板式空冷報(bào)告

1、北京市京海換熱設(shè)備制造有限責(zé)任公司 板式空冷凝汽器專題報(bào)告.1 行業(yè)背景現(xiàn)狀本產(chǎn)品為我公司研制的新型電廠板式空冷凝汽裝置，具有高效、節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢，技術(shù)水平為國際領(lǐng)先。特別適合在富煤缺水地區(qū)發(fā)展火電廠大容量直接空冷凝汽裝置，解決電力工業(yè)發(fā)展與水資源嚴(yán)重不足的矛盾。.2 電廠空冷技術(shù)綜述電廠直接空冷凝汽裝置主要以德國80年代開發(fā)的KD型順逆流凝汽器為代表，分為主凝器和分凝器兩部分。主凝器為汽水順流式，作為凝汽裝置主體；分凝器被設(shè)計(jì)成汽水逆流式，便于不凝氣抽出并可有效的避免過冷和凍結(jié)?？绽淦鞑捎酶墒娇绽浣Y(jié)構(gòu)（區(qū)別于在空氣入口處或向翅片管管束上噴水的增濕型及噴淋型濕式空冷），是以環(huán)境空氣作為

2、冷卻介質(zhì)，依靠翅片管擴(kuò)展傳熱面積來強(qiáng)化管外傳熱，靠空氣橫掠翅片管后的空氣溫升帶走熱量，達(dá)到冷凝管內(nèi)汽輪機(jī)排汽的目的。自1954年在德國使用第一臺(tái)6.5MW直接空冷機(jī)組50多年以來，干式空冷結(jié)構(gòu)的直接空冷凝汽裝置已在世界各地、不同容量的發(fā)電廠中得到成功應(yīng)用。在我國，近年來直接空冷凝汽裝置也已在山西、內(nèi)蒙等煤炭資源豐富而水資源較為缺乏地區(qū)空冷機(jī)組中得到應(yīng)用。.3 目前干式空冷結(jié)構(gòu)的直接空冷凝汽裝置還存在著下列問題（1）傳熱效率低及翅片管易積灰堵塞和翅片與基管接觸熱阻而引起傳熱效率下降干式空冷結(jié)構(gòu)直接空冷凝汽裝置空氣側(cè)傳熱膜系數(shù)低，傳熱效率低。由于采用翅片管，干式空冷至少每年需要用高壓水噴射清洗一次

3、，以清除翅片管上的沉積污垢。對(duì)于坑口電廠或位于工業(yè)污染區(qū)電廠的直接空冷凝汽裝置，情況更加嚴(yán)重。特別是在夏季高溫天氣，有時(shí)清洗工作需要頻繁進(jìn)行，給裝置的運(yùn)行及維護(hù)帶來許多不便，同時(shí)使電廠不能達(dá)到滿負(fù)荷工作的天數(shù)增加。由于翅片管結(jié)構(gòu)存在清洗死角，一旦積灰則很難通過清洗翅片管使直接空冷凝汽裝置傳熱效率達(dá)到初始水平。翅片和基管之間的接觸存在二次傳熱熱阻，這個(gè)熱阻對(duì)于翅片的傳熱效率起決定性作用，隨著時(shí)間的推移，尤其在經(jīng)過熱脹冷縮變化之后，二次傳熱熱阻會(huì)急劇增加。從而導(dǎo)致翅片管式空冷器傳熱效率的急劇衰減。（2）偏流直接空冷凝汽裝置干式空冷一般有兩排至四排管束，由于第一排管與冷空氣首先接觸，第二排、第三排、

4、第四排再依次與受熱空氣接觸，因此各排管存在熱負(fù)荷不均勻現(xiàn)象，容易導(dǎo)致偏流甚至倒流發(fā)生，在我國北方寒冷地區(qū)冬季容易發(fā)生凝結(jié)水凍結(jié)。盡管可以在設(shè)計(jì)時(shí)采取改變各排翅化比、改變主凝器和分凝器比率等等措施，但在存在設(shè)計(jì)計(jì)算誤差以及負(fù)荷變化，環(huán)境變化等因素影響下，改進(jìn)措施實(shí)際很難有效達(dá)到目的。（3）使用壽命傳統(tǒng)干式空冷器均采用普通碳鋼材質(zhì)，防腐蝕采用鍍鋅方法處理。在環(huán)境大氣酸性較高場合使用，設(shè)備只有78年使用壽命，而板式空冷器采用不銹鋼材質(zhì)，可以達(dá)到與主機(jī)同等的使用壽命，并且在整個(gè)壽命周期內(nèi)保證穩(wěn)定的運(yùn)行狀況。（4）占地大由于傳統(tǒng)的干式空冷器管排數(shù)一般為三排以上，為提高機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性、降低空氣側(cè)壓降損失

5、、改善系統(tǒng)防凍性能、改善變負(fù)荷條件下系統(tǒng)背壓控制特性、改善翅片管清洗效果，國外直接空冷凝汽裝置中已逐步由多排管變成一排管，已有單排管結(jié)構(gòu)的干式空冷器出現(xiàn)。從技術(shù)角度，單排管可以從根本上避免熱負(fù)荷不均勻、偏流等問題，易于準(zhǔn)確計(jì)算并防止凍結(jié)。單排管技術(shù)是當(dāng)前空冷器技術(shù)的發(fā)展方向之一。但采用單排管結(jié)構(gòu)勢必增大直接空冷凝汽裝置尺寸，增大設(shè)備占地面積以及隨之帶來設(shè)備框架等投入的增加，應(yīng)用單排管時(shí)首先必須解決占地大的問題。近年來，橢圓翅片管正逐步取代傳統(tǒng)的圓翅片管在空冷器中得到應(yīng)用。與同樣截面的圓管相比，橢圓管的當(dāng)量直徑小，傳熱性能提高；由于短邊迎風(fēng)，管外側(cè)空氣阻力小；結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。但橢圓翅片管尚

6、未從根本上解決干式空冷存在的上述問題。隨著大批火電廠將原有傳統(tǒng)水冷式凝汽裝置改造為直接空冷式，現(xiàn)有干式空冷占地面積相對(duì)于水冷式仍然較大，場地不足的矛盾已日漸突出。.4 板式空冷凝汽器技術(shù)我公司在多年從事空冷器研究基礎(chǔ)上開發(fā)出板式空冷凝汽器技術(shù)，突破傳統(tǒng)空冷器的結(jié)構(gòu)限制，首次將高效節(jié)能、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的板式傳熱元件傳熱板片引入空冷器作為其傳熱元件，是對(duì)空冷器行業(yè)的一次重大變革，將上二代空冷器與板式換熱器的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，既具有空冷器節(jié)水效果好、環(huán)境污染小的特點(diǎn)，又具備板式換熱器傳熱效率高、流通面積大、占地面積小、設(shè)備大型化、能效高的特點(diǎn)，是一種國際獨(dú)創(chuàng)的新型高效空冷技術(shù)，技術(shù)水平為國際領(lǐng)先

7、。4.1結(jié)構(gòu)原理：板式空冷凝汽器的典型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)由板束、風(fēng)機(jī)、構(gòu)架等組成。傳熱單元為不銹鋼全焊式板束。風(fēng)機(jī)采用垂直安裝的軸流式風(fēng)機(jī)。飽和蒸汽在板束內(nèi)自上向下流動(dòng)，空氣橫穿板束，與飽和蒸汽進(jìn)行換熱。4.2技術(shù)特點(diǎn)：（1）傳熱效率高板式空冷器采用波紋板片作為傳熱元件，一般情況下臨界雷諾數(shù)為100時(shí)即可達(dá)到湍流，雷諾數(shù)為300時(shí)可達(dá)到最佳湍流，且當(dāng)量直徑小、污垢系數(shù)低（是管式空冷換熱器的1/41/5），因此傳熱效率高。同時(shí)，板式空冷器傳熱面均為一次傳熱面，與大多數(shù)傳統(tǒng)空冷式換熱器采用的翅片（二次傳熱面）相比熱阻小，更加有利于換熱。（2）單排管結(jié)構(gòu)板式空冷器采用單排相當(dāng)于長寬比達(dá)到16：1以上扁管結(jié)構(gòu)的

8、板管，從根本上解決了熱負(fù)荷不均勻、偏流以及凍結(jié)等問題，同時(shí)易于清洗。（3）壓降低板式空冷器板片相互疊放，不存在傳統(tǒng)空冷式器管間距的限制，因此板式空冷器具有流通面積大（是普通空冷器的46倍），同時(shí)由于短邊迎風(fēng)，板式空冷器具有管外側(cè)空氣阻力小壓降低的特點(diǎn)。（4）結(jié)構(gòu)緊湊由于板式空冷器單板換熱面積大，因此在完成同樣熱負(fù)荷的情況下，板式空冷器的體積小、重量輕，可大大節(jié)約用戶的設(shè)備安裝空間及安裝成本，由于占地小可有效地解決裝置擴(kuò)能改造時(shí)場地不足的矛盾。板式空冷技術(shù)是在總結(jié)了其它空冷器技術(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上研發(fā)的一種新型空冷技術(shù)，它可以在煉油、化工、電力、冶金等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。板式空冷技術(shù)是空冷技術(shù)的創(chuàng)新，

9、填補(bǔ)了空冷器領(lǐng)域的空白，屬國內(nèi)外首創(chuàng)，也為新型高效、節(jié)能型換熱設(shè)備增添了一個(gè)新的品種。綜上所述，板式空氣凝汽裝置是用于火發(fā)電廠汽輪機(jī)冷卻系統(tǒng)的理想產(chǎn)品。.5 板式空冷凝汽器的主要科技成果板式空冷器首次采用板束代替管束作為換熱元件，是空冷器設(shè)計(jì)的重大變革。該設(shè)備技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)新穎，是一種新型高效冷凝冷卻設(shè)備，技術(shù)水平達(dá)到了國際領(lǐng)先。板式空冷技術(shù)的研制開發(fā)已完成了：通用的板式空冷器結(jié)構(gòu)型式的研究及開發(fā)；板式空冷器板片波紋型式、制造及性能的研究；板式空冷器板束結(jié)構(gòu)的研究；板式空冷器工藝計(jì)算軟件的開發(fā)；制造工藝及檢驗(yàn)方法的研究；在工藝計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、板片成型、焊接、檢測等方面為本產(chǎn)品的開發(fā)工

10、作提供了經(jīng)驗(yàn)、奠定了基礎(chǔ)。針對(duì)電廠板式空氣凝汽裝置也已作了大量工作，已完成電廠板式空氣凝汽裝置的方案設(shè)計(jì)、比較與選擇，并且已經(jīng)在實(shí)際工程應(yīng)用中得到驗(yàn)證。6 板式空冷器和傳統(tǒng)翅片管式空冷器技術(shù)對(duì)比表序號(hào)項(xiàng)目板式空冷器翅片管式空冷器1傳熱效率傳熱方式只有一次傳熱，不存在接觸熱阻等其他影響效率的問題。存在二次傳熱，翅片和基管之間的二次傳熱接觸熱阻無法避免，導(dǎo)致傳熱效率下降，翅片本身還存在效率問題，總體傳熱效率低。膜熱阻不存在膜熱阻放大效應(yīng)，膜熱阻較小，傳熱系數(shù)較大。傳熱系數(shù)公式如下：存在膜熱阻放大效應(yīng)，膜熱阻較大，傳熱系數(shù)較小。傳熱系數(shù)公式如下： 其中：Ao/Ai為換熱管外側(cè)面積與內(nèi)側(cè)面積之比。流態(tài)

11、低雷諾數(shù)下（300）就可以形成最佳傳熱湍流流態(tài)，在同樣的流速下，可以達(dá)到更加優(yōu)良的湍流狀態(tài)。需要高雷諾數(shù)（6000）才能達(dá)到最佳傳熱湍流流態(tài)。需要更高的流速才能達(dá)到最佳湍流狀態(tài)。2設(shè)備壓降設(shè)備壓降小：流通面積大，相同的管板面積，板式空冷器的流通面積比管式大46倍。設(shè)備壓降大：流通面積較小，阻力降大。3設(shè)備體積緊湊度更高：有效換熱面積220m2/m3同樣傳熱面積只需要較小的設(shè)備體積。緊湊度較低：基管面積78m2/m3同樣傳熱面積需要更大的體積4受環(huán)境影響程度抗凍性蒸汽始終與冷凝水保持接觸，減小過冷，避免發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象，不需要隔離閥防凍。迎風(fēng)第一排管存在凍結(jié)的可能，需要隔離閥控制防凍。偏流現(xiàn)象板式空冷類似于單排管結(jié)構(gòu)，不存在偏流問題。多排管結(jié)構(gòu)，存在嚴(yán)重的偏流問題，造成換熱面積浪費(fèi)，效率低下。穩(wěn)定性傳熱面為光滑表面，板