凝汽器螺旋纽带

凝汽器螺旋纽带第一页，共三十页，编辑于2023年，星期日公司简介人类社会进入二十一世纪，能源与环保问题被各国政府和全社会提到了前所未有的高度，引起了广泛关注和高度重视。社会的迫切需求为我们开展的节能环保事业提供了广阔的舞台。西安输力强新技术有限公司以社会需求为己任，大力开展节能环保新技术和新产品的科研开发及推广应用，为广大用户解决生产中的实际问题，为企业的节能减排工作提供技术支持。公司技术力量雄厚，实践经验丰富，拥有多项具有自主知识产权的国家专利和其它非专利技术，这些技术都是针对我国能源系统的状况经过长期实践摸索出来的，具有投资小、安装简单、工艺简便、维护量小、回收期短等特点，非常适合企业进行节能环保技术改造方面的需要。公司本着“诚实守信、开拓创新”的经营理念，与广大客户开展愉快合作，实现双赢的目标，使我们事业的舞台更加宽广。第二页，共三十页，编辑于2023年，星期日为顺应国家可持续发展战略，努力创建节约型社会，西安输力强新技术有限公司始终以企业的节能降耗工作为己任，凭借自身科技优势，研发出适用于火电厂汽轮机发电系统节能增效的最新科研成果“凝汽器自动除垢强化换热装置”（专利号ZL200320102949.X）。第三页，共三十页，编辑于2023年，星期日

1、提高凝汽器效率的理论分析我国的火力发电机组发电量占全部发电量的70%左右，其中凝汽式（包括抽凝机组）发电机组占有绝对比例。火力发电厂发电系统是在锅炉中通过燃烧石化燃料产生蒸汽，利用蒸汽推动汽轮机作功，带动发电机发电的系统。汽轮机排汽几乎全部在凝汽器中凝结成水，送入锅炉得到循环利用。凝汽器的换热性能好坏，直接决定了汽轮机发电效率高低。大型火力发电厂各项热损失大约为：汽轮机排汽热损失50.5%，锅炉热损失8%，汽轮机机械损失0.5%，发电机损失0.5%，管道热损失0.5%，总热损失60%，全厂热效率40%左右。由上可见，发电厂的热损失主要集中在汽轮机排汽热损失上。锅炉热损失等只占极小的比例，减少的余地不大，主要因素是汽轮机排汽热损失，占全厂总热损失的50%左右，提高热效率的潜力巨大。第四页，共三十页，编辑于2023年，星期日发电厂各项热损失构成如下图锅炉管道汽机排汽汽机排汽发电机第五页，共三十页，编辑于2023年，星期日火力发电厂的热力循环图-朗肯循环示意图3214S0T56改造前改造后第六页，共三十页，编辑于2023年，星期日上图中：4-5-6-1为水在锅炉中定压加热、汽化和过热过程；1-2为蒸汽在汽轮机中定熵膨胀做功过程；2-3为蒸汽在凝汽器中定压凝结放热过程；3-4为凝结水经给水泵等熵压缩后进入锅炉。图中实线表示系统在设计状况下运行，系统效率较高。实际运行中的每一台机组凝汽器或多或少都有一定厚度的污垢，使凝汽器换热性能降低，虚线表示系统实际运行状态，凝汽器附着粘泥后换热性能不好导致汽轮机排汽温度升高，凝结温度升高，蒸汽在汽轮机中做功减少，系统效率下降。实线表示凝汽器改造后运行状态。第七页，共三十页，编辑于2023年，星期日层流底层和污垢对凝汽器换热的影响：黄铜换热管的热导率为69W/mK，不锈钢管和钛管的热导率更小，水垢的热导率仅为0.45W/mK，试验表明，1mm厚的水垢能使换热管的传热系数降低50%左右。蒸汽的热量很难穿过水垢传给冷却水，导致换热管温度升高，使得凝汽器端差增大、真空降低，机组热经济性降低。文献表明：凝汽器真空降低1%，汽耗增加1～1.5%。层流边界层是贴附管壁的一个薄层，流速非常缓慢，水中的CaCO3等污垢最易在此滞留并最终在管内壁上形成污垢；污垢的导热系数很小，同样会大大地增加传热热阻，造成传热系数降低。传热系数降低会使循环冷却水吸热不良，减缓了排汽的凝结速度，致使排汽压力、排汽温度升高，而排汽温度的升高又导致有更多的热量需要冷却水带走，从而使循环冷却水温度很快升高。冷却水温度升高更不利于换热，进一步降低凝汽器真空，形成恶性循环。第八页，共三十页，编辑于2023年，星期日二、污垢的形成及对凝汽器运行的危害1、污垢（水垢和粘泥的混合物）的形成汽轮机组运行时必须有大量的冷却水通过凝汽器来冷却汽轮机排汽，循环冷却水的水温在15℃—35℃之间，适宜藻类和微生物繁殖。大量的水分被蒸发，而补充水中又含有杂质和盐类化物，冷却水的盐类不断浓缩，水中的碳酸氢钙浓度越来越高，游离CO2却不断挥发，使Ca（HCO3）2分解为CaCO3而析出形成水垢： Ca（HCO3）2=CaCO3↓+CO2↑+H2O碳酸盐水垢的产生严重影响了金属的传热效果，循环水温又适合藻类和微生物繁殖生长，脱落下的藻类易附着在换热管壁，致使循环冷却水质不断恶化。第九页，共三十页，编辑于2023年，星期日冷却水换热示意图如下第十页，共三十页，编辑于2023年，星期日无扰动换热形成冷芯示意图第十一页，共三十页，编辑于2023年，星期日2、污垢对凝汽器运行的危害1、凝汽器换热管内壁形成水垢后，换热效果下降，导致真空下降，能耗上升，严重时要降低发电负荷或停机清洗。增加了冷却循环水系统的水流阻力，降低了冷却水的流量，增加了循环水泵的能耗。2、由于水垢的热导率很低，因而急剧降低了凝汽器的传热系数，导致凝汽器真空降低，按照不同汽轮机的试验资料，真空度每降低1%，汽耗增加1～1.5%，当蒸汽流量不变，将降低汽轮机组的出力。3、水垢的附着，特别是粘泥的附着，会在附着物下部发生局部腐蚀甚至破裂和穿孔。4、水垢的附着凝汽器换热管会导致换热管堵塞，严重影响设备运行。5、凝汽器换热管的损坏会造成凝汽器的严重泄露，情况严重或处理不当会造成锅炉锅炉水冷壁管的爆破，严重危及锅炉的安全运行。第十二页，共三十页，编辑于2023年，星期日凝汽器清洗现场第十三页，共三十页，编辑于2023年，星期日三、凝汽器自动除垢强化换热装置原理及作用1、装置原理本装置无须对凝汽器本体作任何改动，凝汽器投入运行后，本装置的转动部分—螺旋纽带在冷却水流动能带动下，产生高速旋转。转动的侧刃带动水流对换热管壁作用以周向的剪切力刮扫，使粘泥和成垢物质不能附着在管壁，对管壁有很好的防垢保洁作用，使得管壁光亮如新。在螺旋纽带导流下，冷却水呈螺旋线流动，对流换热时间延长，换热能力提高。螺旋纽带的高速旋转，其侧刃对近管壁的边界滞流层产生有效的扰动，层流边界层被消减，紊流层扩大，抛物线式换热现象消除，从而使装置有一定的传热强化作用。经部分电厂使用证明，该装置节能增效的经济效益十分显著。第十四页，共三十页，编辑于2023年，星期日第十五页，共三十页，编辑于2023年，星期日换热管第十六页，共三十页，编辑于2023年，星期日2、装置作用1）强化凝汽器换热管水侧换热效果（提高真空，降低端差）。2）保持凝汽器换热管内长期干净无垢，无需清洗，提高设备寿命及有效运行时间。。3）减缓垢下腐蚀，延长凝汽器换热管使用寿命。4）减少发电汽耗0.1kg/kwh及以上或同样蒸汽流量下增加发电量2%～8%。3、装置特点：采用高分子聚合材料制成，耐温0℃≤T≤100℃，自润滑，耐酸碱腐蚀，耐磨，抗老化，其密度与水的密度相近，能较好地浮动在管的中心部位，在运行时可避免与金属的硬摩擦，使管内除垢均匀化，同时还保护了金属表面的氧化膜，较好地解决了换热管的使用寿命。第十七页，共三十页，编辑于2023年，星期日四、凝汽器自动除垢强化换热装置的安装维护1、装置安装自动除垢强化换热装置安装简单，不需对凝汽器本体作任何改动。凝汽器换热管在安装本装置前必须清洗干净，否则不能安装。干净的标准是安装时螺旋纽带穿入顺畅，转动轻盈无卡涩感。我公司可以提供清洗技术指导。凝汽器换热管清洗干净后，用手把装置纽带部分插入管内，在换热管进口端用手将支架固定住即可，换热管出水端螺旋纽带为自由活动方式，没有任何固定部件。第十八页，共三十页，编辑于2023年，星期日第十九页，共三十页，编辑于2023年，星期日

第二十页，共三十页，编辑于2023年，星期日五、其它1、适用范围所有的开式循环和直流冷却系统，所有类型的凝汽器换热管如换热管、不锈钢管、钛管都能安装本装置，解决凝汽器的结垢和换热效率低下的难题，大幅度提高发电经济效益。安装前必须保证冷却水系统干净无杂物，否则会影响本装置的正常运行，导致凝汽器改造效果不理想，责任不明。我公司可以提供解决方案。安装后采取措施保证真空系统严密性合格，以免过大的空气存量影响改造后凝汽器运行参数。2、使用寿命及质量保证本装置设计使用寿命5年，质保期为1年，质保期内出现产品质量问题免费更换。第二十一页，共三十页，编辑于2023年，星期日3、凝汽器改造经济效益计算举例：某200MW抽凝机组年运行5000小时，上网电价0.3元/KWh，标煤价格为500元/吨，高压蒸汽价格为100元/吨，改造后发电汽耗降低了0.1kg/kwh，煤耗降低了6g/kwh，改造后机组在同等蒸汽流量下增加发电量2%。1）以同等蒸汽流量下增加发电量计算改造经济效益200000*2%*5000*0.3=600万元/年2）以改造前后减少煤耗计算改造经济效益200000*6*5000*500/1000/1000=300万元/年上面两种计算方法得出的经济效益不一致，是因为煤和电的附加值不一致，即从煤转化为蒸汽再转化为电能的过程中能量损失和折旧不断加大，蒸汽转化为电的效率要小于50%，还没有计算人工、介质、折旧等项。一般采用第一种计算方法计算改造经济效益比较公允。以上没有计算凝汽器改造后的节约补充水、节省厂用电、节省加药量等经济效益。第二十二页，共三十页，编辑于2023年，星期日4、本装置对冷却水系统的阻力影响安装本装置后，在循环水量不变的情况下，循环水阻力会上升，但在循环水系统正常运行允许的范围内。因为本装置在换热管内占有一定的通流截面积，并需要一定的流动能量。固定支架进入换热管的长度为15mm，壁厚为1mm，旋转轴的直径为5mm,支架和旋转轴总的影响流通面积较小。由于支架进入换热管的长度仅为15mm，而不是换热管整个长度，因此其节流造成的局部阻力较小，大概为200Pa左右。纽带是随水流自由活动的，沿程阻力也不大，大概400～500Pa／米，冷却水流速大，阻力取大值。体现在冷却水进口水压有所升高，但完全在设备和工艺的允许范围内。本装置对冷却水的水阻影响比换热管壁结有0.2mm污垢的影响还要小，但安装本装置后端差明显降低，真空明显升高，机组经济效益明显提高。安装使用本装置的用户反映安装本装置前后循环水泵的功率没有升高，反而在电流方面有所降低。第二十三页，共三十页，编辑于2023年，星期日5、本装置和胶球清洗装置的比较胶球清洗装置的运行是人为控制的，是定期进行的。由于凝汽器本体结构的先天性（如局部涡流、流速不均、换热管管径不一等），使胶球的运动呈现概率性和习惯性，有的换热管长期或始终得不到清洗，凝汽器整体清洗效果不好，胶球回收率不高。胶球对硬垢无能为力，反而会使胶球卡塞在换热管里，造成换热损失。更重要的是胶球清洗装置没有在线强化换热的能力，不能大幅度提高凝汽器的换热效果，充其量只能使凝汽器的换热效果达到换热管为光管时的状态。50MW以下机组鲜有胶球清洗装置成功运行案例。螺旋纽带装置是在凝汽器每根换热管里安装，在线连续清洗和强化换热，保证了换热管始终干净无垢，大大增强了换热管内壁对流换热能力，使凝汽器整体换热效果增强，远高于