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摘要：我厂汽轮机凝汽器易结垢造成停机清洗，能耗高，不能满足长周期运行的需要。为解决以上矛盾，在凝汽器中使用自动除垢强化换热装置，取得较好效果。
关键词：凝汽器 自动除垢强化换热端差 真空
中图分类号：TB7文献标识码： A
我厂现有多台汽轮机机组，通过汽轮机，蒸汽的热能转化为机械能，为发电机或压缩机提供动力。凝汽器是汽轮机的附属设备，在凝汽器里汽轮机排汽转化为凝结水，体积缩小，压力降低，汽轮机进出蒸汽焓差增大，做功能力提高。凝汽器也为系统水汽循环提供了必要条件。凝汽器工作性能的好坏直接影响到系统的热经济性。衡量凝汽器工作性能的指标主要有端差和真空。
1.凝汽器是一个表面式换热器，在壳程里流动的是汽轮机排汽和凝结水，管程里流动的是冷却水。冷却水吸收蒸汽热量后蒸汽凝结成水，冷却水温度升高后排出凝汽器。在运行过程中凝汽器存在换热管结垢的问题。凝汽器铜管内壁结垢会严重影响换热效果，大大降低系统的热经济性。凝汽器结垢影响主要体现在端差升高和真空降低。在系统来说主要是汽耗增加，经济效益下降。为解决凝汽器结垢问题，曾经采用胶球清洗法进行清洗，效果不理想，只能每年需定期停机采用高压水清洗凝汽器。为解决以上矛盾于2007年检修之际在重整汽轮压缩机凝汽器和动力1#汽轮机凝汽器中试用某公司生产的在线自动除垢强化换热装置两套，取得了一定的效果。
1.1凝汽器在线自动除垢强化换热装置
1.1.1自动除垢原理:
该装置无需对凝汽器本体做任何改动及外加动力源，核心部件安装在凝汽器换热管内，利用水流速驱动旋转部件长期在铜管内不停地快速旋转，旋转部件的边刃,对管壁污垢滞留层产生径向和周向刮扫力和扰动力，彻底破坏了管壁结垢物质形成的机理环境，使水垢粘泥没有时间在管壁上滞留聚集，从而被快速旋转的水流带走，保持管内壁长期不结垢．真正起到在线自动除垢防垢的关键性作用。
1.1.2强化换热原理:
在装置特有旋转力的驱动下，管内水的流动状态被彻底改变，强扰动力产生的强紊流状态，使热量迅速从管壁传递至旋转的水流被快速吸收带走，热阻大的管壁滞留层消失，迫使凝汽器换热效率在原有基础上得到极大的提高和强化，进一步促进降低端差,提高了真空度。
上述两功能的巧妙合二为一,完全实现了凝汽器在线自动除垢强化换热 的真正目的,经部分电厂使用证明:长期保持管壁不结垢,凝汽器换热效率可提高10-20%，综合经济效益十分显著。
从流体力学的原理讲，液体在管道内流动分为滞留层和紊流两种基本现象。滞留层是紧靠管壁的一层，流速很慢热阻很大，水中CaCO3和粘泥最易滞留在管内壁上形成水垢，导致凝汽器换热效率低下。此现象目前尚无一个很好的解决办法。
凝汽器结垢对真空度的影响
机组容量(MW) 水垢厚度(mm) 真空降低(KPa) 真空度降低(%) 汽耗增加（%）
100 1.2～2.0 26.7 ～ 33.3 3 ～ 5 3 ～7.5
50 0.8～1.2 20.0 ～ 40.0 2 ～ 4 2 ～6
注：真空度降低1%，汽耗增加1～1.5%,当蒸汽量不够，降低汽轮机出力1～2%
1.2装置工作原理
装置由螺旋状导流片和带过滤装置的固定端组成，导流片长度与换热管长度一致，直径略小于换热管内径，使导流片可以在换热管内自由转动，一端固定在进水端，整条导流片悬浮在换热管中。在水流作用下，装置特有旋转力的驱动，旋转的导流片边刃扰动水流,连续不断刮扫清除管壁污垢，同时所产生的强扰动力又破坏了管壁结垢物质形成的机理环境，使管壁结垢滞留层消失,达到管壁除垢防垢的目的。
强扰动力改变管内水流状态,消除层流呈现强紊流状态，迫使凝汽器换热效率在原基础上得到充分的强化和提高。
2.装 置 特 点
采用纳米陶瓷及高分子聚合材料制成，自带滤网保护装置，其密度与水的密度相近，耐温 －30℃ ≤T≤100℃，自润滑，耐腐，耐磨，抗老化，能较好地浮在管的中心部位，运行时可避免与金属的硬摩擦，使管内除垢均匀化，同时还保护了金属表面的氧化膜，较好地延续了铜管的使用寿命。
3.该装置和离线清洗的比较
离线清洗的运行是人为控制的，是定期进行的。当凝汽器换热效果变差，蒸汽耗量增加，真空度降低到一定程度，汽轮机无法经济运行时就需要对凝汽器进行离线清洗，即将凝汽器切出，打开凝汽器，对凝汽器换热铜管进行清洗，清洗方法有高压水清洗和化学清洗，这两种清洗不可避免的对凝汽器换热管造成不同程度的损伤。隔离凝汽器又会造成汽轮机停止运行，影响正常生产，造成一定的经济损失。离线清洗没有在线强化换热的能力，不能大幅度提高凝汽器的换热效果，充其量只能使凝汽器的换热效果达到铜管为光管时的状态。
自动除垢强化换热装置是在凝汽器每根铜管里安装，在线连续清洗和强化换热，保证了铜管始终干净无垢，大大增强了铜管内壁对流换热能力，使凝汽器整体换热效果增强，远高于铜管为光管时状态，即设计状态。
4.自动除垢强化换热装置在我厂应用情况
2007年11月大检修之际，分别在动力1#汽轮机组凝汽器和加氢重整装置K203凝汽器安装了自动除垢强化换热装置。通过试运行，K203凝汽器运行正常，动力1#汽轮机凝汽器由于低真空采暖项目实施，采暖水比循环水脏，大量泥巴等杂物堵塞，被迫将自动除垢强化换热装置取出，未能继续运行，待采暖季结束再安裝运行。K203凝汽器安装该装置前后运行数据如下：
项目 单位 改造前 改造后 备注
主蒸汽量 t/h 4.4 5.6 负荷增加
排气温度 ℃ 43.7 39.8
凝汽器真空 KPa -91.5 -94
凝结水温度 ℃ 40.4 38.0
过冷度 ℃ 3.3 1.4
进水温度 ℃ 27.4 28
出水温度 ℃ 30 32.9
循环水温升 ℃ 3.4
凝汽器端差 ℃ 13.7 6.9
通过试运行达到了预期的效果，凝汽器换热能力得到加强，端差降低，真空度提高，换热效率提高。2013年装置检修打开凝汽器检查，发现部分自动除垢装置有断裂，总体良好，凝汽器换热铜管光洁如新，没有结垢现象。
5.结论
自动除垢强化换热装置能够提高换热效率，减缓管路结垢，节约蒸汽，保证汽轮机高效运行；该装置对水质要求不高，但要求水中无大杂物，否则会堵塞管路，无法运行。自动除垢强化换热装置可在其它汽轮机组凝汽器中推广使用。
关键词：凝汽器 自动除垢强化换热端差 真空
中图分类号：TB7文献标识码： A
我厂现有多台汽轮机机组，通过汽轮机，蒸汽的热能转化为机械能，为发电机或压缩机提供动力。凝汽器是汽轮机的附属设备，在凝汽器里汽轮机排汽转化为凝结水，体积缩小，压力降低，汽轮机进出蒸汽焓差增大，做功能力提高。凝汽器也为系统水汽循环提供了必要条件。凝汽器工作性能的好坏直接影响到系统的热经济性。衡量凝汽器工作性能的指标主要有端差和真空。
1.凝汽器是一个表面式换热器，在壳程里流动的是汽轮机排汽和凝结水，管程里流动的是冷却水。冷却水吸收蒸汽热量后蒸汽凝结成水，冷却水温度升高后排出凝汽器。在运行过程中凝汽器存在换热管结垢的问题。凝汽器铜管内壁结垢会严重影响换热效果，大大降低系统的热经济性。凝汽器结垢影响主要体现在端差升高和真空降低。在系统来说主要是汽耗增加，经济效益下降。为解决凝汽器结垢问题，曾经采用胶球清洗法进行清洗，效果不理想，只能每年需定期停机采用高压水清洗凝汽器。为解决以上矛盾于2007年检修之际在重整汽轮压缩机凝汽器和动力1#汽轮机凝汽器中试用某公司生产的在线自动除垢强化换热装置两套，取得了一定的效果。
1.1凝汽器在线自动除垢强化换热装置
1.1.1自动除垢原理:
该装置无需对凝汽器本体做任何改动及外加动力源，核心部件安装在凝汽器换热管内，利用水流速驱动旋转部件长期在铜管内不停地快速旋转，旋转部件的边刃,对管壁污垢滞留层产生径向和周向刮扫力和扰动力，彻底破坏了管壁结垢物质形成的机理环境，使水垢粘泥没有时间在管壁上滞留聚集，从而被快速旋转的水流带走，保持管内壁长期不结垢．真正起到在线自动除垢防垢的关键性作用。
1.1.2强化换热原理:
在装置特有旋转力的驱动下，管内水的流动状态被彻底改变，强扰动力产生的强紊流状态，使热量迅速从管壁传递至旋转的水流被快速吸收带走，热阻大的管壁滞留层消失，迫使凝汽器换热效率在原有基础上得到极大的提高和强化，进一步促进降低端差,提高了真空度。
上述两功能的巧妙合二为一,完全实现了凝汽器在线自动除垢强化换热 的真正目的,经部分电厂使用证明:长期保持管壁不结垢,凝汽器换热效率可提高10-20%，综合经济效益十分显著。
从流体力学的原理讲，液体在管道内流动分为滞留层和紊流两种基本现象。滞留层是紧靠管壁的一层，流速很慢热阻很大，水中CaCO3和粘泥最易滞留在管内壁上形成水垢，导致凝汽器换热效率低下。此现象目前尚无一个很好的解决办法。
凝汽器结垢对真空度的影响
机组容量(MW) 水垢厚度(mm) 真空降低(KPa) 真空度降低(%) 汽耗增加（%）
100 1.2～2.0 26.7 ～ 33.3 3 ～ 5 3 ～7.5
50 0.8～1.2 20.0 ～ 40.0 2 ～ 4 2 ～6
注：真空度降低1%，汽耗增加1～1.5%,当蒸汽量不够，降低汽轮机出力1～2%
1.2装置工作原理
装置由螺旋状导流片和带过滤装置的固定端组成，导流片长度与换热管长度一致，直径略小于换热管内径，使导流片可以在换热管内自由转动，一端固定在进水端，整条导流片悬浮在换热管中。在水流作用下，装置特有旋转力的驱动，旋转的导流片边刃扰动水流,连续不断刮扫清除管壁污垢，同时所产生的强扰动力又破坏了管壁结垢物质形成的机理环境，使管壁结垢滞留层消失,达到管壁除垢防垢的目的。
强扰动力改变管内水流状态,消除层流呈现强紊流状态，迫使凝汽器换热效率在原基础上得到充分的强化和提高。
2.装 置 特 点
采用纳米陶瓷及高分子聚合材料制成，自带滤网保护装置，其密度与水的密度相近，耐温 －30℃ ≤T≤100℃，自润滑，耐腐，耐磨，抗老化，能较好地浮在管的中心部位，运行时可避免与金属的硬摩擦，使管内除垢均匀化，同时还保护了金属表面的氧化膜，较好地延续了铜管的使用寿命。
3.该装置和离线清洗的比较
离线清洗的运行是人为控制的，是定期进行的。当凝汽器换热效果变差，蒸汽耗量增加，真空度降低到一定程度，汽轮机无法经济运行时就需要对凝汽器进行离线清洗，即将凝汽器切出，打开凝汽器，对凝汽器换热铜管进行清洗，清洗方法有高压水清洗和化学清洗，这两种清洗不可避免的对凝汽器换热管造成不同程度的损伤。隔离凝汽器又会造成汽轮机停止运行，影响正常生产，造成一定的经济损失。离线清洗没有在线强化换热的能力，不能大幅度提高凝汽器的换热效果，充其量只能使凝汽器的换热效果达到铜管为光管时的状态。
自动除垢强化换热装置是在凝汽器每根铜管里安装，在线连续清洗和强化换热，保证了铜管始终干净无垢，大大增强了铜管内壁对流换热能力，使凝汽器整体换热效果增强，远高于铜管为光管时状态，即设计状态。
4.自动除垢强化换热装置在我厂应用情况
2007年11月大检修之际，分别在动力1#汽轮机组凝汽器和加氢重整装置K203凝汽器安装了自动除垢强化换热装置。通过试运行，K203凝汽器运行正常，动力1#汽轮机凝汽器由于低真空采暖项目实施，采暖水比循环水脏，大量泥巴等杂物堵塞，被迫将自动除垢强化换热装置取出，未能继续运行，待采暖季结束再安裝运行。K203凝汽器安装该装置前后运行数据如下：
项目 单位 改造前 改造后 备注
主蒸汽量 t/h 4.4 5.6 负荷增加
排气温度 ℃ 43.7 39.8
凝汽器真空 KPa -91.5 -94
凝结水温度 ℃ 40.4 38.0
过冷度 ℃ 3.3 1.4
进水温度 ℃ 27.4 28
出水温度 ℃ 30 32.9
循环水温升 ℃ 3.4
凝汽器端差 ℃ 13.7 6.9
通过试运行达到了预期的效果，凝汽器换热能力得到加强，端差降低，真空度提高，换热效率提高。2013年装置检修打开凝汽器检查，发现部分自动除垢装置有断裂，总体良好，凝汽器换热铜管光洁如新，没有结垢现象。
5.结论
自动除垢强化换热装置能够提高换热效率，减缓管路结垢，节约蒸汽，保证汽轮机高效运行；该装置对水质要求不高，但要求水中无大杂物，否则会堵塞管路，无法运行。自动除垢强化换热装置可在其它汽轮机组凝汽器中推广使用。