（安全监察部）
摘要：凝汽设备是汽轮机组的重要辅机，是热力循环中的重要一环，对整个火力电厂的经济运行都有着决定性的影响。本文结合发电厂的运行实践，提出了降低端差的措施，以改善凝汽器热交换状况，提高热力发电厂的经济性。
关键词：汽轮机凝汽器端差分析
1 降低凝汽器端差的途径与实践
1.1防止换热面产生污垢
防止换热面积聚污垢的方法，目前都集中在改善冷却水特性上，主要有氯化处理、炉烟处理、加酸处理等方法。
（1）氯化处理
氯化处理是防止生物污垢的有效手段。这种方法是向冷却水中定时加入一定量的液态氯或者漂白粉或者次氯酸钠（NaClO）。
溶解于水中的氯与水产生化学反应而生成次氯酸，它具有强氧化性，使有机物和微生物被杀灭而不能繁殖，并丧失附着于管壁的能力，从而被流经管子的水冲走，这样就防止了铜管管壁积结软垢或缓解了管壁的污染。
（2）加酸处理
在闭式供水系统中，还可采用将硫酸加入供水系统中的方法。由于硫酸易储存且价格便宜，对钢铁材料不腐蚀等特点，决定了采用此方法具有广泛性。硫酸和水中的碳酸氢钙（或镁）发生中和反应Ca（HCO3）2+ H2SO4≡CaSO4+2H2O+2CO2
产生的硫酸钙溶于水。这样就降低了水的碳酸盐硬度。
1.2清洗换热面已产生的污垢
寻找理想的凝起器清洗方法，对许多火力发电厂仍是重要的努力目标。理想的目标目标应具备：1、清洗效果好；2、消耗小；3、尽量少限制负荷或不限制负荷；4、不损伤凝汽器。
（1）化学清洗
这种清洗方法是利用酸来溶解沉积在管内壁上的碳酸盐。清洗只能在机组停运时进行。作为酸洗液一般采用2%～5%的盐酸溶液，酸洗液的浓度过小则清洗效果差，过大则易腐蚀铜管。实践表明，酸洗液的浓度超过3%的时，腐蚀速度明显上升。为了减少盐酸对金属的腐蚀，应在溶液中添加浓度为0.1%的缓蚀剂，如：环六亚甲基四胺、甲醛水、邻二甲苯硫脲、糖醛等。酸洗时间的长短可根据凝汽器进出口的酸液浓度差来决定，当凝汽器进出口的酸液浓度差减小到0.1%时，则可结束清洗。同时，现场也可以空气管中气水混合物的状况来决定酸洗工作是否应该结束。当空气管中不再有气水混合物喷出，即全部喷出物为酸液时就可结束清洗。酸洗时间不得超过6小时。
（2）机械清洗
机械清洗可在机组运行过程中不减负荷的进行，而且劳动强度小。机械清洗分为尼龙刷自动清洗系统和胶球自动清洗系统。由于胶球自动清洗系统比尼龙刷自动清洗系统消耗小，效果好，设备简单，操作方便等优点，因而受到广泛应用。
（3）水力清洗
水力清洗主要利用高压水流的能量对凝汽器管壁进行力冲洗，以除去污垢。
水经过阀门、过滤器进入高压水泵，高压水泵将沿水管路和高压橡胶软管送至操作杆，杆的末端安装有可更换的喷嘴组成了水枪，阀门可用来对水枪的工作压力进行调整。
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试验表明，喷嘴的结构对水力冲洗的效果影响很大。据报道，以压力为P=20MPa，流量Q=1.8m3/h的高压水泵和喷嘴直径dn=1mm的水枪所组成的水力冲洗系统，对莫式硬度分别为3和4，单向耐压强度极限σ分别为28MPa和46MPa的污垢进行冲洗的试验表明，冲洗一根管子平均所用时间为80-150s。
（4）热干燥清洗
近几年来，特别是在大容量凝汽器设备上，用热干燥法来清洗管壁上的有机物和微生物污垢得到广泛应用。
热干燥清洗法是基于下述这样一种现象提出的。附着于管壁的大多数微生物，在温度达40～60℃时就会死亡，并且在空气介质中会逐渐干燥、收缩、剥落，使微生物死亡的这一温度是非常容易实现的。只要人为地在一段时间内将凝汽器真空降低（可以通过调整汽轮机负荷或抽气器工作介质压力来实现）就可达到。与此同时，再从水室的人孔送入60～70℃的热风，则可使干燥龟裂速度明显增加。一般3～4h，附着管壁的微生物就会干燥、剥离。此时，通入循环水就可以冲走剥离下来的生物污垢。
1.3提高真空系统严密性
经检测，真空系统可能漏入空气的地方分别采取不同方法提高其严密性：
a）真空系统上的阀门全部更换为带有水封装置的阀门；
b）通过在停机状态下对下汽缸及其凝汽器和真空系统灌水查漏，消除管道接头、水位计连接端头、凝结水泵轴端、凝汽器喉部以及处于真空状态下的汽轮机抽汽管接口等处的漏入空气点；
c）保证轴端高、低压汽封间隙调整在设计值以内；
d）改造轴封供汽系统，适当提高供轴封蒸汽流量、压力，防止机组负荷降低时低压端汽封处漏入空气；
e）加强真空泵的运行调整，使其保持在较高效率和能力下工作。
1.4降低凝汽器单位蒸汽热负荷
从δt与dk及t1的关系和式（3-3）都说明端差随蒸汽热负荷的增大而升高，并且在DW、传热系数k等于常数的条件下，端差与蒸汽热负荷成比例关系。为降低凝汽器所承担的额外热负荷dk，通过分析作如下改进：
a）部分化学补水改由凝汽器喉部进入，并在喉部造成喷雾状态，以加速汽轮机乏汽冷凝和减少机组的冷源损失；
b）一般电厂的低压加热器排空气采用逐级自流，最后排入凝汽器喉部的连接形式，可改为在排入凝汽器前安装一冷凝器，产生的疏水排入凝汽器热水井，空气和部分未凝结的蒸汽排入凝汽器喉部。这样，分离了空气中大部分水蒸汽，减轻了凝汽器的热负荷，从而改善了热力系统的经济性。
c）提高旁路系统设计的科学性，杜绝大量高温蒸汽直接导入凝汽器喉部，减少凝汽器的热负荷。
1.5保证循环水泵的经济运行
运行中用控制冷却水温升Δt来降低端差的主要手段是改变冷却水量。一般的电厂每台机组配置2-3台循环水泵，可根据不同季节和机组负荷的变化来确定循环水泵的运行台数以达到最有利真空。
还可以通过更改循环水泵叶轮等，或使用变频电机，目的就是选择合理的选择冷却水流速。合理的冷却水流速原则上讲，流速过高，会引起磨蚀，引起阻力增加，影响经济性；流速过低，则污垢容易沉积，而污垢容易引起腐蚀、端差增大。但流速太低还降低了水侧换热系数，增大传热端差或增大了换热面积，这对价格昂贵的管材不适合。综合考虑，推荐的安全而又经济的流速如表所示。
实际应用中，流速有的低于表中的推荐值，但为了防止水中的悬浮物沉积，对于黄铜管流速不得低于1m/s，对于镍铜管不得低于1.4 m/s。
1.6采用强化凝汽器换热技术
换热器的强化传热就是通过改变影响传热过程的各种因素力求使换热器在单位时间内，单位传热面积上传递最多的热量。强化传热研究的主要目的是提高热量传递过程的速率，力图达到以最经济的设备（重量小、体积小、成本低）来完成规定传递的热量或在设备规模相同的情况下能更快更多地传递热量，用最高的热效率来实现能源的合理利用。
2 结论
本文还给出了一种新思路，即在不影响机组安全性和经济性的前提下，通过采用凝汽器换热强化技术，不但强化了传热效果，降低了凝汽器端差，还可以适当达到节约循环水的目的。通过分析，得出如下结论：
（1）将强化传热技术应用于凝汽器换热管，不仅可以提高其换热效果降低凝汽器端差，而且还达到节约循环水的目的；
（2）在单相流体的各种强化换热技术中，可以采用加工简便，传热效果好螺旋槽纹管。
（3）从长远目标看，在不影响机组安全性和经济性的前提下，采用换热强化技术的凝汽器，只要保证凝汽器端差在允许范围，凝汽器“带垢运行”是值得考虑和实践的。
参考文献：
[1] 田金玉主编，《热力发电厂》，北京：水利电力出版社，1980年7月，第二版
[2] 杨善让主编，《汽轮机凝汽设备及运行管理》，北京：水利电力出版社，1993年10月，第一版
论文作者:周学明
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/20
标签：凝汽器论文; 污垢论文; 负荷论文; 流速论文; 管壁论文; 喉部论文; 机组论文; 《电力设备》2016年第23期论文;