凝汽器强化换热技术在汽轮机发电机组中的应用

凝汽器强化换热技术在汽轮机发电机组中的应用

摘要：汽轮发电机组冷凝器没有配置任何的清洗设备，运行时间一长，墙体传热效果内的热交换管的越来越严重的污染越来越严重，越来越多的高端差异，机组运行经济性不佳。几个网上的清洗技术经过综合比较，选择在单位使用农村信用社技术。平均温度差实施例中℃下从15.50降低至6.34℃，冷凝器排气温度平均从52.82℃降低到43.12℃，冷凝器真空为是指从-72.26kPa -78.99kPa，由平均3.96公斤/千瓦时向下蒸汽速率增加到3.77公斤/千瓦时，在创效6804200元，显著的经济效益。

【关键词】凝汽器清洗

攀钢钒业有限公司能源电力分公司是公司的能源转换中心，主要产品有水、电、风、汽(气)。

该电站是该公司建设项目的第三期，主要消耗富气，建成2台55mw 汽轮发电机组，配套2台240t / h 燃气锅炉。 ”涡轮发电机于2007年2月开始生产，5台发电机于2010年12月开始生产” . 电站主要消耗攀钢钒公司的富气，燃气锅炉生产蒸汽，冲动式汽轮机驱动发电机发电。 为了提高凝汽器传热效果和真空度，发电机凝汽器安装了橡胶球在线清洗装置，但发电机凝汽器没有安装任何清洗装置，只对循环水进行过滤。 自2010年底以来，冷凝器只用高压水进行过两次物理清洗。 小单元的端差保持在8c 和10c 之间，大单元的端差小于6c。

1、现状与问题

汽轮发电机组2016年9月至2017年9月主要参数变化趋势(每十天一组数据)。

冷凝器20.5℃，直至最高端之间(2017年7月)和高压水清洗冷凝器差，冷却塔填料置换(2017 9月15日至17日)具有的向下的后端之间的一定程度的差异的走势来看，最低端的10℃左右，不能达到良好的条件的差异。 6℃下或更低，四个月基本上保持在15℃，这表明严重结垢冷凝器管壁，然后高压水冲洗管线具有物理小值和短持续时间的操作的后端之间的差。

根据能源电力公司2017年六西格玛项目(提高电站55MW汽轮机组热效率)研究成果，2017年5月1日，5°汽轮发电机组平均端差15.4℃，汽轮机热效率37.09%，2016年12月1日，平均端差为907℃，汽轮机热效率为37.50%，降低了0.4L%，相应的耗汽量由3.82kg/kwh增加到3.86kg/kwh，即端差增加5.97℃时，耗汽量增加了0.04kg/kwh。

每年40亿千瓦时，末端温差从15 °c 减少到6 °c，蒸汽消耗量减少了240,001千瓦时，蒸汽节省了0.06千克。 或超过628.2万千瓦时的同样蒸汽。

从上面看。与端差6°C相比，发电机组年运行成本增加2.60-300万元，减少了发电机组端差。

2、冷凝器结垢机构和方法差降低端

2.1凝汽器结垢机理

在热力朗肯循环系统中，凝汽器在系统中起着重要的作用，在汽轮机发电系统中实现汽水循环和高效工作。其工作原理是在表面换热器中，利用开式循环冷却水将汽轮机工作后的排汽冷却成水，凝汽器壳侧为排汽，管内为循环冷却水。为防止凝汽器管侧结垢，对循环冷却水按要求进行了腐蚀、阻垢和杀菌处理。但在实际运行中，由于冷却水处于“层流”状态，冷凝器存在不同程度的结垢情况，结垢机理如下：

(1)的水的机械混合物，悬浮颗粒沉积在冷却管。主冷凝器进沙子，木屑，灰尘和其它微粒的冷却水。

(2)溶解在水中的无机盐不同程度地沉积在冷却管中。在一定条件下，由钙盐和镁盐组成的鳞片沉积在管壁受热面上，在管道表面形成坚硬的鳞片。

(3)在冷却水配管被沉积微生物生长脏。

当冷凝器中微生物的水温稳定时，它会迅速繁殖并形成一层粘膜，水中的其他混合物很容易粘附在这种粘膜上。在这个过程中，冷凝器的冷却表面会很快变得又脏又脏。

(4)粗糙表面比光滑表面更容易造成污垢沉积。

粗糙表面比原始光滑表面的面积大许多倍，表面积增加。增加了金属表面和污垢接触的机会和附着力。此外，粗糙的表面就像许多空腔。表面越粗糙，空腔越致密..如果这个表面是传热表面，那么它仍然是一个高温滞后区，在冷却水中会发生杂质浓度、结晶、沉淀、聚合等各种影响。促进了污垢的沉积。

从凝汽器的结垢机理看，凝汽器防止结垢的措施除了实施水质稳定技术方案之余，需要实时避免微生物、悬浮颗粒和无机盐沉积在冷却管内，为实现该目的，核心要素在于两方面：一是对凝汽器冷却管内进行实时清洗，及时清除沉积的微生物和未结垢的无机盐;二是改变冷却管内循环水的层流状态，确保紊流状态下无法沉积。

2.2降低凝汽器端差的方法研究

2.2.1降低凝汽器端差的意义

根据汽轮机工作原理..提高汽轮机转换效率的主要途径是提高汽轮机的初始运行参数，降低汽轮机的末端参数..汽轮机末端参数主要是指汽轮机的真空和排汽温度，与凝汽器压力(真空)对应的饱和蒸汽温度(排汽温度)的关系：排汽温度=冷却水入口+冷却水温度+提升凝汽器换热端差..由此关系可知，在冷却水进水温度和冷却水温度上升到一定程度的条件下，末端差越低，排汽温度越低，凝汽器最终参数越优化，汽轮机发电效率越高。

差速器的端是饱和温度在冷凝器出口压力和温度的冷却冷凝器之间的差。它是在主显示器中的一个是否冷凝器空气的累计值在土壤或反映冷凝器，主冷凝器运行监视指标，一般不应超过端部8℃之间的差。更改标记冷凝器的身体不好，到底是好还是坏，它可以被用来作为确定依据冷凝器的运行状态。

2.2.2降低端差几种方法对比。

根据以上几种清洗方案的比较。 Rccs 具有在线除垢能力强、在线强化传热能力强、维护时间长等优点。

3RCCS技术方案3.1原理和工艺流程工作原理。管式热交换器增强热交换器系统被称为实时cnline Condenser清洁和增强传热系统。它由螺旋领带、陶瓷轴承、特殊钢支撑组成。该装置安装在冷凝器的每个不锈钢管中，没有外部动力，利用循环水本身的流量驱动，在螺旋扭矩的作用下，以300-1800r/min的高速旋转，从而实现了增强的传热和在线清洗。通过RCCS强化扰动流动，将管内层流变为高强度湍流状态，加快换热速率..相当于增加传热面积和增强传热。将传热系数K值提高20%以上。

过程由三个部分组成：在传热管冷凝器化学清洗，而第二过滤器安装污水管，传热管内RCCS安装。

技术建议书。准备工作：关闭装置。关闭凝汽器循环水进出口阀门，保证可靠隔离。在凝汽器南北侧四根循环水管上加堵板，形成独立系统，为酸洗凝汽器换热管创造条件。安装二级过滤网：在5机组4循环水泵和5“循环水泵出口安装二级过滤网，用于过滤循环水中的大颗粒杂质，具体实施步骤如下：(1)对凝汽器循环水泵阀门进行全面检修，确保阀门严密;(2)在安装位置切断循环水管，并将滤网吊到位;(3)安装排水管DN150，l=200m;公共道路采用埋地方式，长度约为4米;(4)对原有的其他管件进行标识和切割，以便运出现场;(5)设备调试和运行;(6)施工期间，组织专业施工队伍实施，吊车、焊机、氧气等设备，应提供乙炔、电源等。

3.2化学清洗

化学清洗或酸洗是项目成功的关键。 根据水垢样品的测试结果，用硝酸代替氨基磺酸进行清洗。 冷凝器的清洗工艺为: 水洗、漏水试验、酸洗、中和水洗、高压水洗、漏水试验和验收。 详情如下:

(一)水洗、检漏。系统水冲洗的目的是清除系统中的积灰，焊渣，泥沙，铁锈，掉落的金属氧化物等污物..同时在模拟清洗状态下检查清洗系统是否有泄漏，清洗循环系统是否畅通..临时系统完成后，用水冲洗管道。

(2)酸洗。酸洗的目的是使用可溶性材料表面的酸性溶液和规模的化学和电化学反应，形成清洁装置的内表面，以实现安全生产的目的，总的化学酸洗是在清洗过程中的关键步骤。酸之前已经普通碳素钢和不锈钢试样的每一个的安装位置决定的，缓慢加入根据水的体积，甚至全身循环抑制剂适量必需的。加酸：耐酸建筑工人戴手套和口罩，慢慢加酸，酸浓度的适量取样进行化验，直到5%-10%的酸浓度。泵连续运行酸洗酸浓度，取酸样品每半小时，酸测定法中，铁*含量，pH值;当酸浓度小于3%时，另外的酸，直到5%的酸浓度-10%;铁*当离子浓度的浓度大于500ppm时，铁离子*需要增加酸洗或更换的还原剂的一部分，从而使离子浓度小于500ppm的Fe *;如果取样1H酸浓度，铁离子或差<0.2%的恒定浓度内进行两次，表示它已经清洁的，腌制可以结束。立即请求处理过程中发生系统泄漏;：注每半小时到循环管的顶部抽真空阀一次水排出口，以关闭空气，使水。

(3) 中和作用。上述步骤完成后，在酸洗槽中加入na4c0，随时监测废液的pH值。当进、回流液的pH值接近弱碱性(PLH=7-8)时，停止加碱。

(四)废液的排放和运输。 酸洗泵完成后，须视乎情况停止(当酸洗泵停止时，须关闭泵的出口门，以防止冷凝器内的废液回流至酸槽并造成溢流) ，而中和液须经离心泵输送至已准备好的废液槽，然后输送至脱盐中和槽。

(5)水洗。废液倒完后，再将新鲜水补充至酸罐，补充水通过酸洗泵在系统中循环，然后按照3的方式将洗涤液输送至中和罐，停止酸洗泵。

(6)的系统，检查验收。冷凝器有利检查系统的水洗开口端结束后;除去用于分析的优惠券。化学清洗制造方法，其中腐蚀速率和腐蚀的量必须通过酸洗过程控制设备的结构材料相伴，测试条，以检测的不锈钢平均腐蚀速率应小于1G / M2H，共蚀刻的量不大于10克/平方米，无视觉污染的组合物，见金属颜色，并根据电力工业标准“化学清洗和沉积发电厂冷凝器准则”(DL / T957-2017)清洁，以满足有关规定化学清洗以下要求：对金属表面进行清洁的清洁无均匀腐蚀麻点，没有其他的局部腐蚀现象;.后无残留的酸性介质中的死区不会出现用水冲洗干净。清洁速率和化学清洗后的清洗组件的管的不小于“化学清洗和沉积发电厂冷凝器指引”预定的(DL / T957-2017)。

(7) 酸洗质量要求。对设备和管道的内表面进行检查，确保其清洁、无污垢、锈斑、氧化皮、熔渣、粘附杂质和缺陷。清洗后的金属表面无点蚀或其它局部腐蚀。

3.3RCCS安装步骤脚手架(常见于化学清洗);打开东西两侧的冷凝器端盖(化学清洗后打开);从每个热交换器管道的入口到管道的末端插入RCCS8阀体，用弹性钢框架将RCCS*阀体固定在管道入口;安装后。切断部分长于换热器的螺旋领带以冲洗换热器;关闭冷凝器东西两侧的端盖;完成施工。

4、实施与效果

这5台汽轮发电机于2018年7月21日关闭，并开始实施RCCS项目。机组循环水系统独立，开启冷凝器东端;23-25日清洗800MPa高压物理水，并扣好端盖;26日试漏合格后，启动硝酸酸洗液，酸洗6h后，中和2h;27日开启冷凝器上端盖，换热管冷凝器部分上端未酸洗，进行第二次900MPa高压水物理清洗;28-30日试漏，同一时间安装进水口。共封堵漏水管道51处..南方28号。北侧23号;8月1日恢复凝汽器东西端效益..机组其他检修任务8月3日启动。

之前和RCCS实施方式后，统计6月1日至十月单元，平均度之间的差的15个操作数据。] C来自15.50℃，冷凝器排气度的平均温度。]下降到6.34度c降低从52.82到43.12℃下，平均冷凝器真空高达-78.99kPa -72.26kPa，平均蒸汽速率从3.96kgkWh降至3.77ke /千瓦时。操作过程中冷凝器端差保持稳定。前面的实施例的蒸汽速率RCCS所述的单元，在真空中的趋势的冷凝端之间的排气温度差。

实施RC(s)后，机组凝汽器端差排汽温度的耗汽率和真空度变化趋势。

5、经济效益

采用强化传热技术后，5号汽轮机末端差降至9.16 °c，排汽温度降至9.70 °c，真空度增至6.73 kpa。 蒸汽消耗率平均值由3.9% kg / kwh 下降到3.77 kg / kwh。 蒸汽消耗率下降了0.19 kg / kwh。 该机组年发电量为4亿千瓦时，蒸汽消耗率为3.82千克 / 千瓦时。 每年减少蒸汽消耗量760001。 或超过相同的蒸汽量，19.8953000 kwh。 公司的收购价(不含税)为每千瓦时0.342元，相当于节约成本680.4万元。