最新论文RCCS除垢防垢及强化换热装置应用

1、RCCS除垢防垢及强化换热装置应用论文摘要：与凝汽器传统的物理或化学清洗方式比较，RCCS以其实时在线及强化换热的性能而优势明显。西固热电2330MW机组采用RCCS技术后，将能实现巨大的经济效益。1前言西固热电2330MW机组由于凝汽器结垢及堵塞、冷却塔面积不够等原因，造成凝汽器真空度较低，机组效率下降，其中因凝汽器结垢造成凝汽器端差较高（1#机组全年平均值在8.5，2#机组全年平均值在7.2左右）是造成凝汽器真空度较低的最主要的原因之一。采用RCCS技术，可以将1#及2#机组凝汽器端差常年保持在4-7的低水平，真空度提高1.5%-2%，机组煤耗下降3.1-5.1g/kw.h，年节省标煤量约

2、11200-15600吨。2 RCCS的技术特点及优势凝汽器实时在线清洗及强化换热系统（RCCS）是针对凝汽器换热效率低下问题的革新性技术，RCCS除垢防垢及强化换热的工作原理是：在凝汽器每根换热管内安装本装置，当机组运行时，无需外加动力，利用循环水自身的流速驱动本装置的旋转部件，长期在换热管内不停地快速旋转，改变管内水的层流为紊流状态，破坏水垢的形成机理，使水垢不能在管壁上滞留，在设计思想上摆脱了传统的被动清洗除垢概念，变被动除垢为主动防垢，同时强化换热，大幅度提高凝汽器的换热系数K值20%以上，达到优化真空降低煤耗的目的。2.1 RCCS工作机理冷却塔、循环水泵和凝汽器共同组成了汽轮机的冷

3、端系统。汽轮机冷端系统工作效率的高低直接影响到汽轮机真空的高低，也即直接影响机组的循环效率。其中，尤其以凝汽器水侧结垢或堵塞对冷端系统工作效率的影响较为突出。基于流体动力、强化换热及新材料方面的独有专利技术，凝汽器实时在线清洗及强化换热高性能系统装置，RCCS（Real-time online condenser cleaning & enhance heat transfer system）是英文名称的简称，RCCS？系统是火电机组凝汽器防垢阻垢及强化换热的革新性技术。通过本项目实施，可以有效改变汽轮机凝结器换热，提高机组真空，降低机组热耗。RCCS除垢防垢及强化换热的工作原理是：在凝汽器每

4、根换热管内安装本装置，当机组运行时，无需外加动力，利用循环水自身的流速驱动本装置的旋转部件，长期在换热管内不停地快速旋转（600-1200r/min），改变管内水的层流为紊流状态，破坏水垢的形成机理，在设计思想上摆脱了传统的被动清洗除垢概念，变被动除垢为主动防垢，同时强化换热，大幅度提高凝汽器的换热系数K值20%以上。这样的工作机理使得RCCS技术的优势彰显。与胶球清洗系统等传统方式比较，RCCS能大幅度降低凝汽器端差，从而有效提高凝汽器真空度，降低发电煤耗。RCCS具备以下突出性能：1、降低凝汽器端差3-6；2、实时在线除垢及强化换热，免人工及化学清洗，防止凝汽器损伤及腐蚀；3、安装方便，无

5、需改动凝汽器本体，安全可靠；4、设计寿命5年以上， 3年质量保证。5、高精度加工的螺旋结构，运行平稳，水阻小。6、特殊高分子材料配方，强度、韧性、耐候性、缺口敏感度等性能优良；材料密度与水密度非常接近，不漂浮，不下沉，使纽带能很好地沿着换热管轴心旋转；7、独特的流体动力结构特征，强化扰流，降低了生物粘泥在纽带上的附着力；8、高强度钢连接件，设计紧凑，摩擦系数低，使用寿命长；9、旋转部件采用独有特种陶瓷轴承专利技术，耐磨性能优良，旋转次数达50亿次。2.2 RCCS提高凝汽器真空2.2.1 RCCS维持换热管内壁高清洁系数凝汽器水侧结垢使换热管传热系数大幅下降。由于水垢的热导率很低，只有钢材的1

6、/301/200，因而急剧降低了凝汽器换热管的传热系数，导致凝汽器真空度下降。即使水垢厚度只有零点几毫米，对换热管传热系数也有重大影响。工程设计中清洁系数取0.85，大约相当于只考虑了0.1毫米厚度的水垢，在实际运行当中，凝汽器即使采取化学清洗后，若不采取有效措施，这样的清洁系数也只能维持不到25天。RCCS能使换热管的清洁系数维持在0.85以上的高水平，这对降低凝汽器端差非常有利。2.2.2 端差对凝汽器真空度的影响凝汽器真空度、排汽温度、汽轮机背压、凝汽器真空、过冷度等5个指标都是表达凝汽器设备运行经济性的同一个指标，只是表达方式不同、形态参数不同而已。排汽温度、凝汽器真空在机组运行中由热

7、工测量表计直接显示，为运行操作、调整提供证据；汽轮机背压是机组设计计算用参数；凝汽器真空度（含凝汽器真空）是汽轮机运行经济性的表述参数（指标），过冷度表示凝结水热量被循环水带走的热量多少。2.3 RCCS的比较技术优势凝汽器清洗的传统方法有胶球清洗、高压水清洗、毛刷清洗、化学清洗等。通过高压水枪、毛刷等设备工具对凝汽器冷却管中的水垢和泥渣进行清洗去除，必须停机、拆开凝汽器端盖，这种方法的清洗效果差、效率低、劳动强度大、除垢部位受限，而且，清洗后无法长期保持清洁。凝汽器在清洗过后25天内开始逐步重新结垢，并逐渐增加汽轮机能耗，最终使汽轮机长时间地处于较高能耗的状况。同时，经常性的机械清洗，会磨损

8、甚至磨穿换热管。胶球清洗装置能不停机在线清洗，是解决凝汽器污垢的较佳方法，但也存在两个显著的问题：一是收球率常常偏低，二是无法对所有的冷却管都进行清洗，即只能清洗凝汽器中心部位的水力特性较好的冷却管，而相当数量的冷却管则长期得不到清洗，且对硬垢去除效果不佳。 化学除垢可分酸性除垢和碱性除垢两种，方式有静泡法和循环法等，需要对垢物经过鉴别后，决定清除的方式。化学清洗对凝汽器换热管存在腐蚀和损伤延长， 因此，在阻垢防垢的机理上，RCCS与传统机械清洗或化学清洗比较有突出的优势。2.4 RCCS常规性能2.4.1 环境安全RCCS无毒，对水资源无害。RCCS的本体部分由特种高分子材料组成，在温度高于

9、350时发生降解，产生的降解物为二氧化碳、水及含氮化合物，对环境安全。RCCS连接件部分由特种钢材及高分子材料组成，能有效回收利用，保护环境。2.4.2 运行安全用于RCCS生产的特种高分子材料性能极佳，材料强度、韧性、耐候性、缺口敏感度等性能优良，不会发生断裂、水解等现象；材料密度与水非常接近，使扭带能很好地沿着换热管轴心旋转，从而保护了换热管壁的氧化膜。高强度连接件尺寸大于换热管内径，设计紧凑不脱落， 保证运行的绝对安全。2.4.3 机械载荷下的磨损性能纽带宽度 将型号为RCCS？ M/16/04（宽度16mm，厚度0.8mm，长度12m）的产品置于内径为18.8mm的不锈钢管、给定水流速

10、度达4m/s的环境下进行180天极限磨损性能测试。经过180天极限测试（转速达2500r/min，相当于正常工作状态5年的磨损量），扭带宽度仅减少0.35mm，单边磨损量0.18mm。将内置RCCS？的不锈钢管与不锈钢空管内壁运行前后比较，无明显变化，质量也相当。2.4.4 温度影响RCCS所用高分子材料耐热性能出色，刚性模量、缺口冲击度、抗蠕变性能等力学性能优异， 1.82Mpa下的热变形温度高达80，远远超出冷却循环水极限温度下长期使用的力学性能要求。2.5 RCCS实施可行性2.5.1 实施条件RCCS适宜于采用闭式循环冷却系统的火力发电厂，所有容量的机组均能应用。为保证RCCS的运行始

11、终处于最佳状态，安装RCCS后继续进行阻垢剂的正常使用。冷却水中不能有大的杂物及悬浮物，安装前仔细检查循环冷却水系统中的滤网是否有效，如有必要，应当考虑安装二次滤网装置，二次滤网过滤精度可根据水质状况确定。此外，安装RCCS前，需要对凝汽器进行人工机械清洗或化学清洗，确保换热管内壁光滑无垢，以免影响安装及效果。 RCCS强化传热装置对凝汽器循环冷却水流量没有特别要求，只要水流速度大于0.8m/s，即可正常旋转运行。但仍建议用户在冬季或负荷变动时将循环冷却水流量保持在正常流量的75%以上，这一方面降低污垢在整个循环冷却水系统中的沉积速度，也可使循环冷却水泵工作在经济运行工况。2.5.2 运行与维

12、护RCCS对机组容量、水质状况、凝汽器换热管径大小长短等有广泛的适应性。安装RCCS后，凝汽器水侧管壁会持续保持清洁，日常无需维护，只是由于循环滞留层会给RCCS本体带来缓慢结垢，其速率一般在安装RCCS前凝汽器管壁结垢速率的10%以下。若水质较好，只需要在计划中修时检查有无杂质堵塞即可；若水质比较差，尤其是水中粘泥含量较高时，利用机组检修间隙，每半年冲洗一次即可，维护工作量低。3运行数据分析及实施后经济效益计算3.1 项目概况本项目取2012年全年的运行数据为分析依据。综合现场调研，西固热电2330MW机组冷端系统存在以下问题：1、凝汽器结垢现象较严重，凝汽器端差值高，冬季可高达13.26；

13、2、冷却塔填料脱落损坏严重，容易引起凝汽器换热管堵塞及降低冷却塔冷却效率；3、冷却塔设计换热面积不够，造成1#、2#机组循环水入口水温偏高；上述问题，将直接导致凝汽器真空恶化，严重影响机组的经济运行，其中尤其是第1、2项对凝汽器真空影响最为显著。采用RCCS技术可大幅降低凝汽器端差及对经济运行的影响，并对冷端治理的其它环节提出建议。 1#机组凝汽器端差全年平均值高达8.47，且在凝汽器清洗后端差值较好，可低至4.4。但从凝汽器清洗后端差较低值到凝汽器端差大幅上升的时间较短，只有3个月左右的时间即快速恶化。因此可以判断，引起1#机组凝汽器端差恶化的主要原因在于水侧结垢及换热管堵塞等造成的换热系数

14、大幅下降。 2#机组凝汽器端差平均值高达7.16，且在凝汽器清洗后端差值较好，可低至2.33。但从凝汽器清洗后端差较低值到凝汽器端差大幅上升的时间较短，只有3个月左右的时间即快速恶化。因此可以判断，引起2#机组凝汽器端差恶化的主要原因在于水侧结垢及换热管堵塞等造成的换热系数大幅下降。3.2 RCCS降低凝汽器端差及提高真空度计算凝汽器真空度的影响因素很多，但所有的因素都反映在凝汽器循环水入口温度、凝汽器循环水温升、凝汽器端差等3个可定量分析的指标上。循环水入口温度/循环水温升/端差每上升1，即意味着汽轮机排汽温度上升1，凝汽器压力也相应上升。分析上述凝汽器运行数据中清洗前后的端差变化，结合现场

15、调研，可以判断西固热电2330MW机组凝汽器端差较高真空度较低的主要原因在于凝汽器水侧结垢。安装RCCS后，凝汽器水侧清洁系数将长期保持在0.85以上，且强化换热，凝汽器端差将持续保持在比刚清洗后的端差值还稍低的的低水平，即使考虑到一定的工程余量，1#机组凝汽器端差能持续保持在3.8以下（平均值），2#机组凝汽器端差能持续保持在2.67以下（平均值），凝汽器真空度大幅提高。查饱和蒸汽热力性质图表，可得到不同温度区间时饱和温度每上升1时对应的饱和压力增加值，凝汽器端差每上升1时凝汽器压力增加值。凝汽器端差对凝汽器压力即汽轮机背压的影响。当排汽温度45时，端差每下降1，排汽压力将降低0.52-0.

16、94Kpa。考虑到安装RCCS后冷却循环水量减少3-5%，取上限值，计算出相应排汽温度，查饱和水蒸气曲线得对应的饱和压力差值，即凝汽器背压。1#及2#机组安装RCCS后各机组冷端全年运行平均数据如根据汽轮机背压热耗修正曲线及水蒸汽热力性质表，取1#、2#机组的煤耗为295g/kw.h，参照2012年1月-10月的运行数据，对1#、2#机组安装RCCS后每月节省标煤量进行计算。排汽温度 ts=安装前排汽温度-（安装前端差-安装后端差）+安装后循环水温升上升值背压=排汽温度对应的饱和压力，查水蒸汽热力性质表可得降低热耗系数=安装前热耗修正系数-安装后热耗修正系数节约煤耗=降低热耗修正系数机组煤耗（295g/kw.h）月节煤量=节约煤耗机组月发电机4、结论1#机组实施RCCS后，凝汽器端差平均值将保持在3-5的低水平，全年将节省标煤6000吨左右。2#机组实施RCCS后，凝汽器端差平均值将保持在2-4的低水平，全年将节省标煤6800吨左右。与凝汽器传统的物理或化学清洗方式比较，RCCS以其实时在线及强化换热的性能而优势明显。西固热电2330MW机组采用RCC