运用折流杆技术改造电站换热器的试验研究

　　运用折流杆技术改造电站换热器的试验研究胡勇，吕圣杰2（1广东省电力试验研究所，广东广州5106002茂港电力设备厂，广东茂名525000）析和研究，决定采用新型折流杆技术对换热器进行改造。试验表明折流杆换热器具有传热性能好。防振性能强。

　　不易结垢和管程流动阻力小等优点，是高效。节能和耐用的新型换热器设备。

　　4：B广东某电厂原闭冷器是俄罗斯产品，单台机组配置2台100容量的铜管折流板式换热器，按俄罗斯厂家设计要求，正常运行时1台闭冷器工作，另1台闭冷器备用。但实际生产运行时，2台闭冷器均需投入运行，俄产铜管折流板式闭冷器在运行中短期内出现断管泄漏。根据现场运行检修和分析，原俄产铜管折流板式闭冷器存在以下问题：闭冷器的断裂管子主要集中在壳程流体入口处的至第六排的管子上，而且断裂在块折流板（隔板）处为多。现场运行时能从壳体外听到壳体内有较强烈的振动声音。

　　主机原配闭冷器只有3块折流板，换热效果能满足设计要求，但运行1年就有500多根管断裂，造成闭冷水大量泄漏。电厂曾经对闭冷器进行过改造，把折流板增加到5块，并在管程入口处安装挡流板，管子断裂情况稍有好转，但运行1年也有近200根管断裂，问题没有得到根本解决。

　　为彻底解决闭冷器换热管断裂的问题，电厂决定对闭冷器系统进行改造。

　　1原闭冷器泄漏原因分析经初步计算判断，原闭冷器壳程流速为132m/s，超出壳程一般设计流速0.4~07m/s的上限较大，流体高速横掠管子时造成其激烈振动。而且从现场判断看，闭冷水里含有空气，从而加剧管子的振动。

　　经分析后，认为原闭冷器换热管断裂的原因有如下几点：高速流体横掠管子流动，造成管后涡流脱落振动和横流所产生的诱导振动导致折流板式换热器管子断裂；原换热器隔板支承距离过大，使管子的固有振动频率低，造成振幅过大导致断管；流体负荷的不稳定性，对折流板式换热器管束所造成的不均匀冲击，致使换热管在隔板管孔处不断反复敲打，使管子因疲劳而断裂。

　　2新型折流杆换热器的优点经过周密的分析、设计和计算，研发部门和生产厂家确定了闭冷器改造方案，根据这一方案制造出了我国台钛管折流杆式大型水-水冷却器。

　　折流杆换热器是为了解决大型换热器的振动问题而研制的，首先在美国获得应用。它用若干个焊有折流杆的折流圈按不同角度与换热器管束垂直排列来支承管子，从四面将管子牢牢固定起来。壳程流体顺着管子通过折流杆绕流。这是一种传热性能好、防振性能强、不易结垢和壳程流动阻力小的新型换热器。

　　与常规的折流板管壳式换热器相比，新型折流杆换热器有如下优点：折流杆换热器的壳程流体流态为纵向绕流（进、出口处除外），对管子没有横向冲刷，所以从根本上消除了横向振源。管子的振幅比折流板换热器降低70以上，壳程总压降则比折流板换热器降低50 以上。

　　折流圈的距离可以布置较小，用折流杆支承管子，增加了管子的支承点和牢固性，消除了折流板管孔对管子的切割现象。

　　折流杆换热器的壳程结构是用折流杆支承管子，壳程流体流态为纵向绕流，折流杆消除了壳程流体流动死区，增加了有效换热面积，强化了传热，提高了传热效率，试验证明，单位压降下折流杆传热效率是单弓折流板的2倍，同时减少了污垢沉积和腐蚀。

　　与折流板结构相比，折流杆结构的壳程阻力损失降低50以上，能节约泵的能耗。

　　首台大型钛管折流杆式水一水冷却器2001年12月运抵现场安装，2001年12月底投入运行，至今已近两年经过不间断的运行跟踪检验，没有发现异常，提高了电厂设备的安全运行水平。

　　3改造前后的试验数据对比为了全面了解闭冷器的热力性能，在闭冷器投入运行10个月后，该设备进行了在线性能测试。

　　闭冷器改造前后的运行数据和测试数据参见表1至表3.表1折流板式闭冷器运行数据记录表（改造前）负荷/MW进口海水温度/闭冷进口水温度闭冷出口水温度/1端差/注：两台折流板式闭冷器投入运行表2折流杆式闭冷器运行数据记录表（改造后）负荷/MW，进口海水温度/进口闭冷水温度出口闭冷水温度/1端差/注：一台折流杆式闭冷器投入运行。

　　f/为闭冷水进口温度，f/'为闭冷水出口温度；047kg/m3，循环水比热容C2循环水进出口温差闭冷器出口端差对数平均温差试验的换热系数表3折流杆式闭冷器试验结果（改造后）测试时刻机组负荷/MW循环水进出口温差/°c循环水进口流量|）闭冷水进出口温差/t闭冷水出口流量/闭冷水压循环水压闭冷器出口端差/〔-闭冷器进口端差/〔-对数传热温差/t闭冷水放热量/试验换热系数/（W2.t1）闭冷器人孔门进入水室观察发现，换热管光亮无堵塞，管头焊缝完好无磨损，换热管和水室的钛面都没有任何藻类等微生物的吸附。

　　4结论根据闭冷器改造前后的运行情况及试验研究，可以得出如下结论：使用1台换热面积仅为改造前63（改造前2台闭冷器换热总面积2X760m2）的新型折流杆结构闭冷器就能满足机组的满负荷运行。这是由于折流杆消除了壳程流体的流动死区，增加了有效换热面积，强化了传热，才取得了较高的换热效率。

　　闭冷器总换热系数在2900~3230WAm2*C）范围之间。

　　在现场听不到闭冷器的运行噪声，壳体内没有换热管振动的声音。说明壳程流体对管子已没有横向冲刷，消除了振源。

　　折流杆的壳程流体阻力小，试验闭冷器的壳程压降仅有110kPa，比改造前的压降低得多。

　　用1台新型折流杆结构闭热器可以取代改造前的2台折流板闭冷器，相对体积小，缩小了布置场地，筒化了管道系统。

　　改造后的闭冷器投运2年来，一直运行正常，不用拆盖检修，更没有换热管泄漏现象，节省大量的补充除盐水。改造后，折流杆式闭冷器单台运行就能满足运行需要，所需的循环水量仅为改造前的一半，仅循环水泵用电量这一项全年就可节约费用50万元以上，同时还可以节省大量的检修费用等。

　　闭冷器改造前后的运行状态研究表明：折流杆结构换热器是一种高效、节能和耐用的新型换热设备，适合在大型热交换器中采用，具有重要的推广价值。