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嵩屿电厂二期工程选用板式换热器的探讨点击：1762 日期：[ 2014-04-26 22:00:26 ] |
| 嵩屿电厂二期工程选用板式换热器的探讨 周德元 (厦门华夏国际电力发展有限公司,福建厦门361026) 摘要：对壳管式换热器和板式换热器进行了综合比较,确定了嵩屿电厂二期工程换热器的型式,设计了海水 系统,选择了换热器的参数,并对换热器的使用情况及需要解决的问题做了介绍。 关键词：板式换热器;压降;传热效率;换热面积 中图分类号：TK264.1文献标识码:B文章编号:1006-0170(2006)03-0060-03 1.引言 嵩屿电厂二期工程为2×300 MW引进型燃煤火 电机组,主设备由上海电站集团配套,汽轮发电机采 用双水内冷机组,厂区冷却水采用闭式循环(简称闭 式水),闭式水由开式循环的海水(简称开式水)通过闭 式立换热器(简称闭冷器)进行冷却。由于采用双水内 冷发电机,因而发电机冷却水量比一期(采用水-氢- 氢冷却)增加近400 t/h,再加上脱硫系统和空压机的 冷却用水,其设计闭式水量较一期工程增加了50%。 在此情况下,如果闭冷器仍采用壳管式换热器,换热面积将大大增加,设备投资偏高,并且将给现场布置造成困难。因此考虑采用换热效率高、换热面积小的板式换热器。大型板式换热器应用于火电厂并不多见,本文对嵩屿电厂换热器的选择以及板式换热器的工作情况做一介绍,以资交流。 2.壳管式换热器与板式换热器的综合比较两种换热器的综合比较见表1(以钛材为换热材料)。 壳管式换热器的结构比较简单,其传热系数取决于管束布置、管径、管长、流向、流速等。管径小流程长,换热效果好,但流阻也大。目前一般采用Φ25 mm×0.5 mm管径、双流程、逆流布置。 板式换热器的结构比较复杂(如图1),它由多个板片并联而成,利用板片间垫片的密封与导流、板片波纹配流,使冷却介质和被冷却介质交错通过换热板片的两侧空间,从而实现热量交换。值得一提的是,板式换热器的垫片结构(如图2)使得它能够有效避免冷却和被冷却介质之间的相互渗漏或串流混和。图2中板片正面空间为开式水通道,闭式水要穿过该通道到板片的背面空间。在此处,无论是 闭式水侧还是开式水质垫片泄漏,均可通过泄漏通道排空,不会串流混合。垫片的任何泄漏通过外部检查即可发现。 板式换热器的传热效率与管板尺寸、板纹设计、通流间隙、介质流速以及对数端差紧密相关。通过合理选型,可以较大地节省换热面积。 3.海水系统换热器的选型分析和系统设计该工程开式水为海水,闭冷器必须采用价格昂贵的钛做换热材料。由于嵩屿海区夏季的最高设计水温高达33℃,而系统要求闭式水温不高于36℃。 3℃的温差,对板式换热器而言,属于正常的设计范围。如果采用壳管式换热器,计算出来的换热面积和设备体积将非常大,投资大,现场布置也极其困难。在此情况下,选用板式换热器,不仅可以大大减少钛材的耗用量,降低设备总造价,而且还能够解 决闭式水温和现场布置的问题。经综合比较,最终选择了板式换热器。 然而,选用板式换热器,必须首先解决循环水系统压力较低,海水水质较差的问题。 海水水质差,板式换热器容易堵塞,设计时应考虑:①换热器的通流间隙要合理。间隙太大影响换热效率,太小则容易堵塞。最终我们选择的通流间隙为6.6 mm。②要滤除可能阻塞流道的机械杂质。根据最大通流间隙6.6mm的要求,在开式水系统上安装过滤精度为2mm的滤帽式电动自清洗滤 水器,在板式换热器开式水进水通道上安装了过滤精度为2mm的二次滤网,并在二次滤网上特别加装了排污装置。③要抑制海生物滋生。二期工程采用了电解海水加氯法,可以实现连续加氯,有望较彻底地灭杀海生物。 根据循环水系统设计,开式水取水点海水的剩余水压约为0.08MPa,可以克服管壳式换热器的阻力,但不能保证克服板式换热器和两道滤网的阻力。因此,安装了2×100%的开式水升压泵,提供14m的附加扬程。 4.板式换热器的参数选择 闭式水冷却器采用两用一备(3×50%)形式、钛板厚δ=0.5×10-3m,采用逆流布置,采用复杂的非对称板纹和多种纹板组合。 板式换热器的参数如表2。 5.板式换热器的使用情况及有待研究的问题由于最终选用的板式换热器尺寸适中,因而给二期工程0m层的现场布置带来了很大的方便,板式换热器的安装及管道联接也都很简单。 2005年11月9日,3号机组闭冷器正式投入运行,换热效果良好。在海水水温为21℃的工况下,投入2台板式换热器,闭式水温度保持在25℃左右。运行还发现,板式换热器投运初期水阻较小。机组正常运行时(1台循环水泵运行,2台板式换热器投入),循环水压在0.08 MPa左右,无需启用开式水泵升压,开式水即可顺利通过板式换热器,保持必须的流量。闭式水和开式水温度差可以控制在3~5℃范围内,符合机组满负荷运行的需要。 秋、冬、春季的运行实践表明,不启用开式水泵即可满足系统满负荷运行的需要。在夏季是否需要启用开式水泵,还需要观察。若在夏季条件下仍不需要启用开式水泵,则在今后的选型计算中,应尽量不设开式水泵,以简化系统、降低投资。 此外,在开式循环水投运的初期,由于系统较脏,板式换热器的内置式滤网容易脏堵,曾出现过因滤网堵塞而造成闭式水温度上升的问题。为保证换热效果,需要定期清洗检查滤网,必要时需要退出板式换热器运行并进行无压反冲洗。 为保证进入板式换热器海水的水质,在开式水入口处安装了内置式二次滤网。使得无法在线反冲洗,一旦杂物通过滤网进入板式换热器,只能拆除开式水侧进出口的后端堵板,从出水侧注入清水进行无压反冲洗。无压反冲洗的工作量大,且效果较差。 另有一种选择是,不安装内置式滤网,设计一套反冲洗系统,即在开式水出水后端板引入一路高压清洗水(闭式 水或工业水),在开式水进水后端板上装一道排水阀,则可以通过切换阀门操作,方便地对板式换热器进行定期的有压冲洗。 6.结束语 相对于普遍使用的管壳式换热器,板式换热器在滨海电厂的使用还是一种尝试,其设备选型、系统设计及今后的运行维护等也是新课题,值得探讨。本文提出的一些初步的想法、观点和解决方案,也需要今后在设备的运行实践中得到进一步检验和修正。 |
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