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翅片管換熱器在電廠節(jié)水改造中的應(yīng)用
（作者未知） 2010/8/18
【摘要】本文針對(duì)電廠汽機(jī)及給水泵的冷換設(shè)備陳舊，原設(shè)計(jì)未充分考慮到冷換管壁結(jié)垢后影響冷換效果的因素，造成冷卻效果差，在夏季被迫摻用或直接用工業(yè)水(地下水)進(jìn)行冷卻的情況，認(rèn)為利用新型先進(jìn)翅片管換熱器進(jìn)行改造，增加換熱面積，提高換熱效果，能達(dá)到優(yōu)化全廠水平衡和節(jié)水的目的。
【關(guān)鍵詞】冷換設(shè)備 翅片管換熱器 換熱效果 節(jié)水改造
我廠由于建廠時(shí)間長(zhǎng)，熱電廠汽機(jī)冷油及給水泵的冷換設(shè)備因?yàn)橄奶煅h(huán)水溫度高(37℃)，而原設(shè)計(jì)由于未充分考慮到冷換管壁結(jié)垢后影響冷換效果的因素，在夏季被迫摻用或直接用工業(yè)水(地下水)進(jìn)行冷卻，達(dá)到維持設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的目的，由此，約300噸/小時(shí)工業(yè)水流入冷卻水塔，造成水塔水位長(zhǎng)期處于高位，導(dǎo)致水塔長(zhǎng)時(shí)間不能補(bǔ)入軟化水，水質(zhì)變差，不得已加大循環(huán)水排污，從而造成循環(huán)水濃縮倍率偏低，最終導(dǎo)致工業(yè)水耗量增加和凝汽器換熱管束因腐蝕發(fā)生泄漏的可能性增大，為此，必須對(duì)汽機(jī)及輔機(jī)的冷換設(shè)備進(jìn)行必要的技術(shù)改造。
受條件限制，改造時(shí)需要把握兩個(gè)原則，一是不影響正常生產(chǎn)，二是減少動(dòng)改工作量，減少投資。為此，經(jīng)過廣泛調(diào)研和論證，利用比較成熟和先進(jìn)和翅片管換熱技術(shù)，將原冷換設(shè)備中的光管改造成雙金屬翅片管管束，增加了有效的冷卻面積，從而提高冷油器的換熱效果。
一、翅片管換熱器介紹
用普通的圓管(光管)組成的熱交換器，在很多情況下，管外流體和管內(nèi)流體對(duì)管壁的換熱系數(shù)是不一樣的。所謂換熱系數(shù)，是指單位換熱面積，單位溫差(流體與壁面之間的溫差)時(shí)的換熱量，它代表流體和壁面之間的換熱能力的大小。
例如：水在壁面上凝結(jié)時(shí)的換熱系數(shù)為： 10000—20000 w/(m2.℃)
水在壁面上沸騰時(shí)的換熱系數(shù)為： 5000—10000 w/(m2.℃)
水流經(jīng)壁面時(shí)的換熱系數(shù)大約為： 2000—10000 w/(m2.℃)
空氣或煙氣流經(jīng)壁面時(shí)的換熱系數(shù)為： 20-80 w/(m2.℃)
空氣自然對(duì)流時(shí)的換熱系數(shù)只有： 5—10(m2.℃)
由此可見，流體與壁面之間的換熱能力的大小相差是很懸殊的。因此換熱器的換熱效果取決于換熱系數(shù)低的一側(cè)，即為換熱瓶頸。
要提高換熱效果最有效的方法之一就是在低側(cè)采用擴(kuò)展表面，即做成翅片管。假定翅片管的實(shí)際傳熱面積為原來的光管外表面積的若干倍，雖然換熱系數(shù)仍然很低，但總體的傳熱效果將大大增加，從而使整個(gè)傳熱過程增強(qiáng)，在總傳熱量一定的情況下，也可以使設(shè)備的金屬耗量減小，經(jīng)濟(jì)性提高。
二、我廠采用的濟(jì)南達(dá)能公司生產(chǎn)的“復(fù)合雙金屬翅片管冷卻器”系山東大學(xué)和俄羅斯中央柴油機(jī)研究院聯(lián)合開發(fā)專利技術(shù)。
1.翅片管冷卻器單位體積的換熱面積一般要比光管冷卻器大出5～10倍。
換熱管采用銅鋁復(fù)合雙金屬翅片管，即銅管與鋁管復(fù)合后，在專用機(jī)床上軋出鋁翅片，銅鋁結(jié)合為一體，其間無熱阻。
2.由于翅片的特殊結(jié)構(gòu)和翅片管合理的布置，使流體在通道中形成強(qiáng)烈的湍流，并使熱邊界層不斷的破壞，從而使其換熱效率比傳統(tǒng)的光管得到很大的提高，并且具有自清潔作用，翅片污垢不易積存。
3.保證換熱效果的前提下減少換熱管子的數(shù)量，減少金屬的消耗率，這樣可以使得管板應(yīng)力分布均勻，不易泄漏。
采用雙層金屬材料，而基(襯)管由一層鋁壁保護(hù)，抗腐蝕，對(duì)溫度突變及振動(dòng)有良好的抗力，不易泄漏。
4.鋁翅片很薄，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，既是主要的傳熱表面，又是兩隔板的支撐，故強(qiáng)度高。
5.采用防止電化學(xué)腐蝕的特殊措施，保護(hù)冷卻器管板。
三、改造實(shí)施情況(以給水泵冷油器為例)
1.改造要求
由于熱電廠原汽機(jī)及輔機(jī)的冷換設(shè)備所占空間的限定，且考慮到在不影響生產(chǎn)的前提下，盡量縮短改造時(shí)間及減少改造的工作量，要求主冷油器的改造在不停機(jī)情況下進(jìn)行，這就要求主冷油器的接口定位尺寸與外形尺寸不能改變，給水泵冷油器也存在類似的要求，因此改造后的冷油器必須考慮在限定的空間內(nèi)布置更大換熱面積的換熱元件，并且要采用其它措施以強(qiáng)化傳熱。
給水泵冷油器采用俄羅斯的銅鋁“復(fù)合雙金屬翅片管”技術(shù)，用銅鋁復(fù)合雙金屬冷軋翅片管作為傳熱元件，代替原來的光管。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、流量參數(shù)要求，確定合適的流體空間，布置足夠的換熱面積；并根據(jù)透平油的邊界層特點(diǎn)設(shè)計(jì)翅片高度與節(jié)距，加強(qiáng)油流體的湍流，增大傳熱系數(shù)，增加換熱量，改善其換熱效果。
2.計(jì)算、設(shè)計(jì)技術(shù)要求：
2.1技術(shù)指標(biāo)
(1)冷油器進(jìn)口最高油溫：≤60℃
(2)冷油器出口油溫：3（未完，下一頁）
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