折流杆技术在火力发电厂中的应用

【摘要】折流杆技术是一种新型应用技术，它对于提升电厂热力效率及系统稳定性有非常明显效果。随着供电形势的日益严峻，加强折流杆技术的研究有着重要意义。本文将结合某电厂实际案例来详细分析当前折流杆技术的应用与改造。

【关键词】折流杆；工业水冷却器；改造；换热效率

现代大型火力发电厂多采用折流板技术的水水交换器，且多数采用一备一用的配套方式，但在南方，特别是在天气火热的夏季中，有些电厂往往需要两台闭冷器同时投入工作，且有时即即便如此，也不能满足全厂工业水用户的需求，甚至出现高水温报警的状况，严重时可能危及设备乃至电厂的安全生产。因而，有必要对其进行深入探讨并进行必要的技术革新。

一、传统水水交换器的技术局限

传统的管壳式水水换热器为折流板结构，管程为冷源，壳程为工业水。为增强壳侧换热，壳侧设置若干折流板，使工业水在壳程反复换向垂直冲刷换热管束，通过增大流体的流速和湍动来提强化传热，然而，正因为壳程工业水横掠管束，并通过折流板不断改变流向，导致了其以下几个致命缺点：

1）在壳侧存在25%～30%的流动死区。从而极大地限制了交换器的使用效率，大大降低其经济性能。

2）流动阻力大，如增大折流板跨距来降低阻力，则传热和防振能力变差。

3）污垢容易沉积在流动死区的换热管表面，从而影响换热管的传热及寿命。

4）流体横向冲刷管束产生正面冲击和管后涡流脱落振动，加之管束支撑板距离非常大，管子本身振动频率降低，振动幅度不断增大，这将大大增加换热管破裂和管头泄漏，并最终影响交换器的使用寿命。

基于自身的结构缺陷，传统水水交换器通常故障较多，泄漏频繁，检修周期相对较短，且使用效果不佳，在生产中浪费大量的人力物力，甚至直接影响其使用寿命，给电厂的安全生产、经济效益到来严重的负面影响。

二、电厂改造应用

鉴于传统换热器的种种不足给生产带来的各种影响，一些火力电厂正各自针对本厂的实际情况，想方设法地对其进行各种各样的改造革新。某火电厂为全套进口660MW机组，每台机组配备两台水水交换器，其中一台运行一台备用，但由于设计上的原因，加上地处南方天气炎热，所以电厂闭式循环水系统经常出现高温报警的情况。在夏季，即使将两台水水交换器同时投入使用，也依然不能解决超温问题。这样一来，等于长期没有备用设备，给各工业水用户的正常运行带了严重安全隐患，且由于各种各样的原因，各交换器管子泄漏时有发生。在该厂最为严重的应数#3机组的A侧水水交换器，由于管程振动相对严重，泄漏率较高，使得堵管数早早地超过了设计裕量，不得不退出正常使用，使机组的安全运行面临更加严重的考验。

为了解决上述问题，电厂技术人通过深入研究，多方比对和论证，选用了新型的折流杆技术的冷却器首先对#3机A侧进行改造更换，同时为了节约改造成本，决定对原冷却进行改一留一的方案，并于2012年1月完成对3A冷却器的改造。改造之后，电厂方聘请了相关权威机构，先后对该交换器进行多次数、全方位的性能试验试，并在相同时段与其它未改造的冷却器进行相比较，其试验结果令人相当满意：

1.A冷却器改造后换热性能良好：冬季相同工况下工业水出口温度比未改造的B列偏低0.8℃，海水入口端差比的B列偏低1.4℃，海水出口端差比B列偏低0.7℃。夏季工况时，亦均小于B列单泵运行时端差。且双泵运行时，其海水出口端差进一步降低。显示采用折流杆冷却器进行改造的效果明显。

3.#3机A列冷却器改造后管侧（海水侧）通流面积增加，流动阻力降低，导致A列海水流量大于未改造的B列。传热性能也于未改造的B列。在当前试验条件下，降低循环水流量仍能满足换热需求。此外，在冬季工况和夏季工况下，改造后工业水侧水阻下降约0.3bar。

试验的结果表明，无论是夏季还是冬季工况，无论工业水泵是单泵还是双泵运行，新工业水冷却器的各项性能指标均优于原工业水冷却器。经过改造，电厂方彻底解决了#3机组工业水系统的上述的各种问题，即使在夏季，单侧交换器运行也能满足现行各用户的需求。改造工作取到了较为理想的效果。目前，该厂正着手对另外两台机组进行相应的改造工作。

三、新型折流杆换热器的优势

从包括以上改造在内的无数实例中我们可以得出这样的结论，较之传统换热器，新型换热器有如下几个突出的特点：

1.由于流动性质的改变，折流杆换热器流体是纵向扰流，不会对换热管造成横向冲刷，因此液体对管子的影响几乎为0，管子振幅较原来有明显下降，加之折流圈本身的距离相对较小，管子的稳定性得到进一步提高。新型冷却器有效减小管子的振动及流体对管子的冲刷，从而大大降低管子泄漏的可能性，其稳定性和使用寿命均得到了较高程度的提高，维修成本也得到极大的下降。

2.新型交换器的壳侧流动阻力小，实验表明，新型交换器的壳程总压降可降低50%～80%，大大节约能耗，提高系统的经济效益。

3.由于结构的改善，新型交换器能有效减小污垢的沉积和腐蚀，从而保证热阻的相对稳定，有利于管子的热交换，并且一定程度上延长了管子的清洗周期，节省了一定的人力、物力，降低电厂的生产成本。

4.流动性质的改变，消除流动死区，较大程度提高换热效率，实验表明，新型交换器较之旧式折流板式交换器的总传热系数高出约30%；从而进一步降低交换器的端差，提高系统的效率。

综上所述，无论在结构、节能、维护以及系统的稳定性方面，新型折流杆换热器与传统折流杆技术相比更具优势。基于上述优点，新型折流杆交换器正广泛应用于电厂及其它行业的换交换系统中，其中，电厂的使用主要应用于水水交换器及低压加热器上。笔者相信，随着折流杆技术交换器的推广应用，其将为热交换系统的经济、稳定运行起到关键性的作用。

参考文献

[1]苏州热工研究院.沙角C发电厂#3机工业水冷却器大修改造后传热性能试验报告[R].苏州：苏州热工研究院有限公司，2012.7.

[2]赖学江，黄素逸，叶加贵，李权.折流杆换热器在火力发电厂回热系统中的应用 [J].热力发电，2003（12）.

[3]茂港电力设备厂.水-水热交换器折流杆专利技术简介[R].广东：茂名市茂港电力设备厂有限公司.