冷凝器强化换热技术

RCCS强化换热装置

概述：

汽轮机是火电厂的重要设备，通过汽轮机，蒸汽的热能转化为机械能，为发电机发电提供动力。凝汽器是汽轮机的附属设备，在凝汽器里汽轮机排汽转化为凝结水，体积缩小，压力降低，汽轮机进出蒸汽焓差增大，做功能力提高。凝汽器也为系统水汽循环提供了必要条件。凝汽器工作性能的好坏直接影响到系统的热经济性。衡量凝汽器工作性能的指标主要有端差和真空。

凝汽器是一个表面式换热器，在壳程里流动的是汽轮机排汽和凝结水，管程里流动的是冷却水。冷却水吸收蒸汽热量后蒸汽凝结成水，冷却水温度升高后排出凝汽器。表面式换热器存在换热管结垢的问题，凝汽器也不例外。凝汽器铜管内壁结垢会严重影响换热效果，大大降低系统的热经济性。凝汽器结垢影响主要体现在端差升高和真空降低。在系统来说主要是发电汽耗增加，煤耗增加，经济效益下降。

水垢的形成：（摘自火电节能技术文献）

汽轮机组运行时必须有大量的冷却水通过凝汽器来冷却汽轮机排汽，循环冷却水的水温在15℃—35℃之间，适宜藻类和微生物繁殖。循环使用中，大量的水分被蒸发，而补充水中又含有杂质和盐类化物，冷却水的盐类不断浓缩，水中的碳酸氢钙浓度越来越高，游离CO2-却不断挥发，使Ca（HCO3）2分解为CaCO3而析出形成水垢：

Ca（HCO3）2= CaCO3↓+CO2↑+H2O

碳酸盐水垢的产生严重影响了金属的传热效果，循环水温又适合藻类和微生物繁殖生长，脱落下的藻类易发生粘垢，致使循环冷却水水质不断恶化。

循环水在凝汽器铜管内流动，吸收大量的热量，保证了汽轮机正常运行。根据流体力学原理，液体在管道内流动分为层流和紊流两种基本现象。层流边层是紧靠管壁的一层，流速很慢，水中的CaCO3和粘垢最易滞留在管内壁上，形成水垢。

水垢的危害：（摘自火电节能技术文献）

1、凝汽器管内壁形成水垢后，换热效果下降，导致真空下降，能耗上升，严重时要降低发电负荷或停机清洗。据有关资料介绍，水冷设备换热器中水垢厚度为2.16mm时，传热系数平均下降51%，设备运行效率下降50%，而形成水垢的时间仅25天。如此短的积垢时间和低传热效率，导致凝汽器长期处在低效率中运行。

2、增加了冷却循环水系统的水流阻力，降低了冷却水的流量，增加了循环水泵的能耗。

3、由于水垢的热导率很低，因而急剧降低了凝汽器的传热系数，导致凝汽器真空降低，按照不同汽轮机的试验资料，真空度每降低1%，汽耗增加1～1.5%,当蒸汽流量不变，将降低汽轮机组的出力。据有关资料介绍，水冷设备换热器中水垢厚度为2.16mm时，传热系数平均下降51%，设备运行效率下降50%，而形成水垢的时间仅25天。

凝汽器结垢对真空度的影响

机组容量(Mw)水垢厚度(mm)真空降低(kpa)真空度降低(%)汽耗增加（%）100 1.2～2.026.7 ～ 33.3 3 ～ 5 3 ～ 7.5

500.8～1.220.0 ～ 40.0 2 ～ 4 2 ～ 6

注：真空度降低1%，汽耗增加1～1.5%,当蒸汽量不够，降低汽轮机出力1～2%。

4、水垢的附着，特别是粘泥的附着，会在附着物下部发生局部腐蚀甚至破裂和穿孔。水垢的附着凝汽器管会导致铜管堵塞，严重影响设备运行。

5、凝汽器管的损坏会造成凝汽器的严重泄露，情况严重或处理不当会造成锅炉水冷壁管的爆破，严重危及锅炉的安全运行。

RCCS装置原理：（整理）

在凝汽器内安装本装置后，当汽轮机组运行时，无需外加动力，利用水的流速驱动本装置的旋转部件长期在铜管内不停地快速旋转，改变管内水的流动状态，强化换热。同时，破坏水垢和粘泥的形成机理，使水垢和粘泥不能在管壁上滞留，排除了结垢的可能。

装置特点：

采用高分子聚合材料制成，耐温0℃≤T≤100℃，自润滑，耐酸碱腐蚀，耐磨，抗老化，其密度与水的密度相近，能较好地浮动在管的中心部位，在运行时可避免与金属的硬摩擦，使管内除垢均匀化，同时还保护了金属表面的氧化膜，较好地解决了冷却管的使用寿命。

适用范围：（火电一般采用开式或闭式系统)

所有的开式循环和直流冷却系统都能安装本装置，解决凝汽器的结垢和换热效率低下的难题，大幅度提高发电经济效益。

装置作用：

1、强化凝汽器换热管水侧换热效果（提高真空，降低端差）。

2、保持凝汽器换热管内长期干净无垢，无需清洗，提高设备寿命及有效运行时间。。

3、减缓垢下腐蚀，延长凝汽器换热管使用寿命。

4、减少发电汽耗0.1kg/kwh及以上,减少补充水量50％左右，减少加药量50％左右。（摘自火电节能技术文献）

安装、运行注意事项：

1、在安装技术改造产品前甲方必须对凝汽器铜管进行彻底清洗，以免因存留水垢损坏改造装置和影响改造运行效果。

2、凝汽器的循环水中无塑料袋，杂物，烂草，大的水生物等杂物。

3、装置自安装完毕投入运行，循环水水质要保持安装改造前之状态，不能擅自改变，更不能突然停止加药。具体的加药量和循环水水质要在运行中摸索，循序渐进，以机组整体经济效益最大为依据。

4、循环水量尽量维持在额定量，装置的自清洗和强化换热效果会更好，使凝汽器的换热性能处于最佳状态。因此提高真空取得的经济效益远大于因加大循环水量而增加的泵耗。

5、定期检查各级滤网，及时清除杂物，减小流动阻力，保证循环水水质。

改造前：凝汽器管内冷却水的流动呈现层流状态，中心区流速最大，管壁由于水的张力形成水阻，流速几乎为零。

改造后：凝汽器铜管内壁水的流动呈现紊流状态，强化换热的同时，延缓和减轻了管壁的结垢。

备注：以上结论摘自流体力学。

装置原理图（网络下载）

RCCS和胶球清洗装置的比较

胶球清洗装置的运行是人为控制的，是定期进行的。由于凝汽器本体结构的先天性（如

局部涡流、流速不均、铜管管径不一等），使胶球的运动呈现概率性和习惯性，有的铜管长

期或始终得不到清洗，凝汽器整体清洗效果不好，胶球回收率不高。胶球对硬垢无能为力，

反而会使胶球卡塞在铜管里，造成换热损失。更重要的是胶球清洗装置没有在线强化换热的

能力，不能大幅度提高凝汽器的换热效果，充其量只能使凝汽器的换热效果达到铜管为光管

时的状态。

自动除垢强化换热装置是在凝汽器每根铜管里安装，在线连续清洗和强化换热，保证了铜

管始终干净无垢，大大增强了铜管内壁对流换热能力，使凝汽器整体换热效果增强，远高

于铜管为光管时状态，即设计状态。

自动除垢强化换热装置还免除了胶球清洗装置人工操作的随意性和能耗，减少加药量，减

轻铜管垢下腐蚀，免除头疼的停机人工清洗，持续经济效益巨大，是当前取代胶球清洗装

置的最佳产品。

凝汽器强化换热装置与其它清洗方式的比较

清洗方式自动除垢强化换热装置胶球清洗化学清洗高压水枪在线除垢能力强弱无无

在线强化换热强无无无保护氧化膜是是否是腐蚀铜管减缓腐蚀腐蚀腐蚀维持效果时效长较长短短需要外力否否是是发电负荷增加维持增加增加发电汽耗减少维持增加增加端差减少维持增加增加真空增大维持减小减小阻垢剂量减少50％持续持续持续补充水量减少50％持续持续持续操作难度易较易困难困难