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电站冷却水系统换热器的选型及应用

点击:2116 日期:[ 2014-04-26 21:53:39 ]
                     电站冷却水系统换热器的选型及应用                                 吕圣杰                  (茂名市茂港电力设备厂有限公司,广东茂名525000)     摘要:根据多家电厂水水换热器的实际应用调查,将各种指标进行深度对比得出:水质污染较为严重、水流量较大或者水阻压降较小的闭式循环冷却水系统适宜选用管式换热器;反之,宜选择板式换热器.     关键词:闭式循环冷却水系统;换热器;板式;折流杆;折流板;优化选型     中图分类号:TK172文献标识码:A     文章编号:1671-8127(2010)02-0078-04     0·引言     发电厂的闭式循环冷却水系统是向电厂的辅机设备如汽轮机润滑油、给水泵轴承、送/引风机润滑油站的冷却器等提供闭式冷却水,将产生的热量带出,再通过循环系统的水水换热器置换到开式冷却水[1]244.水水换热器的换热效率是直接影响闭式冷却水的出口温度,从而影响以上辅机设备的运行,可见在电厂水水换热器是一个重要设备.     1·闭式循环冷却水系统水水换热器应用现状     1.1板式换热器的使用情况     目前,我国发电厂闭式循环冷却水系统中,采用板式换热器的华能汕头电厂1#机组、秦山核电二期、大亚湾核电站、妈湾电厂5#6#机组、华能珞璜电厂1#2#机组、九江电厂、玉环电厂等电厂,实际运行情况反应如下:     (1)运行过程中,由于流道窄而弯发生堵塞,至少每年要解体清洗一次,才能保证换热性能.     (2)华能汕头电厂1#机组、华能珞璜电厂1#2#机组、九江电厂由于板式换热器的堵塞严重,解体清洗频繁,维护成本高,使用效果不好,严重影响机组的稳定可靠运行.后改为管壳式换热器,使用效果良好.     (3)秦山核电二期板式换热器除了发生堵塞现象外,还有板片容易被海水泥砂冲刷磨损,每年都要更换一定数量的板片.     (4)妈湾电厂5#6#机组板式换热器有突然发生堵塞而影响发电机组正常运行的记录.     1.2管式换热器的使用情况     采用折流杆换热器的电厂有:华能海门电厂、粤电汕尾电厂、粤电惠来电厂、国华台山电厂5#6#机组、大唐潮州电厂二期、华能汕头电厂二期及一期改造、秦山核电一期改造、漳州后石电厂、华电福建可门电厂二期等电厂.换热器在运行过程中均没有发生管束堵塞情况,其换热效率及冷却水端差达到良好效果.运行时间最长的已有10年多,从未发生换热管破裂泄漏堵管问题.     2·管式与板式换热器的结构特点及系统优缺点对比     2.1管式与板式换热器结构特点     管式换热器是由水箱、管束、筒体等组成.折流板换热器的管束是在壳侧设置若干块折流板(隔板)来支撑换热管、提高壳程内流体的流速、加强湍流强度和提高传热效率.折流杆换热器的管束是壳程不设置折流板,而是壳程沿流体流动方向设置若干个与管束垂直的折流环,折流环内焊上若干根折流杆用以固定换热管,折流杆依次按水平和垂直方向安置(如图1),折流杆使顺着管束流动的流体产生扰流,强化传热,又起着支撑换热管的作用.                       板式换热器是由一组波纹形的平行金属板构成的,在板片的4个拐角处都有通道孔,板被夹紧在一个侧面附有连接管的固定板和活动压紧板的框架中,并用夹紧螺栓夹紧.这些连接管同板上的通道孔对中,并与热交换的两种液体的外部管路相连,传热板和活动压紧板悬挂在顶部承载梁的下面,并由底部横梁使其对准定位.传热板本身由其特定形状并被固紧的垫片密封,以防止外部泄漏.     2.2管式与板式换热器及系统的优缺点对比在实际工程应用中,折流杆换热器与折流板换热器统称为管式换热器,其造价、体积大小和除壳程阻力外技术性能相当.现以沿海某电厂2×1000MW超超临界燃煤发电机组闭式循环冷却水系统及水水换热器设计选型为例,进行定量分析作比较.该电厂的循环冷却水系统的一次冷却水采用开式海水.每台机组配2台闭式冷却水换热器,一台运行,一台备用.单台换热器的设计要求工况及参数如表2.     换热器生产厂家根据表2的设计参数,分别选用管壳式换热器和板式换热器做了两个方案.其换热器参数及海水侧系统配套设备如表3.       根据表3管式换热器与板式换热器的技术参数及系统配置,对选用这两种设备及其系统的优缺点及其差异进行对比如表4.       3、闭式循环冷却水系统选用管式换热器与板式换热器的经济能耗比较     根据闭式循环冷却水系统选用管式换热器与板式换热器的技术参数及系统配置(表3)和系统优缺点的对比(表4),结合生产厂家的报价,对闭式循环冷却水系设备估价后的经济能耗比较详见表5、表6.                                         由于设备的维护及检修费很难估计,故表6中未含维护及检修费用,只能定性分析.管式换热器闭冷水系统简单,无电动滤器与升压泵.管式换热器本体就是一种只需简单维护的设备,一般在机组大小修时打开入孔门对换热器管箱的沉积污垢垃圾进行清理即可,如有换热管泄漏时,采用堵管的方法在短时间内也能恢复工作.板式换热器闭冷水系统复杂,多了配套电动过滤器、升压泵、阀门及其电气控制装置的运行、维护、检修的工作量[2].板式热交换器本体由于板片的间隙很窄,通道容易发生堵塞,一般每年要将整机拆开,用喷水枪和刷子清洗板片和垫片清洗一二次,橡胶密封圈是板式换热器的主要易损件,一般使用几年就需要更换.因此板式换热器的维护检修费用相对于管式换热器的要高.通过表5、表6的比较,若再考虑维护检修费用的比较,则选用板式换热器的运行维护成本更高.     4·结论     通过对管壳式换热器与板式换热器在电厂的实际使用情况及两种换热器配置系统、结构特点、设备投资运行经济能耗分析比较后得知,发电厂的闭式循环冷却水系统换热器选型如下:对于含有污物、水草、海生物等不好水质的冷却水,或水量较大、允许水阻压降较小的闭式循环冷却水系统适宜选用管式换热器.与选用板式换热器相比较该系统具有系统布置简单、无需安装升压泵、滤网等配套设备,运行安全性较高、运行能耗较少、设备基建投资较少、运行维护检修工作量较少等优点.对于冷却水水质较好,且水量不大、允许水阻压降较大的,无需安装升压泵和滤网都能满足运行要求的闭式循环冷却水系统适宜选用板式换热器[3].由于板式换热器具有传热效率高、体积小、重量轻等特点,所以系统设备投资成本少,运行、维护检修成本也不高等优点. 参考文献: [1]邢华伟.新型换热设备—折流杆换热器性能研究[M].工程热物理,华中理工大学出版社,1996. [2]阎明,王春虎.折流杆换热器在发电厂的应用[J].吉林电力,2004,(4):34-36. [3]胡勇,吕圣杰.运用折流杆技术改造电站换热器的试验研究[J].广东电力,2005,(5):68-70..[责任编辑冯喜忠]
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