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。
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。
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。
以下是朗肯循环运行步骤:
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。
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.
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。