李偉銘

（沙角C電廠，廣東東莞 523900）

基于折流桿技術的工業(yè)水冷卻器的應用

李偉銘

（沙角C電廠，廣東東莞 523900）

概述了沙角C電廠基于折流桿技術的工業(yè)水冷卻器的應用情況，并對工業(yè)水冷卻器改造前后的技術性能和經(jīng)濟效益進行總結(jié)分析。分析認為，基于折流桿技術的工業(yè)水冷卻器的換熱性能優(yōu)良，經(jīng)濟效益明顯，值得在電力工業(yè)系統(tǒng)普遍推廣。

折流桿；工業(yè)水冷卻器；改造

0 前言

沙角C電廠660 MW機組配置兩臺工業(yè)水冷卻器，采用一臺運行一臺備用的運行方式。經(jīng)過十多年的運行，工業(yè)水冷卻器出現(xiàn)鈦管疲勞、磨損、泄漏、隔板間隙增大等問題。工業(yè)水系統(tǒng)堵管率增加，單臺工業(yè)水冷卻器已無法滿足工業(yè)水溫度低于35℃的運行要求，往往在兩臺冷卻器同時投入運行后，系統(tǒng)水溫也接近報警值。#3機組A工業(yè)水冷卻器鈦管已堵管67根，并且#3機組A工業(yè)水冷卻器投入運行后極容易泄漏，只作為緊急備用。因此，必須對工業(yè)水冷卻器進行改造更換，以提升工業(yè)水系統(tǒng)的工作效率和安全性能。

1 折流桿殼式換熱器的技術特點

折流桿管殼式換熱器是一種新型、高效的換熱器。既可以在殼體不變的情況下對現(xiàn)有折流板管殼式換熱器進行改造，也可以重新設計新的折流桿換熱器。它具有殼側(cè)流動阻力小、傳熱系數(shù)高、無振動、不斷管、安全性好等許多優(yōu)點。

折流桿殼式換熱器的結(jié)構(gòu)上有其特點，換熱器殼程不設置折流板，代之的是沿流體流動方向布置若干折流環(huán)。環(huán)上裝置折流桿，折流桿依次按水平和垂直方向安置（圖1折流桿管殼式換熱器結(jié)構(gòu)），用以固定換熱管，組成折流桿換熱器管束。當流體順著管束流動時，遇到折流圈中的折流桿時即產(chǎn)生擾流，流程中流體反復擾動，增強了傳熱。

圖1 折流桿管殼式換熱器結(jié)構(gòu)

流體改橫掠管束為順換熱管流動，流動阻力大為減小，殼側(cè)流動阻力小，殼程總壓降可降低50%～80%，大大節(jié)約能耗。折流桿殼程流體流態(tài)為縱向繞流，對管子沒有橫向沖刷，消除了橫向振源。折流圈之間的距離布置較小，用折流桿支承管子，增加了管子的支承點和牢固性。殼程進、出口處設置導流筒，流體環(huán)繞筒體圓周進入冷卻器管束時流速很低，避免了流體高速噴射直接沖擊管子的情況。流體順換熱管流動，徹底消滅了流動死區(qū)，污垢也因繞流的自潔作用而不易沉積，減小了污垢沉積和腐蝕，有利于傳熱，延長清洗周期。

新的熱交換器安裝接口（縱向長度）與原設計一致，熱交換器海水側(cè)和閉式循環(huán)冷卻水側(cè)為單程設計，在原有設計參數(shù)不變的情況下，增加熱交換面積10%，保持水阻不變，熱交換器中心線標高不變。

2 改造前后數(shù)據(jù)對比

沙角C電廠于2012年初對#3機組A側(cè)工業(yè)水冷卻器進行改造，改造采用了茂港電力生產(chǎn)的基于折流桿技術的工業(yè)水冷卻器。

改造完成后，以未改造的B側(cè)工業(yè)水冷卻器為參照，我廠對新的工業(yè)水冷卻器進行了現(xiàn)場試驗。試驗分為兩個部分，分別是冬季試驗和夏季試驗。試驗在以下三個工況下進行：A側(cè)工業(yè)水冷卻器、B工業(yè)水泵運行；A側(cè)工業(yè)水冷卻器、A工業(yè)水泵、B工業(yè)水泵運行；B側(cè)工業(yè)水冷卻器、B工業(yè)水泵運行。

兩次試驗數(shù)據(jù)見表1，表2。

從表1、表2對比可以看出：冬季工況下工業(yè)水出口溫度比未改造的B側(cè)偏低0.8℃，海水入口端差比的B側(cè)偏低1.4℃，海水出口端差比B側(cè)偏低0.7℃。夏季工況時，亦均小于B側(cè)單泵運行時端差。雙泵運行時，其海水出口端差進一步降低。

（2）A側(cè)冷卻器改造后傳熱系數(shù)為2 282.44 W/（m2·℃），比改造前A側(cè)的1 964.1 W/（m2·℃）增大了16.21%，比未改造的B側(cè)的1 585.09 W/（m2·℃）大43.99%。改造后A側(cè)冷卻器殼側(cè)熱阻所占總體熱阻份額由改造前的52.01%下降到48.63%。夏季工況時，其換熱系數(shù)基本變化不大。

（3）A側(cè)冷卻器改造后管側(cè)(海水側(cè))通流面積增加，流動阻力降低，導致A側(cè)海水流量大于未改造的B側(cè)。在冬季工況下進行試計算，如降低海水流量至B側(cè)相同的3 625.71m3/h，則A側(cè)總體傳熱系數(shù)由2 282.44 W/（m2·℃）變?yōu)? 082.34 W/（m2·℃），仍遠大于未改造的B側(cè)的1 585.09 W/（m2·℃）。夏季工況時，降低海水流量至B側(cè)相同的3 106.82 m3/h，計算得到A側(cè)總體傳熱系數(shù)由2 271.25 W/（m2·℃）變?yōu)? 063.17 W/（m2·℃），同樣大于未改造的B側(cè)的1 622.69 W/（m2·℃）。

3 效能分析

3.1 技術性能

從以上分析可以看出，采用折流桿冷卻器進行改造的A側(cè)冷卻器的效果明顯，改造后殼側(cè)換熱能力得到強化，A側(cè)折流桿冷卻器傳熱性能明顯優(yōu)于未改造的B側(cè)冷卻器。此外，在冬季工況和夏季工況下，改造后工業(yè)水側(cè)水阻下降約0.3bar，從而也降低了廠用電。

表2 改造后夏季試驗結(jié)果

3.2 經(jīng)濟效益

（1）按照降低工業(yè)水系統(tǒng)故障，而減少一次跳機計算可以節(jié)約約12噸微油系統(tǒng)點火耗油，減少停機24小時的損失約67.32萬元，按每噸燃油0.6萬元計算，可節(jié)約停機總損失：

12×0.6+67.32=74.52萬元。

（2）按照工業(yè)水側(cè)水阻下降0.3bar，上網(wǎng)電價每度0.3元計算，每小時可減少循環(huán)水泵耗電69.28 kW，一年按6000小時計算，可增加賣電收益：

6000×69.28×0.3=12.47萬元。

（3）傳統(tǒng)的水水換熱器普遍使用壽命較短，而且由于振動經(jīng)常斷管，大、小修期間以及運行期間的清洗、查漏、堵管耗時耗力，新的工業(yè)水冷卻器減小了污垢沉積和腐蝕，有利于傳熱，延長清洗周期，每年減少維護費用8萬元。

（4）夏季工況節(jié)約了因工業(yè)水溫偏高而長期排補而浪費的水資源，按照每年排補除鹽水5 000噸，每噸除鹽水4元計算，一年可節(jié)約4×5000= 2萬元。

上述四項合計為：

74.52+12.47+8+2=96.99萬元，

按照一年計算投入產(chǎn)出比為：

300/96.99=3.09/1，

約三年則可以收回成本。

3.3 社會效益

工業(yè)水冷卻器的安全、穩(wěn)定、高效運行，提高了機組的安全性與經(jīng)濟性，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有著重要意義。同時，新的冷卻器可以降低了廠用電，節(jié)約了因工業(yè)水長期排補而浪費的水資源，為國家節(jié)能環(huán)保事業(yè)做出了一定的貢獻。

4 結(jié)論

經(jīng)過一年多的運行觀察與比較，#3機組A側(cè)工業(yè)水冷卻器運行穩(wěn)定，冷卻器所有管路以及鈦管均未發(fā)生異常，在冬夏兩季進口端差與出口端差均滿足設計要求，使用情況良好。

本次改造的各項標指滿足了安全與經(jīng)濟性要求，達到預期目標，為本廠另外兩臺機組和其他電廠同類型機組改造提供了科學依據(jù)和參考。本項目實施的成果可以在同類型機組上可以廣泛推廣和應用。

The Application of Closed-Circulating Water Cooler Based on Rod Baffle Technology

LI Wei-ming
（Shajiao C Power Plant，Dongguan523900，China）

This paper summarizes the application of closed-circulating water cooler based on rod baffle technology in Shajiao C power plant，and technical performance and economic benefit before and after reform also have been analyzed.According to the analysis result，closed-circulating water cooler based on rod baffle technology achieves excellent performance of heat exchanger and obvious economic benefit，and it is popularized in the electric power industry system.

rod baffle；closed-circulating water cooler；reform

TM621.7

A

1009－9492(2014)01－0077－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.01.020

李偉銘，男，1983年生，廣東興寧人，大學本科，助理工程師。研究領域：電廠集控運行。

(編輯：向 飛)

2013－07－13