自動除垢換熱系統技術規范

凝汽器自動除垢換熱系統

（自轉螺旋紐帶）

產 品 介 紹

一、概述

目前電力行業發電機組凝汽器循環水一般使用工業用水、地下水、河水等水質，循環水含有一些雜質導致凝汽器換熱管內壁結垢，影響汽輪機發電效率。為了除垢常用方法：化學加人工高壓水清洗、膠球清洗裝置、超聲波清洗等，這些清洗方法無法達到凝汽器的換熱管不結垢和提高換熱能力的效果。為此南京高和環境工程有限公司組織相關技術人員研發自動除垢換熱系統.自動除垢換熱系統即自轉螺旋紐帶在強化換熱管換熱的同時能起到在線除垢，使換熱管內壁長期保持干凈無垢，即強化換熱和自動清洗同時進行；維持原工藝不變，設備不變，減少運行和維修維護工作量；增加凝汽器連續運行時間，提高運行綜合經濟效益和凝汽器換熱管使用壽命。

二、自動除垢換熱系統技術規范

1.自動除垢換熱系統在線清洗技術成熟性與先進性

1.1汽輪機組凝汽器在運行中換熱管的清潔度會不斷下降，使得凝汽器端差劣化，而端差是影響凝汽器真空的重要方面，是反映凝汽器中蒸汽與冷卻循環水之間熱交換能力的一個重要指標，同等工況下端差的下降將直接提高機組發電效率。根據電力行業根據大量各類汽輪發電機組實際公認的理論數值：端差每增加1℃，影響汽輪機熱耗率增加0.4％以上。

1.2自動除垢換熱系統（自轉螺旋紐帶）的優勢

本裝置是在每根換熱管里滿管安裝，全覆蓋，無死角，在線連續清洗和強化換熱同步實現，既保證了換熱管始終干凈無垢，又大大增強了換熱管內壁對流換熱能力，使凝汽器整體換熱效果增強，遠高于換熱管為光管時狀態，即設計狀態。

本裝置在運行中因受到循環水沖刷和螺旋線型前進的水流的雙向反作用力相互作用，一直在換熱管軸心附近高速旋轉并不停地小幅度高頻率擺振，擁有較強自清潔能力。

本裝置還免除了膠球清洗裝置人工操作的隨意性和能耗，減少加藥量，減輕換熱管垢下腐蝕，免除頭疼的停機清洗工作，持續經濟效益巨大，相較于傳統膠球清洗系統有很大優勢。

1.3目前國內自動除垢換熱系統（自轉螺旋紐帶）的應用已很普遍，效果顯著。該技術于2008年已收錄國家發改委《國家重點節能技術推廣目錄（第一批）》。很多企業都把該技術產品作為替代膠球清洗裝置的優選產品。

2.主要技術原則和產品選型

2.1主要技術原則:

主要技術原則為在凝汽器每一根換熱管內全流程安裝自動除垢換熱系統（自轉螺旋紐帶）。本裝置在強化凝汽器管內換熱的同時能起到在線清洗，主動防垢、除垢作用，使換熱管內壁長期保持清潔，提高凝汽器換熱效率，提高并維持凝汽器真空穩定，提高機組效率。該技術維持原工藝不變，設備不變，減少凝汽器運行維護工作量，增加凝汽器連續運行時間，提高機組綜合經濟效益。本裝置安裝后不再進行化學清洗、高壓射流清洗等各類清洗作業，提高凝汽器換熱管使用壽命。

我公司有關該產品專利為：自動除垢換熱系統（專利號 ZL 2014 20206495.9）、自動除垢強化換熱蛇形管換熱裝置（專利號ZL 2014 2 0653355.6)、一種螺旋紐帶連接頭（專利號ZL 2017 2 1570631.2）、一種新型螺旋紐帶插接頭（專利號ZL 2017 2 1570635.0）、一種新型螺旋紐帶連接裝置（專利號ZL 2017 2 1571094.3）。

2.2 裝置作用

（1）強化化熱：強化凝汽器換熱管水側換熱效果,提升凝汽器換熱效率20%以上。降低端差，提高真空。

（2）自動除垢：實現凝汽器在線清洗，保持換熱管內長期干凈無垢，大幅延長設備連續運行周期。

（3）減緩垢下腐蝕，延長凝汽器換熱管使用壽命。

（4）減少汽耗,減少補充水量，視循環水系統具體情況還可適度減少加藥量。

2.3產品主要性能與選型

（1）主要性能一：本裝置除轉子部件為特耐磨陶瓷軸承以外，其它部件均采用高分子聚合材料制成，完全杜絕了使用金屬材料可能出現的損壞換熱管現象和電化學腐蝕，耐溫0℃≤T≤100℃，自潤滑，耐腐，耐磨，抗老化，除垢均勻，安全可靠。

（2）主要性能二：本裝置運行時，與管壁有一定間隙，旋轉螺旋扭片受螺旋前進的水流的反作用力推動而始終保持居中趨勢，運行同心度高，可避免與換熱管內壁的硬摩擦，降低磨耗和運行阻力。

（3）主要性能三：本裝置能適應南北方水質差異。

（4）常用型號：

3.裝置工作原理與適用范圍

3.1 工作原理

當汽輪機組運行時，本裝置無需外加動力，利用水的流速動能驅動螺旋扭片長期在換熱管內不停地快速旋轉，改變管內水的流動狀態，均化溫度場，使貼近管壁的滯留層消失，熱量迅速從換熱管傳遞給強烈擾動的水流，被快速帶走，極大地強化了換熱管水側的換熱效果，從而改善了凝汽器整體換熱效果，經濟效益提高。

本裝置運行時，強烈旋轉的水流產生向管壁摩擦力和剪切力，破壞了水垢和粘泥物質在換熱管內壁的附著機理，使水垢和粘泥沒有時間在管壁上滯留，排除了結垢的可能，保持換熱管內壁長期干凈無垢，垢下腐蝕大幅度減緩，保護換熱管內氧化膜。

由于凝汽器換熱效果增強，排汽溫度降低，同時強烈的水流擾動使貼近管壁的水流溫度降低，水中重碳酸鈣分解產生碳酸鈣的速度降低，碳酸鈣在低溫下的溶解度也降低。這兩個方面的影響也使安裝本裝置后換熱管內壁的結垢可能性大大降低。

3.2 產品結構與材質選擇特點

（1）材質：本裝置本體采用高分子聚合材料制成，材料的力學性能、化學性能、耐熱性能都可以滿足長期使用要求，耐腐，耐磨，抗老化。

（2）固定支架：應用環形楔入固定方式，適應同機組不同管束，運行同心度高；采用高分子材質，在杜絕固定部位電化學腐蝕的同時，因材料韌性比金屬高很多，能夠緩沖螺旋扭片高速旋轉、擺振和機組震動而傳導至固定端的振動能量，避免造成固定部位換熱管脹口應力損傷。

（3）連接桿（軸）：采用高分子聚合材料，在出現極端情況時本裝置可以對主體設備實現犧牲保護；圓柱形，直徑小，對通流影響小。

（4）連接鉚釘：采用高分子聚合材料，不腐蝕，強度滿足長期使用要求。

（5）軸承：特耐磨陶瓷滑動推力軸承動靜接觸面為線性接觸，利用凹凸結構限位，特殊情況下旋轉軸偏心自由度大，有利于直徑＜5mm的硬垢或漏過濾網的異物排出，提高了運行安全性?；瑒虞S承等轉子部件結構緊湊，外形尺寸小，節流損失低。

3.3 適用范圍

本裝置適用所有的開式、閉式循環冷卻系統，所有類型的凝汽器換熱管如銅管、不銹鋼管、鈦管等都能安裝本裝置。

4.裝置安裝

4.1本裝置安裝簡單，不需對凝汽器本體作任何改動，不改變系統工藝和運行參數，不需增加動力源。

4.2凝汽器清洗干凈后，把本裝置螺旋扭片部分順流插入管內，進水端（固定端）用專用工具將支架固定平整、牢固即可，出水端（自由端）為自由活動方式，沒有任何固定部件。

       換熱管出口安裝實圖

5.使用壽命

本裝置設計壽命10年以上，質保1年，質保期內出現產品質量問題免費更換。

6.包裝、運輸

本裝置發運前都進行簡易包裝，并采取可靠的防護措施以保證貨物能夠經受多次搬運、裝卸以及長途運輸。專車汽運至用戶指定地點。

7.運行維護管理規范

    本裝置及相關設備的正常維護是保證螺旋紐帶正常運轉，保證凝汽器換熱效果始終良好的重要工作。

本裝置自安裝完畢投入運行，循環水水質要保持正常之狀態，不能擅自改變，更不能突然停止加藥。具體的加藥量和循環水水質要在運行中摸索，循序漸進，以機組整體經濟效益最大為依據。

如果凝汽器及其它真空系統不嚴，凝汽器安裝本裝置后換熱效果增強會導致空氣泄漏量增加（蒸汽中空氣含量1%即會導致換熱效率降低50%）；凝汽器汽側空氣不能及時排出，存量過大導致端差增高影響換熱效果和影響運行狀況的分析判斷。因此凝汽器清洗后需進行查漏試驗和真空試驗（真空下降速度小于0.4KPa/分鐘為合格），以及檢查抽氣器的抽氣能力，確保凝結水過冷度小于2℃。

安裝后冷卻循環水量要根據實際情況進行調整，使凝汽器的真空處于最佳狀態，節約自用電。凝汽器不切實際的真空過高將導致漏氣嚴重，凝結水過冷度超標，機組熱經濟性反而降低。

運行中應定期檢查各級濾網，及時清除雜物，減小流動阻力，保證循環水水質。

機組停運應及時打開人孔檢查裝置狀況，及時清理裝置進口及管板上的雜物。

逐根轉動裝置固定端的旋轉軸，如果轉動靈活，說明運行正常，沒有雜物進入，如果支架和旋轉軸沒有缺陷，無需更換。

逐根轉動進口處的旋轉軸，如果轉動不靈活或轉不動，說明有雜物進入換熱管導致紐帶不能轉動，此時需要把螺旋扭片拔出來，清理掉換熱管內雜物后，重新安裝好，如果支架和旋轉軸或扭片有缺陷，需要更換。

三、生產安全、勞動安全

本裝置螺旋扭片（旋轉部件）采用高分子聚合材料制成，可在0～100℃水環境下長期工作，在使用壽命期內不會斷裂。本裝置自潤滑，耐腐蝕，耐磨，抗老化，其材料密度與水的密度相仿，能較好地浮動在管的中心部位，其硬度與金屬相比低了一個數量級，不會對凝汽器換熱管造成損傷。

本裝置選型型號的直徑小于換熱管內徑約4mm，運行時與換熱管內壁有2mm間隙，且螺旋扭片自身由于受螺旋前進水流的反作用力和螺旋紐帶的旋轉慣性作用，始終保持十分強烈的圍繞換熱管軸心旋轉的趨勢，不會與換熱管內壁產生硬摩擦。

本裝置運行中實現了全覆蓋、全流程的在線清洗和強化換熱，使管內除垢均勻化，同時還保護了換熱管的表面預膜，較好地保證了換熱管的使用壽命。

本裝置運行阻力很小，在冷卻水系統運行允許范圍之內，實際運行中比換熱管內壁結垢0.2~0.3mm厚度時所產生的阻力還要小.裝置固定支架進入換熱管的長度僅為15mm，而不是換熱管整個長度，因此其節流造成的局部阻力較小，大概為200Pa左右；螺旋紐帶是隨水流自由活動的，沿程阻力也不大，在200^300Pa／米之間，冷卻水流速大，阻力取大值，也僅300Pa／米。安裝使用本裝置的用戶反映安裝前后冷卻水總管壓力基本沒有變化，長期核算循環泵平均電流沒有升高反而有所下降。

運行過程中本裝置使得換熱管長期干凈無垢，內壁不再有硬垢附著，無需停機清洗，最大程度的避免了換熱管的垢下腐蝕和化學清洗腐蝕，減輕了凝汽器因腐蝕導致換熱管破裂冷卻水泄露帶來的電廠機組安全隱患。

本裝置能大大延長機組連續運行時間，解決了機組啟停冷熱交替變換帶來的壽命減少問題。

旋轉部件脫落率不大于1%/年，強化換熱裝置局部損壞、脫落不影響機組長時間滿負荷運行。

本裝置運行中無須職守，維修、維護過程中不會產生可能的職業危害。

綜上所述，實際上安裝本裝置后系統和設備的生產安全性反而提高了。