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RCCS强化换热装置在凝汽器上的应用

北极星电力网新闻中心  来源:环际低碳    2017/9/6 10:35:54  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 火电厂 节能减排 环际低碳

北极星火力发电网讯:1 概述

某电20 MW厂汽轮发电机组,年发电量约16000万kWh。配套凝汽器为双流程,冷却面积为2400 m2,设计冷却水量为8000 t/h,冷却管材料为锡黄铜管,冷却管总数量为3920根(Φ25×1.5× 7562,320根;Φ25×1×7562,3600根)。机组自投入运行以来保持满负荷稳定运行,由于凝汽器结垢,导致其换热效果下降,凝汽器排汽压力偏高,发电单耗明显升高,机组效率降低,端差较大,机组热效率下降。运行过程中机组的排汽温度时常超过报警值50℃,夏季最大可达58℃。

根据统计历史运行数据和查阅相关资料,机组凝汽器存在以下问题:

(1)由于循环水水质较差,凝汽器换热管结垢现象严重;

(2)凝汽器端差高,真空低,机组热效率不高;

(3)机组效率降低的同时机组膨胀增大,机组振动相对升高,威胁机组的安全运行。

凝汽器真空下降,排汽室温度升高,不仅影响机组的安全运行,而且导致机组发电单耗增加,凝汽器真空大小对汽轮发电机组的经济性有着直接影响。因此保持凝汽器良好的运行工况,是电厂节能的重要内容。

2 改造方案

设计考虑在凝汽器分别加装强化装置,RCCS(列管式换热器在线清洗及强化换热)就是针对凝汽器换热效率低下问题,通过革新性技术,强化凝汽器换热。RCCS工作原理是:在凝汽器每根换热管内安装本装置(图1),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(300~1800 r/min),改变管内水的层流(图2)为紊流状态(图3),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。

图1 RCCS装置图示

图2 加装RCCS前凝汽器管内水流状

图3 加装RCCS后凝汽器管内水流状

(1)加装RCCS对凝汽器水侧结垢机理的影响

水侧污垢的形成一般要经历5个阶段:起始、运输、附着、老化、剥蚀,见图4(a)。污垢形成的5个阶段中只要有一个环节遭到破坏,污垢就难以形成。因此,只要针对这五个阶段采取合适措施,就能有效除垢防垢。

图4 RCCS除垢机理

RCCS打断或干扰了污垢形成的3个关键阶段,见图4(b)。在污垢的起始阶段,RCCS通过强化扰流和换热,降低了换热管内壁局部温度,从而降低了以碳酸盐为主硬垢的析出;在污垢的附着阶段,RCCS通过刮扫管壁和强化扰流,防止了硬垢及软垢的附着;在污垢的剥蚀阶段,RCCS通过刮扫管壁和强化扰流,加快了硬垢及软垢的剥离。

(2)加装RCCS能强化换热

表1为RCCS强化换热测试数据。测试管型号为Φ20*0.6mm,材质为307不锈钢管。从低流速到高流速、低雷诺数到高雷诺数下的强化换热效率进行了测试。RCCS强化扰流作用非常明显,能有效提高水侧管壁的换热系数。

表1 内置RCCS的强化换热测试数据

(3)RCCS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,RCCS与其它清洗方式的比较见表2。

表2 RCCS与其它清洗方式的比较

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