新型換熱技術(shù)-資料下載頁(yè)
2025-08-05 07:55本頁(yè)面
【正文】 該技術(shù)的核心在于“復(fù)合”和“相變”，即通過(guò)“相變換熱器”的設(shè)置，并利用不同“強(qiáng)化傳熱技術(shù)”與不同“控制技術(shù)”的合理配置，借助于優(yōu)化設(shè)計(jì)，改變包括熱管技術(shù)在內(nèi)的一般換熱器壁面溫度分布的“ 函數(shù)”特征，在始終保證金屬壁面溫度處于酸露點(diǎn)以上以避免出現(xiàn)低溫結(jié)露和腐蝕的同時(shí)，為大幅度回收煙氣低溫余熱提供了可能。復(fù)合相變換熱器中的“相變段”是整個(gè)技術(shù)得以實(shí)施的核心部件之一。它將原熱管換熱器中相互獨(dú)立的部分，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)構(gòu)造成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)化的整體，充分利用氣（ 化）液（ 化）間“ 兩相同向流動(dòng)”、“汽液相變換熱”，“工質(zhì)自然循環(huán)”，將氣化潛熱與液化潛熱交替進(jìn)行，以2243kJ/kg的熱容量進(jìn)行高效傳熱。在換熱平均溫差20度時(shí)，與傳統(tǒng)的煙氣橫掠列管換熱的氣氣換熱器的20kJ/kg20℃換熱能力相比，二者具有10 2以上數(shù)量級(jí)的傳熱量差別。熱管換熱器在余熱回收、降低能耗、節(jié)約能源、減少二氧化碳排放、改善環(huán)境等方面所帶來(lái)的綜合效益是巨大的。折流桿式換熱器又分為板式折流桿換熱器和管殼式折流桿換熱器。板式換熱器由一組波紋形的平行金屬板構(gòu)成，在板片的4個(gè)拐角處都有通道孔，傳熱板被夾緊在一個(gè)側(cè)面附有連接管的固定板和活動(dòng)壓緊板的框架中，并用螺栓緊固夾緊。這些連接管同板上的通道孔對(duì)中，并與熱交換的2 種液體的外部管路相連，傳熱板和活動(dòng)壓緊板懸掛在頂部承載梁的下面，并由底部橫梁使其對(duì)準(zhǔn)定位。傳熱板被緊固的墊片密封，以防止外部泄漏。流體的流量、物理性質(zhì)，壓降和溫度差決定了板片的數(shù)目和尺寸。板式換熱器的冷卻水和被冷卻水在波紋板的兩側(cè)對(duì)流，這些傳熱板的波紋斜交。由于流動(dòng)方向不斷變化，致使流道形狀改變而引起湍流。電站用的水－ 水換熱器為固定管板弓形折流板管殼式換熱器。在殼程設(shè)置若干塊折流板，使流體在殼程反復(fù)換向橫向沖刷換熱管束，增大了流體的流速和湍動(dòng)，從而提高了殼程的傳熱效果。其總傳熱系數(shù)K 值一般為2000 W/( m2K) 左右。針對(duì)普通折流桿式換熱器的缺陷，廣東某電力設(shè)備廠和華中科技大學(xué)合作，開(kāi)發(fā)了電站外導(dǎo)流折流桿海水－ 工業(yè)水換熱器，在華能汕頭電廠試用成功。2004 年8月，該技術(shù)獲得國(guó)家實(shí)用新型專利(專利號(hào): ZL 02 2 71594．0)。該專利設(shè)備通過(guò)改變換熱器管束、外殼及折流桿的結(jié)構(gòu)，打破傳統(tǒng)換熱器利用折流板間距改變流速、控制振動(dòng)及阻力來(lái)確定傳熱效率的技術(shù)路線，殼程流體由折流板結(jié)構(gòu)的相對(duì)換熱管為橫流改為順流，降低流動(dòng)阻力，利用折流桿使低速流體也變成湍流來(lái)提高換熱器傳熱效率。在結(jié)構(gòu)上，微擾流折桿換熱器殼程不設(shè)置折流板，而是沿流體流動(dòng)方向布置折流環(huán)。環(huán)上裝置若干普通折流桿和起微擾流作用的折流桿，折流桿依次按水平和垂直方向安置，普通折流桿用以固定換熱管( 見(jiàn)圖4) 。圖4 折流桿換熱器結(jié)構(gòu)圖當(dāng)流體順著管束流動(dòng)時(shí)，遇到普通折流桿產(chǎn)生擾流，遇到微擾流折流桿產(chǎn)生帶有微振動(dòng)的擾流，然后再流到下一個(gè)折流桿產(chǎn)生同樣的擾流，如此多次擾動(dòng)減薄了層流邊界層，形成紊流，增強(qiáng)了傳熱。殼程進(jìn)出口處設(shè)置外導(dǎo)流筒，使流體低速進(jìn)出管束，同時(shí)把流體由橫掠管束改為順換熱管流動(dòng)，消滅了流動(dòng)死區(qū)，充分利用了換熱面積。高效節(jié)能折流桿換熱器由于有高效節(jié)能微擾流折流桿的強(qiáng)化傳熱、殼程流體相對(duì)于換熱管順流(見(jiàn)圖5) ，故該技術(shù)換熱器具有如下特性: 換熱效率高，其總傳熱系數(shù)K 一般為2600～3500W/( m2K) ，消滅了流動(dòng)死區(qū)，基本消除了誘導(dǎo)振動(dòng)，流動(dòng)阻力大為減小，污垢也因擾流的自潔作用而不易沉積，運(yùn)行換熱效率穩(wěn)定。不用安裝海水升壓泵圖5 高效節(jié)能微擾流折流桿換熱器示意圖結(jié)果表明，電站外導(dǎo)流微擾流折流桿水－ 水換熱器為電廠解決了傳熱、阻力、振動(dòng)等多個(gè)難題，提高了電廠的發(fā)電效益。秦山核電310 MWe 系統(tǒng)設(shè)備改造是成功的，新型高效折流桿式換熱器在新建核電項(xiàng)目推廣應(yīng)用，其技術(shù)將得到進(jìn)一步提高，應(yīng)用前景較好。電廠設(shè)備中的換熱器也存在不同程度的結(jié)垢問(wèn)題。凝汽器長(zhǎng)期工作，在其內(nèi)壁常會(huì)形成污垢，污垢不僅增大了熱阻，降低了換熱效果，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且更嚴(yán)重的是污垢的集聚會(huì)直接危害汽輪機(jī)本體的安全可靠性。川維廠1汽輪發(fā)電機(jī)組于2011 年3 月，在凝汽器附近的墻壁上安裝超聲波防除垢裝置的4 臺(tái)主機(jī)，主機(jī)裝置采用電源為AC220 V，通過(guò)內(nèi)置的主控單元、參數(shù)調(diào)測(cè)單元、匹配單元、顯示單元、功放單元、遙控單元等硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲震蕩的發(fā)生、頻率、振幅、脈沖周期、脈沖寬度、加速度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)測(cè)和控制，產(chǎn)生功率一定的超聲波—脈沖電信號(hào)。于2011 年11 月3 日，打開(kāi)凝汽器觀察，發(fā)現(xiàn)凝汽器管板表面較潔凈，管束內(nèi)壁有少量灰褐色軟泥漿狀物，經(jīng)常壓水沖洗后，灰褐色軟泥漿狀物可清除，冷卻管端部向內(nèi)300 mm用金屬刮檢查未見(jiàn)硬垢。以下為使用超聲波防除垢裝置前后凝汽器內(nèi)部對(duì)比照片:結(jié)果顯示，超聲波除垢技術(shù)在使用效果及經(jīng)濟(jì)效益方面效果明顯，能夠達(dá)到增強(qiáng)汽輪發(fā)電機(jī)組凝結(jié)器換熱效果，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的目的，并且項(xiàng)目回收周期短，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，所需消耗能耗低。
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