摘要：在现代大型电站凝汽式汽轮机组的热力循环中，凝汽设备起着冷源的作用，凝汽器是冷端系统的核心换热设备，其主要任务是将汽轮机排汽凝结成水并在汽轮机排汽口建立与维持一定的真空度，而真空度是表征凝汽器工作的主要指标，是影响汽轮机经济运行的主要因素之一。真空度降低使汽轮机的有效焓降降低，影响汽轮机的出力和机组设各的安全性。
关键词：板式换热器；电厂冷端系统中应用；可行性；
板式换热器是用压制有波纹的薄金属换热板片叠装而成的一种换热设备，它的主要优点是结构紧凑、耐温承压能力强、重量轻、污垢系数低、传热效率高，能实现多种介质换热，可以通过改变换热面积或多流程组合适应新换热工况要求，另外检修、清洗都很方便。但其流动阻力非常大，换热器各板片之间形成许多小流通断面的流道，通过板片进行热量交换。它与常规的管壳式换热器相比，在相同的流动阻力和水泵泵功率消耗情况下，其传热系数要高出一倍左右。
一、板式换热器的优点
1.占地面积及重量比重。板式换热器结构紧凑，单位体积蠹的换热面积为管壳式换热器的2—5倍，而且不用像管壳式换热器那样要预留出管束的检修场地。在完成同样换热任务的情况下，板式换热器所需的换热面积比管壳式换热器的小，即板式换热器的重量轻，大约为管壳式换热器的1倍左右。
2.污垢系数。板式换热器由于板间流体的剧烈湍动，杂质不易沉积和不锈钢制造的板面光滑，易清洗，所以板式换热器的污垢系数比管壳式换热器的污垢系数小得多。板壳式换热器由于换热过程处于强烈的湍流状态，高剪切力抑制了板画上污垢的形成，流体在波纹形避道内的停留时闻均匀，所以其结垢倾向远低于管壳式换热器。
3.安装检修。管壳式换热器是由管束组成，自身重量体积都较大，在检修抽管时需要留出管束一样长的距离，占地较多，还需配备必要的起吊检修设施。管壳式换热器的设计寿命一般为30年，大修周期4年。当换热器发生泄漏时（可能是管子与管板间的泄漏或是管子破裂引起的泄漏），可采用堵管等措施在短时间内恢复工作性能，管壳式换热器允许有7％的堵管裕量。可以根据需要采用胶球清洗装置对管内进行定期的机械清洗。还具有强渗透作用和品格扭曲作用，使水垢晶格扭曲变疏松，在水力冲剩作用下疏松的污垢及脏污，顺冲洗水冲走，在水力冲刷时只要打开凝汽器两端的铰链活动门，在不停产的条件下，用水枪喷刷即可，缩短了维修时间，提高经济性。
二、板式换热器在电厂冷端系统中应用的可行性
1.管壳式换热器和板式换热器的比较。一是结构比较。管壳式换热器由前水室、管束、筒体和后水室等组成。管束采用可抽式管束，它由前后管板和折流板、拉杆、定距管和换热管组成。拉杆与管板、折流板采用丝扣连接和换热管与管板采用胀接加密封焊。在壳侧水入口处的管束上设置防冲板，以防止被冷却水直接冲刷换热管，管内走冷却水，管外走蒸汽，板式换热器采用分段压制成的无孔矩形的凸凹形板，每段尺寸的凸凹相同，沿纵向和横向将板管的板边焊接在一起，组成板束，然后在上下和左右侧按工作压力要求组装在一起，板板式换热器的压力降小，汽轮机排汽自上而下流入板管束，在板管束内完成排汽的潜热放热。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而抽气口又设在板管束的下部，不占用板管束换热面积，所以提高了板管束的有效换热面积，水侧流体自下侧横向进入管束，经第1个流程后再从上侧横向进入上管束的第2个流程，流程形式是“错流”和“逆流”换热，从而提高了换热效率。
二是传热系数比较。在管壳式换热器中，一种流体横向掠过管子，通过管壁与管内流动的另一种流体换热，彼此垂直交叉流动，其传热系数一般为l 000—3 000 W／（m2•K）。板式换热器中，冷却水侧与蒸汽侧流动均为湍流，2种流体逆向流动，由于波纹的作用引起湍流从而产生高传热率、高阻力压降、高切应力场，这可抑制污垢在传热面上形成。三是端差比较。管壳式换热器传热端差（即冷却水进口温度与被冷却介质出口温度的差）为5℃左右，板式换热器由于其结构特点可以将传热端差降低至1℃左右。四是管壳式换热器由管束组成，自身质量体积都较大，在检修抽管时需要留出与管束一样长的距离，占地较多，还需配备必要的起吊检修设施．管壳式换热器的设计寿命一般为30 年，大修周期4年。当换热器发生泄漏时（可能是管子与管板间的泄漏或是管子破裂引起的泄漏），可采用堵管等措施在短时间内恢复工作性能，允许有7％的堵管裕量，可以根据需要采用胶球清洗装置对管内进行定期的机械清洗，板式换热器具有体积小、质量轻的特点，检修方便，不需设检修起吊设施，安装占地较少．在冷却水中可加人多种无毒强螯合剂，这些螯合剂可抑制生物的生长也可促使微生物的死亡，而且这些螯合剂相互之间还具有协调作用和增效作用，还具有强渗透作用和晶格扭曲作用，使水垢晶格扭曲变疏松，在水力冲刷作用下疏松的污垢顺冲洗水冲走。在水力冲刷时只要打开凝汽器两端的铰链活动门，在不停产的条件下，用水枪喷刷即可，缩短了维修时间，提高了经济性。
2.板式换热器在电厂冷端系统中应用。一是板片的结构设计。板式换热器是由以金属板片为换热元件，它是由不锈钢、工业纯钛或其它材料的薄板压制而成。板片的波纹形式直接影响到板片的传热性能、阻力降以及整机的承压能力。目前已存在四余种核心结构，其主要波纹形式有：人字形波纹、水平平直波纹、斜波纹等。按照板片的连接方式又分为：可拆卸式和焊接式。考虑到火电机组冷端系统蒸汽冷凝的技术要求，需要密封性更好的全焊接板式换热器，考虑到蒸汽凝结压力降的限制条件，并且组成不等截面的流道，分别用于蒸汽和水。但是由于目前没此类型可选板型，所以需要对于板片的结构进行优化设计。二是优化变量的选择。板式凝汽器的实质是水和蒸汽通过板片发生热交换。在换热材料一定的情况下，影响换热器性能的主要因素有状态参数和结构参数。状态参数参照上面管式换热器设计参数取定。结构参数主要是指换热器的面积，宽度和高度以及板阀距。把换热面积作为约束的条件之一，因此在换热面积一定的前提下，影响换热器性能的主要结构参数只有换热器的长度、宽度和两侧板间距，在此方案中采用分段压制成的无孔矩形的凸凹形板，组成宽窄通道，蒸汽和水分别通过。每段尺寸的凸凹相同。段数和长度的根据以上凝汽器设计容量大小确定，板管由凸对凸形成。沿纵向和横向将板管的板边焊接在一起，组成板束，然后在上下和左右侧按工作悉力要求组装在一起。由于板管束组和蘧紧板壳全部采用焊接结构，不易泄漏等。全焊接板片换热，可以实现错流换热具有静搅拌作用，能在较低的雷诺数下形成湍流。
本论文针对板式换热器进行了比较深入的研究，经济性的角度分析了板式凝汽器取代火电机组原有的管壳式凝汽器的可行性，板式换热器取代管壳式凝汽器有很好的前景，希望在这个领域得到广泛的应用。
参考文献：
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论文作者:卫功杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/12
标签：换热器论文; 管壳论文; 换热论文; 板式换热器论文; 凝汽器论文; 污垢论文; 波纹论文; 《电力设备》2018年第28期论文;