基于折流桿技術的工業水冷卻器的應用

李偉銘

（沙角C電廠，廣東東莞 523900）

基于折流桿技術的工業水冷卻器的應用

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水冷卻器的應用情況，并對工業水冷卻器改造前后的技術性能和經濟效益進行總結分析。分析認為，基于折流桿技術的工業水冷卻器的換熱性能優良，經濟效益明顯，值得在電力工業系統普遍推廣。

折流桿；工業水冷卻器；改造

0 前言

沙角C電廠660 MW機組配置兩臺工業水冷卻器，采用一臺運行一臺備用的運行方式。經過十多年的運行，工業水冷卻器出現鈦管疲勞、磨損、泄漏、隔板間隙增大等問題。工業水系統堵管率增加，單臺工業水冷卻器已無法滿足工業水溫度低于35℃的運行要求，往往在兩臺冷卻器同時投入運行后，系統水溫也接近報警值。#3機組A工業水冷卻器鈦管已堵管67根，并且#3機組A工業水冷卻器投入運行后極容易泄漏，只作為緊急備用。因此，必須對工業水冷卻器進行改造更換，以提升工業水系統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。它具有殼側流動阻力小、傳熱系數高、無振動、不斷管、安全性好等許多優點。

折流桿殼式換熱器的結構上有其特點，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。環上裝置折流桿，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構），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構

流體改橫掠管束為順換熱管流動，流動阻力大為減小，殼側流動阻力小，殼程總壓降可降低50%～80%，大大節約能耗。折流桿殼程流體流態為縱向繞流，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，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，熱交換器海水側和閉式循環冷卻水側為單程設計，在原有設計參數不變的情況下，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 改造前后數據對比

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

改造完成后，以未改造的B側工業水冷卻器為參照，我廠對新的工業水冷卻器進行了現場試驗。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側工業水冷卻器、B工業水泵運行；A側工業水冷卻器、A工業水泵、B工業水泵運行；B側工業水冷卻器、B工業水泵運行。

兩次試驗數據見表1，表2。

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

（2）A側冷卻器改造后傳熱系數為2 282.44 W/（m2·℃），比改造前A側的1 964.1 W/（m2·℃）增大了16.21%，比未改造的B側的1 585.09 W/（m2·℃）大43.99%。改造后A側冷卻器殼側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，其換熱系數基本變化不大。

（3）A側冷卻器改造后管側(海水側)通流面積增加，流動阻力降低，導致A側海水流量大于未改造的B側。在冬季工況下進行試計算，如降低海水流量至B側相同的3 625.71m3/h，則A側總體傳熱系數由2 282.44 W/（m2·℃）變為2 082.34 W/（m2·℃），仍遠大于未改造的B側的1 585.09 W/（m2·℃）。夏季工況時，降低海水流量至B側相同的3 106.82 m3/h，計算得到A側總體傳熱系數由2 271.25 W/（m2·℃）變為2 063.17 W/（m2·℃），同樣大于未改造的B側的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側冷卻器的效果明顯，改造后殼側換熱能力得到強化，A側折流桿冷卻器傳熱性能明顯優于未改造的B側冷卻器。此外，在冬季工況和夏季工況下，改造后工業水側水阻下降約0.3bar，從而也降低了廠用電。

表2 改造后夏季試驗結果

3.2 經濟效益

（1）按照降低工業水系統故障，而減少一次跳機計算可以節約約12噸微油系統點火耗油，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，可節約停機總損失：

12×0.6+67.32=74.52萬元。

（2）按照工業水側水阻下降0.3bar，上網電價每度0.3元計算，每小時可減少循環水泵耗電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）傳統的水水換熱器普遍使用壽命較短，而且由于振動經常斷管，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）夏季工況節約了因工業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

工業水冷卻器的安全、穩定、高效運行，提高了機組的安全性與經濟性，對電網的安全穩定運行有著重要意義。同時，新的冷卻器可以降低了廠用電，節約了因工業水長期排補而浪費的水資源，為國家節能環保事業做出了一定的貢獻。

4 結論

經過一年多的運行觀察與比較，#3機組A側工業水冷卻器運行穩定，冷卻器所有管路以及鈦管均未發生異常，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