，又能強化換熱成本略高于膠球清洗裝置備注：以上文獻摘自網(wǎng)絡(luò)。熱 力 性 能 試 驗 報 告1 項目來源xx電力有限公司1#機組在xx年xx月份的技改中，對凝汽器進行了改造，安裝了xx強化換熱裝置。為評價1#機組凝汽器自清洗強化換熱裝置的運行效果，為機組運行提供依據(jù)，xxx電力有限公司對

12、x#汽輪機組進行熱力性能試驗及凝汽器性能試驗。2 試驗?zāi)康膽?yīng)xx公司要求，對x#汽輪機組進行熱力性能試驗及凝汽器性能試驗，測取有關(guān)熱力參數(shù)及循環(huán)水系統(tǒng)的主要運行參數(shù)，評價凝汽器改造的效果，為機組經(jīng)濟運行提供依據(jù)。3 設(shè)備概述3.1汽輪機技術(shù)規(guī)范c60-8.83/1.27汽輪機主要技術(shù)規(guī)范：調(diào)節(jié)方式：噴嘴調(diào)節(jié) 額定功率：-mw最大功率：-mw主蒸汽流量：-t/h主蒸汽壓力：-mpa主蒸汽溫度：-工業(yè)抽汽壓力：- mpa設(shè)計背壓：- mpa設(shè)計冷卻進口水溫：-給水溫度：-額定工業(yè)抽汽量：-汽耗（抽/冷）：-/-/kwh熱耗（抽/冷）：-/-kj/kwh3.2凝汽器技術(shù)規(guī)范 凝汽器為對分、雙道制、表

13、面式結(jié)構(gòu)，冷卻水從下部的兩個接管口流入前水室，流經(jīng)第一道的銅管進入后水室，轉(zhuǎn)折后，經(jīng)過第二道銅管進入前水室上部排出凝汽器。其主要技術(shù)參數(shù)如下：型號：-型型式：單殼體雙流程冷卻面積：-m2冷卻水流量：-m3/h冷卻水溫度：-銅管尺寸：-mm銅管根數(shù)：-3.3試驗結(jié)果的計算 t：循環(huán)水進出水溫差 t：凝汽器端差a：凝汽器換熱面積-m2x#凝汽器技改前1#機組xx年x月xx日1:0024:00抽汽回?zé)徇\行工況平均功率n=-kw主蒸汽流量g1=-t/h凝結(jié)水流量d2=-t/h排汽溫度tc=- 表計真空=-mpa（排汽溫度對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)真空=-mpa） 循環(huán)水進水溫度t1=- 出水溫度t2=-凝汽器端差t=-

14、 抽汽發(fā)電汽耗=-/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)水實際流量為d：d-*-/-循環(huán)水吸熱量q:qd*（h2-h1）循環(huán)水進出水對數(shù)平均溫度：tm t/ln(1+t/tm)由凝汽器的熱量傳遞公式q=katm可知凝汽器傳熱系數(shù)k：kq/a/tm kw/(m2.) w/(m2.)x#凝汽器改造后1#機組xx年x月x日10:1010:45純凝回?zé)徇\行工況測試平均功率n=-kw主蒸汽流量g1=-t/h凝結(jié)水流量d2=-t/h排汽溫度tc=- 表計真空=-mpa（排汽溫度對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)真空=-mpa） 循環(huán)水進水溫度t1=- 出水溫度t2=-凝汽器端差t=- 純凝發(fā)電汽耗=-

15、kg/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)水實際流量為d：d-循環(huán)水吸熱量q:q-循環(huán)水進出水對數(shù)平均溫度：tm t/ln(1+t/tm)由凝汽器的熱量傳遞公式q=katm可知改造后的凝汽器傳熱系數(shù)k：kq/a/tm4、結(jié)論1#凝汽器改造前：平均端差為-,傳熱系數(shù)平均為- w/(m2.),抽汽工況下發(fā)電汽耗平均為-/kwh。1#凝汽器改造后：平均端差為-,傳熱系數(shù)平均為- w/(m2.),純凝工況下發(fā)電汽耗平均為-kg/kwh。改造后傳熱系數(shù)提高了- w/(m2.)，端差下降了-，純凝工況下實際發(fā)電汽耗好于純凝工況下設(shè)計發(fā)電汽耗-kg/kwh（設(shè)計參數(shù)為進水20，

16、循環(huán)水量為額定水量等）。綜上所述，x#凝汽器安裝自清洗強化換熱裝置后運行效果明顯，改造是成功的。x#凝汽器技改前運行24小時參數(shù)表2006-5-12改造前時間功率主汽壓力流量真空排汽排汽溫度端差凝結(jié)水循環(huán)水凝結(jié)水流量汽耗率#1#2小計對應(yīng)真空溫度入口出口（南）出口（北）溫升t萬kwmpat/hmpampat/hkg/kwh備注：每小時記錄一次上述參數(shù) x#凝汽器技改后運行24小時參數(shù)表2006-7-18改造后時間功率主汽壓力流量真空排汽排汽溫度端差凝結(jié)水循環(huán)水#1#2小計對應(yīng)真空溫度入口出口（南）t萬kwmpat/hmpampa備注：每小時記錄一次上述參數(shù)以上摘自電廠運行記錄格式，公式摘自熱力

17、計算。郎肯循環(huán)t- 溫度s- 熵關(guān)于水阻：（摘自網(wǎng)絡(luò)）備注：1、 冷卻水的流速一般為1-3ms，水阻大，造成冷卻水量下降，影響冷凝器的熱交換作用。為克服水阻，需加大冷卻水的流速。不過，過大的流速易對冷卻水管管壁造成磨損。（摘自制冷技術(shù)）關(guān)于熱力學(xué)第一、第二定律熱力學(xué)第一定律（焓）能量可以由一種形式變?yōu)榱硪环N形式，但其總量既不能增加也不會減少，是恒定的。二十世紀(jì)初愛因斯坦發(fā)現(xiàn)能量和質(zhì)量可以互變后，此定律改為能質(zhì)守恒定律。這個定律應(yīng)用到熱力學(xué)上，就是熱力學(xué)第一定律。這一定律指出物質(zhì)和能量既不能被消滅也不能被創(chuàng)造，一度曾被無神論當(dāng)作宇宙永恒的根據(jù)。熱力學(xué)第二定律（熵）分子有規(guī)則運動的機械能可以完全轉(zhuǎn)化為分子無規(guī)則運動的熱能；熱能卻不能完全轉(zhuǎn)化為機械能。此定律的一種常用的表達方式是，每一個自發(fā)的物理或化學(xué)過程總是向著熵（entropy）增高的方向發(fā)展。熵是一種不能轉(zhuǎn)化為功的熱能。熵的改變量等于熱量的改變量除以絕對溫度。高、低溫度各自集中時，熵值很低；溫度均勻擴散時，熵值增高。物體有秩序時，熵值低；物體無序時，熵值便增高。冷凝器強化換熱技術(shù)最早出現(xiàn)在2002年左右（處于理論階