凝汽器传热与节能分析

发布时间：2022-10-05 10:08 热度：

　　摘要：真空是影响汽轮机带负荷和热效率的一个重要经济指数，传热效能又直接影响真空的高低，从传热学的角度分析，结合某电厂凝汽器运行情况，提出提高该厂凝汽器传热效能，改善交换工况，提升凝汽器真空的方法。
　　关键词：凝汽器真空换热节能
　　1前言
　　凝汽器是汽轮机组的一个重要组成部分，其作用是汽轮机排汽受冷却凝结成水，在凝汽器中形成高度真空，使进入汽轮机做功的蒸汽能膨胀到低于大气压力，提高效率多做功，其运行工况的正常与否，直接影响到整个机组的安全和经济运行，因此运行人员应充分了解设备特性，做好运行监视和科学调整。保持凝汽器良好运行工况，即保障凝器汽真空达到最佳的真空值是提高电厂发电的经济性和节能降低运行成本的重要内容之一。
　　2传热与真空分析
　　机组正常运行时，凝汽器的排汽压力与排气温度的关系是过热蒸汽的压力和温度的关系，也就是说凝汽器的排汽压力是由相应的过热蒸汽温度来决定的，而过热蒸汽的温度与外界冷却介质的热交换程度有关。在凝汽器中，过热蒸汽受冷却发生相变，相变时凝结水在整个换热面上保持饱和温度T1，蒸汽汽化潜热被冷却水吸收。
　　蒸汽凝结放出的热量为：
　　Q放=（hC-hc＇）×Gc=r•Gc
　　其中：hC—排汽焓，kJ/kg；
　　hc′—凝结水焓，kJ/kg；
　　Gc—排汽量，kJ/s；
　　r—汽化潜热，kJ；
　　所以我们可到出如下公式：
　　T1=(T21-eKF/cm)/(1-eKF/cm)
　　可知：?
　　a. 当冷却水进口温度T21下降，其吸收的热量Q吸就增加，蒸汽冷凝温度T1就越低。
　　b. 当受热面积F增加则冷却水出口水温度T22上升，其吸收热量就增加，蒸汽冷凝温度T1就越低。
　　c. 当冷却水流量增加时其吸收的热量就增加，其增加的幅度由(1)式可看出，按数量级估算，就不及上面两种情况，当然它同样也可使蒸汽温度T1降低。
　　总之，冷凝温度的下降可使排汽压力相应降低，增大蒸汽在汽机内部的焓降，使得有更多的热能在汽机中转化成机械能。
　　3影响传热系数的因素
　　假设凝结换热系数为k1；导热系数k2；对流换热系数为k3；则凝汽器传热包括以下三个互相串联的换热方式：
　　凝结换热导热换热对流换热
　　过热蒸汽管子外壁管子内壁凝结水
　　k1k2k3
　　由上述过程及前面所涉及的公式可推出凝结器换热系数为：
　　K=1/(a+b+c),W/(m2•℃)
　　这个公式揭示了换热系数的意义，即它等于传热过程各环节之和的倒数。其中1/k1，1/k2，1/k3分别为三者的热阻，即各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的叠加。根据理论计算1/k1＜1/k2＜1/k3，即依次增大。传热系数表证了传热过程的强烈程度，传热系统数越大，传热过程越强，热阻越小。下面对各个换热过程进行分析。
　　4提高真空的若干途径与可行性
　　4.1降低凝汽器热负荷
　　目前我厂汽轮机采用的是表面式凝汽器。由于有传热热阻存在，冷却水温总是比凝结水温要低，热经济性差。由于排汽量越大则蒸汽凝结放出的热量就越多，冷却介质需带走的热量越多，然而冷却热量、传热面积、循环水温度是受设备特性和生产成本所限制的，为了减轻凝汽器热负荷，提高机组热效率，可采取在冷凝器喉部增加一套雾化式喷头，通过接触式传热，可吸收部分蒸汽凝结热，使部分补充的除盐水在凝汽器内形成一个混和式凝汽器，从而减轻了表面式凝汽器的热负荷，提高了真空。
　　4.2提高真空系统的严密性
　　在停机时应定期对凝汽器和真空系统进行灌水检漏，消除管道接头、水位计连通接头、凝结水泵轴端密封装置等处的漏气点；根据外界负荷的变化，经常调整汽轮机轴封用汽，不使其中断；经常检查负压系统的阀门；加强射水抽气器的运行调整和日常维护，保证其抽气效率，在其压兰处不应有松动现象，同时考虑到季节变化会导致抽气器工作环境温度上升较大，直接影响其工作效果，可考虑改用受外界温度影响较小、维护简单的水环真空泵或者利用工业水温度较低的优势对原抽气器的循环水入水口加装水温控制装置。
　　4.3清洗受热面
　　当需要强化一个传热过程时首先判断哪一个传热环节的分热阻最大。在凝汽器中，由于管壁两侧的热阻都比较小，因此不能忽略管壁热阻。污垢热阻有时会成为传热过程的主要热阻，须给予足够的重视，一般讲管壁两侧的对流换热热阻均在2×10-4m2•℃/W以下，而经过处理的冷却水水垢热阻可达2×10-4m2•℃/W，针对这个分热阻采取强化措施，收效最显著。运行中对循环冷却水采用经过严格预处理的工业水，同时合理安排清洗周期是保证控制污垢热阻的有效手段。
　　4.4小结
　　如前所述，分析影响传热因素，降低抽气器受外界环境温度影响提高真空系统严密性，清洁换热面和降低循环水进口水温是提高真空的有效途径，同时在调整循环水流量时，可节电降耗，降低运行成本。
　　5结束语
　　凝汽器的运行情况、状态和真空系统的严密程度决定了凝汽器的真空。减小凝汽器换热面的蒸汽负荷、循环水的进口温度，提高循环水量、保持冷却表面的清洁程度和真空系统的严密性，可降低排汽压力，提高真空度，增加蒸汽在汽机内部有效焓降，从而收到较好经济效益。针对影响传热的因素分析采取合理可行对策，是提高凝汽器工作效率，保证机组经济运行的关键。