折流桿技術(shù)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用

【摘要】折流桿技術(shù)是一種新型應(yīng)用技術(shù)，它對(duì)于提升電廠熱力效率及系統(tǒng)穩(wěn)定性有非常明顯效果。隨著供電形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，加強(qiáng)折流桿技術(shù)的研究有著重要意義。本文將結(jié)合某電廠實(shí)際案例來詳細(xì)分析當(dāng)前折流桿技術(shù)的應(yīng)用與改造。

【關(guān)鍵詞】折流桿；工業(yè)水冷卻器；改造；換熱效率

現(xiàn)代大型火力發(fā)電廠多采用折流板技術(shù)的水水交換器，且多數(shù)采用一備一用的配套方式，但在南方，特別是在天氣火熱的夏季中，有些電廠往往需要兩臺(tái)閉冷器同時(shí)投入工作，且有時(shí)即即便如此，也不能滿足全廠工業(yè)水用戶的需求，甚至出現(xiàn)高水溫報(bào)警的狀況，嚴(yán)重時(shí)可能危及設(shè)備乃至電廠的安全生產(chǎn)。因而，有必要對(duì)其進(jìn)行深入探討并進(jìn)行必要的技術(shù)革新。

一、傳統(tǒng)水水交換器的技術(shù)局限

傳統(tǒng)的管殼式水水換熱器為折流板結(jié)構(gòu)，管程為冷源，殼程為工業(yè)水。為增強(qiáng)殼側(cè)換熱，殼側(cè)設(shè)置若干折流板，使工業(yè)水在殼程反復(fù)換向垂直沖刷換熱管束，通過增大流體的流速和湍動(dòng)來提強(qiáng)化傳熱，然而，正因?yàn)闅こ坦I(yè)水橫掠管束，并通過折流板不斷改變流向，導(dǎo)致了其以下幾個(gè)致命缺點(diǎn)：

1）在殼側(cè)存在25%～30%的流動(dòng)死區(qū)。從而極大地限制了交換器的使用效率，大大降低其經(jīng)濟(jì)性能。

2）流動(dòng)阻力大，如增大折流板跨距來降低阻力，則傳熱和防振能力變差。

3）污垢容易沉積在流動(dòng)死區(qū)的換熱管表面，從而影響換熱管的傳熱及壽命。

4）流體橫向沖刷管束產(chǎn)生正面沖擊和管后渦流脫落振動(dòng)，加之管束支撐板距離非常大，管子本身振動(dòng)頻率降低，振動(dòng)幅度不斷增大，這將大大增加換熱管破裂和管頭泄漏，并最終影響交換器的使用壽命。

基于自身的結(jié)構(gòu)缺陷，傳統(tǒng)水水交換器通常故障較多，泄漏頻繁，檢修周期相對(duì)較短，且使用效果不佳，在生產(chǎn)中浪費(fèi)大量的人力物力，甚至直接影響其使用壽命，給電廠的安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益到來嚴(yán)重的負(fù)面影響。

二、電廠改造應(yīng)用

鑒于傳統(tǒng)換熱器的種種不足給生產(chǎn)帶來的各種影響，一些火力電廠正各自針對(duì)本廠的實(shí)際情況，想方設(shè)法地對(duì)其進(jìn)行各種各樣的改造革新。某火電廠為全套進(jìn)口660MW機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配備兩臺(tái)水水交換器，其中一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用，但由于設(shè)計(jì)上的原因，加上地處南方天氣炎熱，所以電廠閉式循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)高溫報(bào)警的情況。在夏季，即使將兩臺(tái)水水交換器同時(shí)投入使用，也依然不能解決超溫問題。這樣一來，等于長(zhǎng)期沒有備用設(shè)備，給各工業(yè)水用戶的正常運(yùn)行帶了嚴(yán)重安全隱患，且由于各種各樣的原因，各交換器管子泄漏時(shí)有發(fā)生。在該廠最為嚴(yán)重的應(yīng)數(shù)#3機(jī)組的A側(cè)水水交換器，由于管程振動(dòng)相對(duì)嚴(yán)重，泄漏率較高，使得堵管數(shù)早早地超過了設(shè)計(jì)裕量，不得不退出正常使用，使機(jī)組的安全運(yùn)行面臨更加嚴(yán)重的考驗(yàn)。

為了解決上述問題，電廠技術(shù)人通過深入研究，多方比對(duì)和論證，選用了新型的折流桿技術(shù)的冷卻器首先對(duì)#3機(jī)A側(cè)進(jìn)行改造更換，同時(shí)為了節(jié)約改造成本，決定對(duì)原冷卻進(jìn)行改一留一的方案，并于2012年1月完成對(duì)3A冷卻器的改造。改造之后，電廠方聘請(qǐng)了相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)，先后對(duì)該交換器進(jìn)行多次數(shù)、全方位的性能試驗(yàn)試，并在相同時(shí)段與其它未改造的冷卻器進(jìn)行相比較，其試驗(yàn)結(jié)果令人相當(dāng)滿意：

1.A冷卻器改造后換熱性能良好：冬季相同工況下工業(yè)水出口溫度比未改造的B列偏低0.8℃，海水入口端差比的B列偏低1.4℃，海水出口端差比B列偏低0.7℃。夏季工況時(shí)，亦均小于B列單泵運(yùn)行時(shí)端差。且雙泵運(yùn)行時(shí)，其海水出口端差進(jìn)一步降低。顯示采用折流桿冷卻器進(jìn)行改造的效果明顯。

3.#3機(jī)A列冷卻器改造后管側(cè)（海水側(cè)）通流面積增加，流動(dòng)阻力降低，導(dǎo)致A列海水流量大于未改造的B列。傳熱性能也于未改造的B列。在當(dāng)前試驗(yàn)條件下，降低循環(huán)水流量仍能滿足換熱需求。此外，在冬季工況和夏季工況下，改造后工業(yè)水側(cè)水阻下降約0.3bar。

試驗(yàn)的結(jié)果表明，無論是夏季還是冬季工況，無論工業(yè)水泵是單泵還是雙泵運(yùn)行，新工業(yè)水冷卻器的各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于原工業(yè)水冷卻器。經(jīng)過改造，電廠方徹底解決了#3機(jī)組工業(yè)水系統(tǒng)的上述的各種問題，即使在夏季，單側(cè)交換器運(yùn)行也能滿足現(xiàn)行各用戶的需求。改造工作取到了較為理想的效果。目前，該廠正著手對(duì)另外兩臺(tái)機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的改造工作。

三、新型折流桿換熱器的優(yōu)勢(shì)

從包括以上改造在內(nèi)的無數(shù)實(shí)例中我們可以得出這樣的結(jié)論，較之傳統(tǒng)換熱器，新型換熱器有如下幾個(gè)突出的特點(diǎn)：

1.由于流動(dòng)性質(zhì)的改變，折流桿換熱器流體是縱向擾流，不會(huì)對(duì)換熱管造成橫向沖刷，因此液體對(duì)管子的影響幾乎為0，管子振幅較原來有明顯下降，加之折流圈本身的距離相對(duì)較小，管子的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步提高。新型冷卻器有效減小管子的振動(dòng)及流體對(duì)管子的沖刷，從而大大降低管子泄漏的可能性，其穩(wěn)定性和使用壽命均得到了較高程度的提高，維修成本也得到極大的下降。

2.新型交換器的殼側(cè)流動(dòng)阻力小，實(shí)驗(yàn)表明，新型交換器的殼程總壓降可降低50%～80%，大大節(jié)約能耗，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.由于結(jié)構(gòu)的改善，新型交換器能有效減小污垢的沉積和腐蝕，從而保證熱阻的相對(duì)穩(wěn)定，有利于管子的熱交換，并且一定程度上延長(zhǎng)了管子的清洗周期，節(jié)省了一定的人力、物力，降低電廠的生產(chǎn)成本。

4.流動(dòng)性質(zhì)的改變，消除流動(dòng)死區(qū)，較大程度提高換熱效率，實(shí)驗(yàn)表明，新型交換器較之舊式折流板式交換器的總傳熱系數(shù)高出約30%；從而進(jìn)一步降低交換器的端差，提高系統(tǒng)的效率。

綜上所述，無論在結(jié)構(gòu)、節(jié)能、維護(hù)以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面，新型折流桿換熱器與傳統(tǒng)折流桿技術(shù)相比更具優(yōu)勢(shì)?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，新型折流桿交換器正廣泛應(yīng)用于電廠及其它行業(yè)的換交換系統(tǒng)中，其中，電廠的使用主要應(yīng)用于水水交換器及低壓加熱器上。筆者相信，隨著折流桿技術(shù)交換器的推廣應(yīng)用，其將為熱交換系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行起到關(guān)鍵性的作用。

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