攀鋼（集團）西昌鋼釩有限公司 劉習(xí)平

鋼鐵余熱電廠冷端系統(tǒng)運行效率的高低對于電廠運行的經(jīng)濟性至關(guān)重要。凝汽器真空直接影響發(fā)電機組的經(jīng)濟效益。鋼鐵余熱電廠凝汽器長期運行后，由于循環(huán)水水質(zhì)惡劣等多方面因素常常出現(xiàn)結(jié)垢問題。結(jié)垢產(chǎn)生的熱阻大大影響凝汽器換熱效率，端差上升從而導(dǎo)致真空下降，因此結(jié)垢問題是凝汽器真空下降的主要原因。解決結(jié)垢問題，常規(guī)的處理方法是采用定期清洗，效率低、改進效果有限。本文應(yīng)用的RCCS產(chǎn)品具備在線除垢與強化換熱兩種功能，可有效解決鋼鐵余熱電廠凝汽器結(jié)垢問題，提升凝汽器換熱效率。

1 RCCS產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢

列管式換熱器強化換熱系統(tǒng)（簡稱RCCS）是在凝汽器每根換熱管內(nèi)安裝螺旋紐帶，當(dāng)機組運行時，利用循環(huán)水自身的流速驅(qū)動螺旋紐帶在換熱管內(nèi)不停地快速旋轉(zhuǎn)，強化管內(nèi)流體的旋轉(zhuǎn)流動，破壞水垢的形成機理，在設(shè)計思想上擺脫了傳統(tǒng)的被動清洗除垢概念，變被動除垢為主動防垢，同時實現(xiàn)強化換熱。

RCCS的安裝十分便捷，只需在凝汽器每根換熱列管內(nèi)安裝此裝置，無需外部動力，在水流的作用下高速旋轉(zhuǎn)，改變管內(nèi)層流為紊流狀態(tài)，進而達到強化換熱和在線清洗的目的。

RCCS除垢防垢原理：污垢的形成一般要經(jīng)歷起始、運輸、附著、老化、剝蝕五個階段。加裝RCCS后打破邊緣滯流層，破壞了污垢形成的其中3個階段，通過強化擾流和對管壁不規(guī)則刮掃，實現(xiàn)在線除垢防垢。

RCCS強化換熱機理：加裝RCCS后，在水流的作用下螺旋紐帶高速旋轉(zhuǎn)，換熱管內(nèi)循環(huán)水流動狀態(tài)由層流變?yōu)楦邚姸任闪鳡顟B(tài)，打破管內(nèi)溫度分層，將流體邊界滯留層厚度降低一個數(shù)量級，從而實現(xiàn)強化換熱功效，有效提升凝汽器的運行效率。如圖2所示，裝RCCS前凝汽器換熱管內(nèi)水流呈層流狀，加裝RCCS后凝汽器換熱管內(nèi)水流呈紊流狀。

RCCS產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢：設(shè)計壽命10年以上；高精度加工的螺旋結(jié)構(gòu)運行平穩(wěn)，水阻小；特殊高分子材料配方，強度、韌性、耐候性、缺口敏感度等性能優(yōu)良，材料密度與水密度非常接近，不漂浮、不下沉、使紐帶能很好地沿著換熱管軸心旋轉(zhuǎn)；獨特的流體動力結(jié)構(gòu)特征，強化擾流，降低了生物粘泥在紐帶上的附著力；高強度鋼連接件，設(shè)計緊湊，摩擦系數(shù)低，使用壽命長；旋轉(zhuǎn)部件采用獨有特種陶瓷軸承專利技術(shù)，耐磨性能優(yōu)良，旋轉(zhuǎn)次數(shù)達50億次。

RCCS與其他傳統(tǒng)的凝汽器清洗方式相比具有以下優(yōu)勢：膠球清洗、超聲波除垢、機器人清洗等通常由外設(shè)設(shè)備及外加動力完成對凝汽器的不定期清洗，從結(jié)構(gòu)及原理上無法實現(xiàn)強化換熱，而RCCS凝汽器強化換熱系統(tǒng)通過強化擾流的作用打破換熱管內(nèi)溫度分層，可同時實現(xiàn)在線清洗和強化換熱的目的；RCCS安裝十分便捷，無需外加動力，利用循環(huán)水驅(qū)動紐帶快速旋轉(zhuǎn)，而其他清洗方式通常則需要安裝外源性設(shè)備，額外增加了清洗成本；RCCS無需專人維護，使用壽命最長可達十年，而膠球清洗方式常常存在膠球回收率低等難題。

2 項目應(yīng)用效果

2.1 項目概況

攀鋼集團西昌鋼釩有限公司能源動力中心發(fā)電站有5臺汽輪發(fā)電機組，其中1#～4#發(fā)電機組為抽凝式汽輪發(fā)電機組，5#發(fā)電機組為凝汽式汽輪發(fā)電機組。1#～3#發(fā)電機組共用一套循環(huán)水系統(tǒng)，4#～5#發(fā)電機組共用一套循環(huán)水系統(tǒng)。發(fā)電站1#～3#發(fā)電機組設(shè)計背壓5.8kPa(真空度77.92kPa)，4#發(fā)電機組設(shè)計背壓7.6kPa(真空度76.12kPa)，5#發(fā)電機組設(shè)計背壓7.5kPa(真空度76.22kPa)。統(tǒng)計2017年12月～2018年5月1#～5#發(fā)電機組真空及端差情況（表1），發(fā)電機組冷端具有較大節(jié)能空間。根據(jù)目前發(fā)電機組運行情況，優(yōu)先5#發(fā)電機組安裝凝汽器在線清洗及強化換熱裝置RCCS，提高發(fā)電機組運行經(jīng)濟性。

表1 西昌鋼釩5臺發(fā)電機組運行參數(shù)

2.2 項目主要技術(shù)參數(shù)

地理條件：本工程場地抗震設(shè)防烈度為9度，室外場地設(shè)計標高GL為+1532m，車間地坪標高FL=GL+0.30m；環(huán)境及工藝條件：年平均溫度17.2℃，最高溫度35.0℃，最低溫度-6℃，年最熱月平均溫度（8月）23.8℃，年最冷月平均溫度（1月）9.4℃，年最大氣溫日差10℃左右；大氣相對濕度：年平均相對濕度61%，夏季月平均相對濕度的最高值75%，冬季月平均相對濕度的最高值50%；年平均氣壓83.72kPa。

循環(huán)水水質(zhì)數(shù)據(jù)：總硬度800mg/L，懸浮物≤100mg/L，Cl-≤260mg/L；凝汽器主要技術(shù)參數(shù)：型式N-3600-1，冷卻面積3600m2，冷卻水量10000t/h，冷卻水溫30℃，凝汽器背壓7.6MPa；冷卻管規(guī)格1：∮25×1×9390，冷卻管總根數(shù)4884，冷卻管材質(zhì)06Cr19Ni10；換熱管與管板連接方式：脹接、焊接、脹焊并用；換熱管型式：普通光管、內(nèi)螺紋管；循環(huán)水系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)：共5臺泵，運行1臺機組需要2臺水泵，循環(huán)水系統(tǒng)運行方式為母管制、單元制，循環(huán)水泵型號為XN0s700-700，功率500kW，流量5650m3/h，揚程22m。

2.3 RCCS產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

螺旋扭片材質(zhì)為特種高分子材料，連接件材質(zhì)為不銹鋼，軸承材質(zhì)為水下微型陶瓷軸承。其他參數(shù)：螺旋扭片寬度B為17.5±0.1mm，螺旋扭片長度L為7600mm，螺旋扭片厚度T為1±0.1mm，螺旋扭片數(shù)量4884根，連接件及軸承數(shù)量4884套。

2.4 項目實施效果

通過近一年多的穩(wěn)定運行，通過RCCS的在線除垢與強化換熱功能，降低端差，從而提高真空。改進前后數(shù)據(jù)如表2。

表2 西昌鋼釩5#發(fā)電機組實施RCCS前后主要運行參數(shù)對比

3 結(jié)語

攀鋼集團西昌鋼釩有限公司能源動力中心發(fā)電站5#發(fā)電機組實施RCCS后有效降低機組端差，機組真空提高1.5～2kPa，增發(fā)電量2～3%，同時減少凝汽器清洗次數(shù)與費用，直接經(jīng)濟效益較為顯著。與凝汽器傳統(tǒng)的清洗方式相比，RCCS具有高清潔性、安裝便捷、耐高溫耐腐蝕、環(huán)保無污染等優(yōu)勢，同時兼具強化換熱效果，大幅提高機組效率，實現(xiàn)節(jié)能降耗，經(jīng)濟效益十分突出。