RCCS除垢防垢及强化换热装置在国产D330D型供热机组上的应用

【摘 要】西固热电2×330MW机组冷端凝汽器治理的重大经济价值。西固热电2×330MW机组由于凝汽器结垢及堵塞、冷却塔面积不够等原因，造成凝汽器真空度较低，机组效率下降，其中因凝汽器结垢造成凝汽器端差较高（1#机组全年平均值在8.5℃，2#机组全年平均值在7.2℃左右）是造成凝汽器真空度较低的最主要的原因之一。采用RCCS技术，可以将1#及2#机组凝汽器端差常年保持在4-7℃的低水平，真空度提高1.5%-2%，机组煤耗下降3.1-5.1g/kw.h，年节省标煤量约11200-15600吨。RCCS的技术特点及优势：凝汽器实时在线清洗及强化换热系统（RCCS）是针对凝汽器换热效率低下问题的革新性技术，RCCS除垢防垢及强化换热的工作原理是：在凝汽器每根换热管内安装本装置，当机组运行时，无需外加动力，利用循环水自身的流速驱动本装置的旋转部件，长期在换热管内不停地快速旋转，改变管内水的层流为紊流状态，破坏水垢的形成机理，使水垢不能在管壁上滞留，在设计思想上摆脱了传统的被动清洗除垢概念，变被动除垢为主动防垢，同时强化换热，大幅度提高凝汽器的换热系数K值20%以上，达到优化真空降低煤耗的目的。

【关键词】除垢防垢；强化换热装置；应用

1 前言

1.1 RCCS工作机理

冷却塔、循环水泵和凝汽器共同组成了汽轮机的冷端系统。汽轮机冷端系统工作效率的高低直接影响到汽轮机真空的高低，也即直接影响机组的循环效率。其中，尤其以凝汽器水侧结垢或堵塞对冷端系统工作效率的影响较为突出。

基于流体动力、强化换热及新材料方面的独有专利技术，凝汽器实时在线清洗及强化换热高性能系统装置，RCCS（Real-time online condenser cleaning & enhance heat transfer system）是英文名称的简称，RCCS?系统是火电机组凝汽器防垢阻垢及强化换热的革新性技术。通过本项目实施，可以有效改变汽轮机凝结器换热，提高机组真空，降低机组热耗。

RCCS除垢防垢及强化换热的工作原理是：在凝汽器每根换热管内安装本装置，当机组运行时，无需外加动力，利用循环水自身的流速驱动本装置的旋转部件，长期在换热管内不停地快速旋转（600-1200r/min），改变管内水的层流为紊流状态，破坏水垢的形成机理，在设计思想上摆脱了传统的被动清洗除垢概念，变被动除垢为主动防垢，同时强化换热，大幅度提高凝汽器的换热系数K值20%以上。

图1.1 RCCS装置图示

图1.2 加装RCCS前凝汽器管内水流呈层流状

图1.3 加装RCCS后凝汽器管内水流呈紊流状

这样的工作机理使得RCCS技术的优势彰显。与胶球清洗系统等传统方式比较，RCCS能大幅度降低凝汽器端差，从而有效提高凝汽器真空度，降低发电煤耗。

RCCS具备以下突出性能：

（1）降低凝汽器端差3～6℃（实际运行中检测低于3.5℃）；

（2）实时在线除垢及强化换热，免人工及化学清洗，防止凝汽器损伤及腐蚀；

（3）安装方便，无需改动凝汽器本体，安全可靠；

（4）设计寿命5年以上，3年质量保证。

（5）高精度加工的螺旋结构，运行平稳，水阻小。

（6）特殊高分子材料配方，强度、韧性、耐候性、缺口敏感度等性能优良；材料密度与水密度非常接近，不漂浮，不下沉，使纽带能很好地沿着换热管轴心旋转；

（7）独特的流体动力结构特征，强化扰流，降低了生物粘泥在纽带上的附着力；

（8）高强度钢连接件，设计紧凑，摩擦系数低，使用寿命长；

（9）旋转部件采用独有特种陶瓷轴承专利技术，耐磨性能优良，旋转次数达50亿次。

1.2 对凝汽器水侧结垢机理的影响

水侧污垢的形成一般要经历五个阶段：起始、运输、附着、老化、剥蚀。污垢形成的五个阶段中只要有一个环节遭到破坏，污垢就难以形成。因此，只要针对这五个阶段采取合适措施，就能有效除垢防垢。

在污垢的起始阶段，RCCS通过强化扰流和换热，降低了换热管内壁局部温度，从而降低了以碳酸盐为主的硬垢的析出；

在污垢的附着阶段，RCCS通过刮扫管壁和强化扰流，防止了硬垢及软垢的附着；

在污垢的剥蚀阶段，RCCS通过刮扫管壁和强化扰流，加快了硬垢及软垢的剥离；

1.3 RCCS提高凝汽器真空

1.3.1 RCCS维持换热管内壁高清洁系数

凝汽器水侧结垢使换热管传热系数大幅下降。由于水垢的热导率很低，只有钢材的1/30―1/200，因而急剧降低了凝汽器换热管的传热系数，导致凝汽器真空度下降。

即使水垢厚度只有零点几毫米，对换热管传热系数也有重大影响。工程设计中清洁系数取0.85，大约相当于只考虑了0.1毫米厚度的水垢，在实际运行当中，凝汽器即使采取化学清洗后，若不采取有效措施，这样的清洁系数也只能维持不到25天。

RCCS能使换热管的清洁系数维持在0.85以上的高水平，这对降低凝汽器端差非常有利。

1.3.2 端差对凝汽器真空度的影响

凝汽器真空度、排汽温度、汽轮机背压、凝汽器真空、过冷度等5个指标都是表达凝汽器设备运行经济性的同一个指标，只是表达方式不同、形态参数不同而已。排汽温度、凝汽器真空在机组运行中由热工测量表计直接显示，为运行操作、调整提供证据；汽轮机背压是机组设计计算用参数；凝汽器真空度（含凝汽器真空）是汽轮机运行经济性的表述参数（指标），过冷度表示凝结水热量被循环水带走的热量多少。

凝汽器真空度的影响因素很多，但所有的因素都反映在凝汽器循环水入口温度、凝汽器循环水温升、凝汽器端差等3个可定量分析的指标上，循环水入口温度/循环水温升/端差每上升1℃，即意味着汽轮机排汽温度上升1℃，凝汽器压力也相应上升。查饱和蒸汽热力性质图表，可以得到不同温度区间时饱和温度每上升1℃时对应的饱和压力增加值，并以此绘出图表曲线。在不同的排汽温度下，凝汽器端差每上升1℃时凝汽器压力增加值。凝汽器端差对凝汽器压力（即汽轮机排汽压力）的影响。尤其是在夏季，当排汽温度>45℃时，端差每升高1℃，排汽压力将上升0.52-0.94Kpa。