凝汽器螺旋紐帶

凝汽器螺旋紐帶第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日公司簡介人類社會進入二十一世紀，能源與環(huán)保問題被各國政府和全社會提到了前所未有的高度，引起了廣泛關注和高度重視。社會的迫切需求為我們開展的節(jié)能環(huán)保事業(yè)提供了廣闊的舞臺。西安輸力強新技術有限公司以社會需求為己任，大力開展節(jié)能環(huán)保新技術和新產品的科研開發(fā)及推廣應用，為廣大用戶解決生產中的實際問題，為企業(yè)的節(jié)能減排工作提供技術支持。公司技術力量雄厚，實踐經(jīng)驗豐富，擁有多項具有自主知識產權的國家專利和其它非專利技術，這些技術都是針對我國能源系統(tǒng)的狀況經(jīng)過長期實踐摸索出來的，具有投資小、安裝簡單、工藝簡便、維護量小、回收期短等特點，非常適合企業(yè)進行節(jié)能環(huán)保技術改造方面的需要。公司本著“誠實守信、開拓創(chuàng)新”的經(jīng)營理念，與廣大客戶開展愉快合作，實現(xiàn)雙贏的目標，使我們事業(yè)的舞臺更加寬廣。第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日為順應國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，努力創(chuàng)建節(jié)約型社會，西安輸力強新技術有限公司始終以企業(yè)的節(jié)能降耗工作為己任，憑借自身科技優(yōu)勢，研發(fā)出適用于火電廠汽輪機發(fā)電系統(tǒng)節(jié)能增效的最新科研成果“凝汽器自動除垢強化換熱裝置”（專利號ZL200320102949.X）。第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

1、提高凝汽器效率的理論分析我國的火力發(fā)電機組發(fā)電量占全部發(fā)電量的70%左右，其中凝汽式（包括抽凝機組）發(fā)電機組占有絕對比例。火力發(fā)電廠發(fā)電系統(tǒng)是在鍋爐中通過燃燒石化燃料產生蒸汽，利用蒸汽推動汽輪機作功，帶動發(fā)電機發(fā)電的系統(tǒng)。汽輪機排汽幾乎全部在凝汽器中凝結成水，送入鍋爐得到循環(huán)利用。凝汽器的換熱性能好壞，直接決定了汽輪機發(fā)電效率高低。大型火力發(fā)電廠各項熱損失大約為：汽輪機排汽熱損失50.5%，鍋爐熱損失8%，汽輪機機械損失0.5%，發(fā)電機損失0.5%，管道熱損失0.5%，總熱損失60%，全廠熱效率40%左右。由上可見，發(fā)電廠的熱損失主要集中在汽輪機排汽熱損失上。鍋爐熱損失等只占極小的比例，減少的余地不大，主要因素是汽輪機排汽熱損失，占全廠總熱損失的50%左右，提高熱效率的潛力巨大。第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日發(fā)電廠各項熱損失構成如下圖鍋爐管道汽機排汽汽機排汽發(fā)電機第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日火力發(fā)電廠的熱力循環(huán)圖-朗肯循環(huán)示意圖3214S0T56改造前改造后第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日上圖中：4-5-6-1為水在鍋爐中定壓加熱、汽化和過熱過程；1-2為蒸汽在汽輪機中定熵膨脹做功過程；2-3為蒸汽在凝汽器中定壓凝結放熱過程；3-4為凝結水經(jīng)給水泵等熵壓縮后進入鍋爐。圖中實線表示系統(tǒng)在設計狀況下運行，系統(tǒng)效率較高。實際運行中的每一臺機組凝汽器或多或少都有一定厚度的污垢，使凝汽器換熱性能降低，虛線表示系統(tǒng)實際運行狀態(tài)，凝汽器附著粘泥后換熱性能不好導致汽輪機排汽溫度升高，凝結溫度升高，蒸汽在汽輪機中做功減少，系統(tǒng)效率下降。實線表示凝汽器改造后運行狀態(tài)。第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日層流底層和污垢對凝汽器換熱的影響：黃銅換熱管的熱導率為69W/mK，不銹鋼管和鈦管的熱導率更小，水垢的熱導率僅為0.45W/mK，試驗表明，1mm厚的水垢能使換熱管的傳熱系數(shù)降低50%左右。蒸汽的熱量很難穿過水垢傳給冷卻水，導致?lián)Q熱管溫度升高，使得凝汽器端差增大、真空降低，機組熱經(jīng)濟性降低。文獻表明：凝汽器真空降低1%，汽耗增加1～1.5%。層流邊界層是貼附管壁的一個薄層，流速非常緩慢，水中的CaCO3等污垢最易在此滯留并最終在管內壁上形成污垢；污垢的導熱系數(shù)很小，同樣會大大地增加傳熱熱阻，造成傳熱系數(shù)降低。傳熱系數(shù)降低會使循環(huán)冷卻水吸熱不良，減緩了排汽的凝結速度，致使排汽壓力、排汽溫度升高，而排汽溫度的升高又導致有更多的熱量需要冷卻水帶走，從而使循環(huán)冷卻水溫度很快升高。冷卻水溫度升高更不利于換熱，進一步降低凝汽器真空，形成惡性循環(huán)。第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日二、污垢的形成及對凝汽器運行的危害1、污垢（水垢和粘泥的混合物）的形成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15℃—35℃之間，適宜藻類和微生物繁殖。大量的水分被蒸發(fā)，而補充水中又含有雜質和鹽類化物，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碳酸鹽水垢的產生嚴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，脫落下的藻類易附著在換熱管壁，致使循環(huán)冷卻水質不斷惡化。第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日冷卻水換熱示意圖如下第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日無擾動換熱形成冷芯示意圖第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日2、污垢對凝汽器運行的危害1、凝汽器換熱管內壁形成水垢后，換熱效果下降，導致真空下降，能耗上升，嚴重時要降低發(fā)電負荷或停機清洗。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。2、由于水垢的熱導率很低，因而急劇降低了凝汽器的傳熱系數(shù)，導致凝汽器真空降低，按照不同汽輪機的試驗資料，真空度每降低1%，汽耗增加1～1.5%，當蒸汽流量不變，將降低汽輪機組的出力。3、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。4、水垢的附著凝汽器換熱管會導致?lián)Q熱管堵塞，嚴重影響設備運行。5、凝汽器換熱管的損壞會造成凝汽器的嚴重泄露，情況嚴重或處理不當會造成鍋爐鍋爐水冷壁管的爆破，嚴重危及鍋爐的安全運行。第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日凝汽器清洗現(xiàn)場第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日三、凝汽器自動除垢強化換熱裝置原理及作用1、裝置原理本裝置無須對凝汽器本體作任何改動，凝汽器投入運行后，本裝置的轉動部分—螺旋紐帶在冷卻水流動能帶動下，產生高速旋轉。轉動的側刃帶動水流對換熱管壁作用以周向的剪切力刮掃，使粘泥和成垢物質不能附著在管壁，對管壁有很好的防垢保潔作用，使得管壁光亮如新。在螺旋紐帶導流下，冷卻水呈螺旋線流動，對流換熱時間延長，換熱能力提高。螺旋紐帶的高速旋轉，其側刃對近管壁的邊界滯流層產生有效的擾動，層流邊界層被消減，紊流層擴大，拋物線式換熱現(xiàn)象消除，從而使裝置有一定的傳熱強化作用。經(jīng)部分電廠使用證明，該裝置節(jié)能增效的經(jīng)濟效益十分顯著。第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日換熱管第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日2、裝置作用1）強化凝汽器換熱管水側換熱效果（提高真空，降低端差）。2）保持凝汽器換熱管內長期干凈無垢，無需清洗，提高設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及以上或同樣蒸汽流量下增加發(fā)電量2%～8%。3、裝置特點：采用高分子聚合材料制成，耐溫0℃≤T≤100℃，自潤滑，耐酸堿腐蝕，耐磨，抗老化，其密度與水的密度相近，能較好地浮動在管的中心部位，在運行時可避免與金屬的硬摩擦，使管內除垢均勻化，同時還保護了金屬表面的氧化膜，較好地解決了換熱管的使用壽命。第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日四、凝汽器自動除垢強化換熱裝置的安裝維護1、裝置安裝自動除垢強化換熱裝置安裝簡單，不需對凝汽器本體作任何改動。凝汽器換熱管在安裝本裝置前必須清洗干凈，否則不能安裝。干凈的標準是安裝時螺旋紐帶穿入順暢，轉動輕盈無卡澀感。我公司可以提供清洗技術指導。凝汽器換熱管清洗干凈后，用手把裝置紐帶部分插入管內，在換熱管進口端用手將支架固定住即可，換熱管出水端螺旋紐帶為自由活動方式，沒有任何固定部件。第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日五、其它1、適用范圍所有的開式循環(huán)和直流冷卻系統(tǒng)，所有類型的凝汽器換熱管如換熱管、不銹鋼管、鈦管都能安裝本裝置，解決凝汽器的結垢和換熱效率低下的難題，大幅度提高發(fā)電經(jīng)濟效益。安裝前必須保證冷卻水系統(tǒng)干凈無雜物，否則會影響本裝置的正常運行，導致凝汽器改造效果不理想，責任不明。我公司可以提供解決方案。安裝后采取措施保證真空系統(tǒng)嚴密性合格，以免過大的空氣存量影響改造后凝汽器運行參數(shù)。2、使用壽命及質量保證本裝置設計使用壽命5年，質保期為1年，質保期內出現(xiàn)產品質量問題免費更換。第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日3、凝汽器改造經(jīng)濟效益計算舉例：某200MW抽凝機組年運行5000小時，上網(wǎng)電價0.3元/KWh，標煤價格為500元/噸，高壓蒸汽價格為100元/噸，改造后發(fā)電汽耗降低了0.1kg/kwh，煤耗降低了6g/kwh，改造后機組在同等蒸汽流量下增加發(fā)電量2%。1）以同等蒸汽流量下增加發(fā)電量計算改造經(jīng)濟效益200000*2%*5000*0.3=600萬元/年2）以改造前后減少煤耗計算改造經(jīng)濟效益200000*6*5000*500/1000/1000=300萬元/年上面兩種計算方法得出的經(jīng)濟效益不一致，是因為煤和電的附加值不一致，即從煤轉化為蒸汽再轉化為電能的過程中能量損失和折舊不斷加大，蒸汽轉化為電的效率要小于50%，還沒有計算人工、介質、折舊等項。一般采用第一種計算方法計算改造經(jīng)濟效益比較公允。以上沒有計算凝汽器改造后的節(jié)約補充水、節(jié)省廠用電、節(jié)省加藥量等經(jīng)濟效益。第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日4、本裝置對冷卻水系統(tǒng)的阻力影響安裝本裝置后，在循環(huán)水量不變的情況下，循環(huán)水阻力會上升，但在循環(huán)水系統(tǒng)正常運行允許的范圍內。因為本裝置在換熱管內占有一定的通流截面積，并需要一定的流動能量。固定支架進入換熱管的長度為15mm，壁厚為1mm，旋轉軸的直徑為5mm,支架和旋轉軸總的影響流通面積較小。由于支架進入換熱管的長度僅為15mm，而不是換熱管整個長度，因此其節(jié)流造成的局部阻力較小，大概為200Pa左右。紐帶是隨水流自由活動的，沿程阻力也不大，大概400～500Pa／米，冷卻水流速大，阻力取大值。體現(xiàn)在冷卻水進口水壓有所升高，但完全在設備和工藝的允許范圍內。本裝置對冷卻水的水阻影響比換熱管壁結有0.2mm污垢的影響還要小，但安裝本裝置后端差明顯降低，真空明顯升高，機組經(jīng)濟效益明顯提高。安裝使用本裝置的用戶反映安裝本裝置前后循環(huán)水泵的功率沒有升高，反而在電流方面有所降低。第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日5、本裝置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。由于凝汽器本體結構的先天性（如局部渦流、流速不均、換熱管管徑不一等），使膠球的運動呈現(xiàn)概率性和習慣性，有的換熱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。膠球對硬垢無能為力，反而會使膠球卡塞在換熱管里，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熱效果，充其量只能使凝汽器的換熱效果達到換熱管為光管時的狀態(tài)。50MW以下機組鮮有膠球清洗裝置成功運行案例。螺旋紐帶裝置是在凝汽器每根換熱管里安裝，在線連續(xù)清洗和強化換熱，保證了換熱管始終干凈無垢，大大增強了換熱管內壁對流換熱能力，使凝汽器整體換熱效果增強，遠高于