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1、发电厂凝汽式汽轮机组发电厂凝汽式汽轮机组发电厂凝汽式汽轮机组发电厂凝汽式汽轮机组 凝汽器防水垢与强化传热的新技术应用 摘要：论述了凝汽器内水垢的形成和水垢对汽轮机运行的影响。介绍了螺旋纽带装置的工作原理及要求。热电企业应用螺旋纽带装置达到防垢，强化传热，增产降耗的目的。热电企业的凝汽式汽轮机在运行中经常会遇到真空逐渐下降的问题，尤其夏季，凝汽器真空对汽轮机运行的经济性影响较大，如其它条件不变，真空度每变化 1，汽轮机的汽耗率平均变化 12。不仅使机组能耗上升，影响机组经济性，还会威胁机组安全，严重时还要降低发电负荷。故一般规定：排汽压力升高到 0.015Mpa时，应降低负荷，排汽压力升高到 0
2、.03Mpa 左右时，应将负荷全部卸完，直至按规定的条件实行故障停机，直接影响了企业的经济效益。导致真空下降的主要原因之一是凝汽器铜管内壁污垢的形成。并随着时间的推移逐渐加厚，阻隔了换热。传统的方法是停机全面化学清洗或进行凝汽器半面交替清洗、加阻垢剂和五十年代发明的胶球清洗等。以提高汽轮机的热效率，但效果均不近人意！现介绍一种在汽轮机运行时，直接利用冷却循环水的自身流动，利用安装在凝汽器铜管内部的螺旋纽带装置，迫使循环水螺旋前进，彻底消除了铜管内部边界滞留层的存在，有效地实现了强化换热及防垢的新技术。从而达到了节能、降耗、增效，确保机组长周期安全、稳定、经济运行，使企业的经济效益明显提高。一、
3、凝汽器铜管内水垢生成的原因及危害：一般电厂多采用井水、河水作为循环水，这些天然水中原来就含有能溶解在水中的杂质和盐类，例如重碳酸钙盐和重碳酸镁盐。把这样的天然水作为循环水时，天长日久，由于蒸发损失，要产生浓缩，当浓缩到一定程度，超过了它的溶解度时，碳酸盐是不能溶于水的沉淀物，水中超过了此限度的部分盐类就要沉积在凝汽器的铜管内壁结成硬质的盐垢。根据流体力学原理，循环水在铜管内流动分为层流和紊流两种基本形式。铜管内流动的循环冷却水在外力作用下，以不同的流速流过铜管内同一断面，紧贴管壁的一层，流速很慢（称为：边界滞留层） 。水中的 CaCo3 和粘垢最易滞留在铜管内壁上，形成边界滞留层。据有关资料介
4、绍，水冷设备换热器中水垢厚度2.16mm 时，传热系数平均下降 51%，设备运行效率下降 50%，而形成水垢时间仅 25 天。如此短时间内造成的严重危害，导致凝汽器长期处在低效率中运行。二、传统清洗方法的缺陷：为解决水垢问题，一部分企业采用停车清洗，依据凝汽器铜管内壁结垢的严重程度安排清洗次数。以停机四天计：5 万 KW 机组为例，损失上 100 万，还要支付人工费用。硬垢用酸洗就是处理得当，也要严重影响铜管的使用寿命，还不算酸洗带来的污染问题。清洗完成后又怎样呢？只能保持一个月，还过不了夏季；另一部分企业在水中加阻垢剂，也能延迟结垢，但阻垢剂价格昂贵成本太高；还有一部分企业用五十年代发明的胶
5、球清洗，胶球清洗系统在运行中需要运行成本，胶球回收率低，无法清除硬垢，并长期存在胶球被水垢堵死在铜管中的现象，影响机组效率。以上所述不过是有“垢”治“垢”的办法， “防”重于“治” ，只有“防”才是重中之重。我公司生产的螺旋纽带装置，正是为防止凝汽器铜管内壁结垢，提高凝汽器换热效率而研制的。三、螺旋纽带装置的技术原理及技术特点：螺旋纽带装置安装在凝汽器铜管内， （见图一）当汽轮机组运行时，大量的冷却水在铜管内流动，它利用水的流速驱动螺旋纽带长期在铜管内自身旋转，旋转着的螺旋纽带改变了管内水的流动状态，铜管内的冷却水在纽带的作用下螺旋前进，消除了边界滞留层的存在，将碳酸钙带出水管，起到长期保持铜
6、管内壁清洁的作用。杭电化集团热电厂在 2002 年 7 月安装螺旋纽带装置，2003 年 1 月全厂停车检修时，经拆开凝汽器检查发现铜管内壁清洁无垢。泸州北方化工集团公司热电厂在 2003 年 1 月安装螺旋纽带装置，同年 8 月拆开检查，清洁如新。螺旋纽带装置的最大优势，就在于它防垢的同时，彻底消除了铜管内部边界滞留层的存在，使凝汽器的换热效率得到了显著的提高，从而提高汽轮发电机组的经济性。图一：加装在凝汽器铜管内的螺旋纽带装置示意图 专利号：ZL02266832.2 螺旋纽带装置是采用高分子材料制成，它与水的密度基本相同，能较好地浮动在铜管的中心部位，可避免在运行时与金属的摩擦，最大限度地
7、延长铜管的使用寿命。四、螺旋纽带装置的使用条件与技术参数： 1、凝汽器内铜管水流1m/s。2、螺旋纽带启动压头0.03MPa，凝汽器进口压力0.06MPa0.08MPa。3、螺旋纽带正常消耗 0.02MPa，由于使用螺旋纽带后进水口压力一般提高 10%，出水口压力基本不变。螺旋纽带装置质量保证：1、元件保质期三年以上。2、凝汽器铜管内清洁不结垢。3、螺旋纽带装置耐温100以上。4、凝汽器真空度无论何时永远保持在铜管清洁干净时的状态。 （不包括其他因素）五、螺旋纽带装置的应用：螺旋纽带的安装特别简单（1000/约 48h） ，不需对凝汽器本体做任何改动。只要在清洗干净后的每根铜管内加装一套和凝汽
8、器铜管等长度的螺旋纽带装置即可。-现介绍两例应用螺旋纽带装置成功后的效果比较-1、天津化工厂热电分厂4 汽轮机，型号为：C1260/10 ，1993 年投入运行，运行时间不长就发现凝汽器水侧进出口压差增大，真空下降，汽轮机在夏季仅能带 78MW 负荷。停机检查发现凝汽器铜管内严重结垢，经人工清洗、酸洗、高压清洗机冲洗后，真空恢复正常，但持续时间较短，真空又逐渐下降。为此，厂家做了许多工作，包括水质加药处理，拟加装胶球装置和加大凝汽器换热面积等。2002 年 6 月引入了杭州力通科技有限公司生产的螺旋纽带防垢与强化换热技术，6 月中旬投入运行，取得了令人满意的效果。1、凝汽器进水温度 35时，汽
9、轮机仍能带满额定负荷，真空值 10.13kpa。2、凝汽器进水温度 28时，汽轮机发电负荷达 13MW，真空值7.09kpa。3、凝汽器进水温度 25时，汽轮机发电负荷达 13MW，真空值3.04kpa。4、由于真空度的提高，发电汽耗明显降低，在额定新蒸汽参数下（440，6MPa） ，发电汽耗：4.05kg/kw.h；在额 定负荷下总耗汽量下降：3t/h。5、加装螺旋纽带后，端差由原来的 17下降至 56。6、节约循环水进行加药处理的高额费用。通过实践证明，厂家认为，螺旋纽带装置是胶球清洗系统理想的替代产品。它运行安全，能自动连续高效工作，强烈扰动边界滞留层的存在，既有清洗防垢的作用，又有强化
10、传热的功能，值得在凝汽机组上大力推广。2、 杭州海联热电有限公司在 2002 年 5 月 2 日将螺旋纽带装置投入运行至今情况良好，达到预期目的。表一 ： 螺旋纽带安装前、后数据比较：日期负荷真空度排汽温度进水温度出水温度端差KWMPa安装前 2000 年 7 月 9 日 67230.08951.528.53615.57 月 10 日 62980.09052.527.53418.57 月 11 日 54380.09153.527.53518.57 月 12 日 57750.090563136207 月 13 日 56500.088563136207 月 14 日 55750.08855.532
11、3817.5安装后 2002 年 7 月 9 日 63570.0944427.53777 月 10 日 65440.09342.529.5357.57 月 11 日 64020.09341.528356.57 月 12 日 64440.0934328.53587 月 13 日 64130.092543.53035.87.77 月 14 日 65250.0934431377通过数据分析，可看出安装后端差平均下降了：11.62，真空上升0.004MPa，发电负荷增加了：538kw/h，达到了汽轮机夏季运行的主要技术指标，提高了汽轮机的出力。端差的大小决定于凝汽器的传热面积，铜管内、外表面的清洁程度
12、，铜管内循环水的流量和流速，进水温度，排入凝汽器的蒸汽量，以及真空系统的严密性等。端差愈小，说明循环水吸收的热量愈多，循环水的利用率愈高，凝汽器内铜管的传热情况愈好。螺旋纽带装置主要是确保铜管内壁的清洁，改变循环水在铜管内的流动状态，达到提高凝汽器传热效果的目的。六、综述：螺旋纽带装置具有运行安全可靠的功能，连续不间断的工作，既能防止凝汽器铜管内壁水垢的生成，又能强化传热效果；节汽1%3%；节水 10%20%；节电 5%15%；一次性投资无运行维护成本，节约高额加药费用；投资回收期半年以内，是一项投资小见效快的项目。螺旋纽带装置从一九九二年发明至今，实践证明已是一项成熟的效益型技术。目前一些企业陆续应用和正准备应用我公司的螺旋纽带专利产品。产品以被浙江、天津、河北、四川、山东、福建、北京、辽宁等省市广泛采用。使用单位普遍认为“值得在凝汽器及直管表面式换热器上大力推广” 。我公司将竭诚为您提供优质服务。
