火电厂,热电厂中凝汽器结垢问题与在线管刷清洗方案- 伟控集团 伟控科技

火电厂里的表面式凝汽器及其作用

表面式凝汽器或者蒸汽冷凝器是一种水冷壳管式换热器,其主要用于冷凝来自热电站蒸汽轮机排出的蒸汽,让蒸汽在低于大气压力水平下从气态转换为液态。

在蒸汽表面式凝汽器中,蒸汽和冷却水并不会混合。在锅炉中的冷凝水可以被重复使用:在表面式冷凝器中,即便非纯水也可以用于冷却,而在喷射式凝汽器中,冷却水必须是纯净水。 虽然表面式凝汽器的投资成本和所需空间更多,但由于其低运行成本和高热效率,它仍然是火电厂的首选设备。

表面式凝汽器的类型

根据冷凝水抽取泵的位置,冷凝水流量和管道排列,表面式凝汽器可以划分成不同类型。

顺流式表面凝汽器

在顺流式凝汽器中,排放的蒸汽向下推进,流经带有双通道设置的冷却水管道(蒸汽的下半部分向下进入,上半部分则由相反的方向离开)。

向心式表面凝汽器

这种向心式表面凝汽器里,蒸汽进入壳程的循环内,冷凝流向管束的中心流动。

逆流式蒸汽冷凝器

在逆流式冷凝器中,蒸汽进入壳程的底部,抽气泵连接于顶部。蒸汽首先向上流动,然后返回冷凝器底部,冷凝水抽取泵连接在冷凝器底部。

火力发电厂

朗肯循环发电厂

火力发电站通过蒸汽驱动的涡轮机将热能转换为电能:把水加热变成蒸汽并驱动连接于发电机的涡轮机工作。涡轮机工作后,蒸汽在冷凝器中冷凝并回到锅炉中进行循环加热和蒸发。这就是朗肯循环的基本原理。

朗肯循环

火电力厂

以下是朗肯循环运行步骤:

  • 锅炉的等压传热
  • 涡轮机中的等熵膨胀
  • 凝汽器中的等压放热
  • 泵中的等熵压缩

等压传热

火电厂的冷凝系统

等压传热:进料泵将高压液体泵到锅炉中以加热到饱和温度。额外热能致使液体蒸发,直至其完全转化为饱和蒸汽。

等熵膨胀

冷凝式汽轮机(冷凝式涡轮机)效率

等熵膨胀, 当涡轮机中蒸汽膨胀,它驱动涡轮机并将能量转化为电力。冷却介质的温度限制了膨胀水平。冷凝器中较低的冷却温度会产生较高度的真空度(较低的绝对压力)并允许更多的膨胀。

等压放热

冷凝器在蒸汽动力装置中的作用

等压放热, 膨胀的汽液混合物从涡轮机到达水冷表面冷凝器。高效的冷凝器将蒸汽压降低到大气压以下,接近冷却水温度下水的饱和压力。

等熵压缩

电厂蒸汽排放

等熵压缩, 进料泵能提高冷凝水的压力并具有相对低的能量消耗,因此通常不包括在热力学计算中。

表面式凝汽器在火电厂里的作用

蒸汽换热器

从低气压涡轮机排出的蒸汽进入壳程。 这些蒸汽通过冷凝管束后,随即被冷却并转化为水(冷凝物)。蒸汽喷射器(或旋转电机驱动的排气装置)不断地从蒸汽中排去空气和气体,同时保持着真空。

冷凝器温度越低则冷凝蒸汽中的压力越低,并能确保最佳工作效率。由于冷凝器温度几乎总能保持在100℃以下,其中水的蒸汽压远低于大气压,因此冷凝器通常在真空下工作。空气(不可冷凝的)泄漏到闭合回路中将降低真空,从而降低效率,因此必须防止。

一般情况下,冷却水约在25°C(77°F)的时候把蒸汽冷凝,并且在冷凝器中产生约2-7kPa(0.59-2.07inHg)的绝对压力,即低于大气压约-95kPa(-28inHg)。

当水蒸气冷凝时通过大幅减小真空体积的产生,有助于将蒸汽排到涡轮机以获得最佳效率。

冷凝器通常使用来自冷却塔的循环冷却水或者使用直流冷却地表水(来自河流,湖泊或海洋)将余热排放到大气中。在许多地方,冷却塔乃至一次性设置,也是强制性的避免对地表水加热和相关的生物影响。

自然通风,强制通风或引导冷却塔通过蒸发将水温降低约11至17°C(20至30°F),并将不可回收的废热排放到大气中。 一个500 MW的机组在满载时以约50,000m³/ hr(500ft³/ s或225,000 US gal / min)的速度循环。

冷凝器管由黄铜或不锈钢制成,具有最佳的传热性和耐腐蚀性。来自冷却水的细菌,藻类,泥浆或灰尘和结垢导致内部垢层并阻碍热传递,这导致较低的真空并因此降低导热效率。

火电力厂通常面临的挑战

发电厂的能源转换效率和发电量的最大化

最佳冷凝器性能,实现最佳发电效率。火力发电厂持续不断的挑战是实现能量转换效率和发电量的最大化。通常,最高效率可达约38%。重点通过对燃烧控制,炉子调整,燃料开关和涡轮机升级来提高热量率,冷凝器的性能就会不被看重。实际结果是:经常停机清洗和维修对工厂设备的热耗率和输出功率产生重大影响。

真空在蒸气涡轮机中的重要性

高度冷凝真空能够提升发电厂的产量。冷凝器结垢导致冷凝器真空度降低,这样反过来影响了发电厂燃料转化效率并导致设备的输出率降低或容量降低。

冷凝器真空度平均提高0.35英寸汞柱或12毫巴(1.6%)将使工厂的热效率提高约3  –  3.5%。 如果冷凝器管持续保持清洁以获得恒定的最佳传热效率,就可以实现这种平均效率或产能的增加。

避免锅炉管故障

避免锅炉管故障引起的强制停运。冷凝器结垢影响着冷凝器管的健康,一但冷凝器管开始泄漏时,冷凝器管与蒸汽侧产生的真空相结合可能是灾难性的。冷却水将最终进入锅炉管并导致腐蚀,这是锅炉管故障的最主要原因之一。 这反过来导致进一步的产量损失和昂贵的维修费用。

如何提高蒸汽凝汽器和火力发电厂的效率

火力发电厂的高效运行对于最小化电力消耗成本(和碳足迹)是至关重要的。因此,仔细地同步运行各个组件相当有必要。近几十年来,随着这些效率提升技术的引入,冷凝器管刷自动清洗技术可能是最简单的解决方案,作为一种有效的解决方案,可以显着提高发电厂的工作效率,却经常被忽视了。

用于蒸汽表面凝汽器的管刷自动清洗系统 - 最明智有效的解决方案

EQOBRUSH - 伟控集团

良好的蒸汽冷凝器性能对于火电力厂的总热功效率有很大帮助。 如上所述,它允许保持高度冷凝真空并避免因高能量转换引起的锅炉管故障。

为了始终保持冷凝管清洁,应考虑使用冷凝器自动管刷清洗系统如EQOBRUSH.

EqoBrush Automatic Tube Cleaning Brushing System For Heat Exchanger

在自动管刷清洗系统中,我们使用四通换向阀定时(每4小时一次)切换冷凝器的水流方向。 以此推动刷子(放置在每个管末端的捕捉篮中)通过冷凝管,刷掉管壁上的任何污垢。让污垢没有机会形成固态垢层或积聚于冷凝管,而是随水流带到冷却塔盆中。

自动管刷系统一旦安装使用,冷凝器不再需要进行开机盖清洗了。减少了停机时间和维护成本,以及提高生产产量等优势。

使用我们的紧凑型换向阀,EQOBRUSH可安装在进出水管直为600毫米的冷凝器上。这意味着我们可以将我们特制的标准系统安装到输出功率高达40 MW蒸汽轮机系统上。这是生物质发电和小型地热发电厂的理想选择。 如果是更大的冷凝器可以使用专门设计的解决方案。