中国西部科技 ２０１１年０８月（中旬）第１０卷第２３期 总 第２５６期 水侧结垢对凝汽器传热热阻的影响分析 揭莉泉 （南京梅山能源有限公司，江苏 南京 ２１００３９） 摘 要：本文利用工程热力学和传热学的基本理论，通过对凝汽器在正常运行过程中的数据采样分析，对凝汽器在几个 典型工况下的传热情况进行数学模型的建立和探讨，找到了凝汽器在不同工况下对机组真空的影响程度，从而说明 保持 凝汽器良好工作工况的必要性。 关键词：凝汽器；真空；传热；汽轮机 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６３９６．２０１１．２３．００５ 前言 南京梅山能源公司现有机组三台，其中有两台机组为 抽汽凝汽式汽轮发电机组，自２００１年和２００４年机组相继投 入使用以来，发现凝汽器在相同工况和相同环境温度条件 下，工作情况逐年恶化，引起在夏季高温季节时，只能限 负荷运行，真空和排汽温度成为整个机组发挥发电优势的 瓶颈，因此解决该问题成为提高机组效率的重要工作。 ２ 设备规格和参数 机组凝汽器的形式为Ｎ－３５００－７型表面式凝汽器，为对 分、双流程、淡水冷却带鼓泡除氧的表面式凝汽器，冷却 采用水闭式循环，机组从投入运行到现在没有更换过铜 管，管子采用ＨＳｎ７０－１，铜管φ２５×１ｍｍ，循环冷却水走管 内侧，排汽在管道外侧，叉管布置如图１。 凝汽器实际运行中的典型工况（结垢后的工况）：凝 汽器真空Ｐ：－８４．９ＫＰａ，排汽温度ｔ２：５２．８℃，循环水进水 ２ 温 度 ｔ３： ３３．５℃ ， 出 水 温 度 ｔ４： ４２℃ ， 排 汽 流 量 Ｑｐ ： １６５ｔ／ｈ，循环水流量Ｑｘ：９０００ｔ／ｈ。 ３ 传热学模型的建立 ３．１ 传热方式的确定 在汽轮机凝汽器的铜管上发生的传热方式存在三种： 乏汽和铜管外壁发生的对流换热，铜管外壁和内壁之间发 生的热传导，铜管内壁与循环水之间发生的对流换热。在 计算垢层导热系数时，重点考虑的是铜管外壁和内壁之间 发生的热传导。 汽轮机排汽缸虽然会随着负荷的变 化而变化，随着循 环水温度的变化而变化，但是在一定负荷的工况下，其各 点的温度基本上不随时间而变化，因此可以在汽机稳定工 况下把发生的热传导采用稳定导热模型进行计算。 ３．２ 结垢前后两种传热模型的确定 汽轮机凝汽器铜管在结垢前后都为圆桶壁导热，其差 别在于，结垢前为单层圆桶壁传热，结垢后为双层圆桶壁 传热。清洗前后铜管结垢情况的对比，如图１、图２。 结垢前后铜管传热模型及计算方法的确定：铜管在结 垢前的传热模型为单层圆桶壁导热模型，如图３；内壁结垢 收稿日期： ２０１１－０６－１２ 修回日期：２０１１－０６－３０ 作者简介： 揭莉泉（１９７８－），男，江西南丰籍，学士，工程师，主要从事热电联产管理工作。 图１ 清洗前的铜管情况 图２ 清洗后的铜管情况 １ 后为双层圆筒壁传热模型，如图４。 图３ 单层圆桶壁传热模型 图４ 双层圆桶壁传热模型 条件判断：凝汽器铜管规格为φ２５×１ｍｍ，可以确定 ｄ１＝２５－２＝２３ｍｍ， ｄ２＝２５ｍｍ； 由 于 圆 筒 壁 的 内 外 表 面 积 不 相 等，使得单位面积的热流量ψ不是常数，但单位管长的热 流量不变。所以，对圆筒壁导热，一般计算单位管长的热 流量ψ１（Ｗ／ｍ）。在工程上，当圆筒壁的ｄ２／ｄ１＜２时，可采用 简化方法计算进行判断，ｄ２／ｄ １＝２５／２３＝１．０８７，可以进行简 化方法计算。同理可得，假设垢层厚度为０．１ｍｍ，结垢后的 管壁比，也就是ｄ２／ｄ １＝２５／２２．９＝１．０９１＜２，也可以采用简化 方法进行计算。 ４ 垢层导热系数的计算方法探讨 ４．１ 结垢前的导热热阻的计算 排汽温度 ℃，凝汽器真空 缸蒸汽流量 ，凝汽器换热面积Ａ＝３５００ｍ２。 ， ℃， 查蒸汽热力性质表： ，排汽 10