【關鍵詞】電廠,輔機,強化管,節能

【摘要】介紹了強化傳熱技術在熱力電廠輔機中的應用情況，采用強化管是提高輔機傳熱效能的技術關鍵。

0　前　言
　　在熱力發電廠中，除鍋爐、汽輪機和發電機三大主機起著主導作用外，還有凝汽器、高低壓回熱加熱器和油冷卻器等輔機，其傳熱效能的高低已成為影響電廠熱效率高低的重要因素。長期以來，尤其是在我國，存在著“重主機、輕輔機”的思想，使得電廠輔機的技術進展不快，造成了我國熱力發電廠供電煤耗比國際先進水平高60g/(kW.h)以上，這不利于我國的節能方針，也妨礙了經濟的可持續發展。采用強化傳熱技術對熱力電廠輔機進行改造，已成為當今電廠技術進步及提高電廠安全性和經濟性的重要措施。

1　強化傳熱技術在凝汽器中的應用及分析
　　凝汽器是汽輪發電機組重要輔助設備，其主要任務是將汽輪機的排汽凝結成水并在汽輪機排汽口建立與維持一定的真空度，凝汽器及其附件設備可靠性好與壞，會影響發電機組的可用率達3.8％左右。凝汽器真空下降，發電提高。研究結果表明，采用強化管取代光滑管可有效地降低凝汽器的背壓。
　　目前，國內外文獻所報道用于電廠凝汽器最為普遍的強化傳熱管型是螺旋槽管［1～3］(圖1)，螺旋槽管是通過機械方法滾扎加工而成，在管外表面有螺旋狀溝槽，管內表面則形成螺旋狀凸肋。螺旋槽管在應用中的最大優勢在于加工方法簡單且不受管材的限制，而且可實現在薄管壁上的加工。在電廠凝汽器中因冷凝液淹沒作用及不凝性氣體的存在對傳熱性能的影響很大，導致螺旋槽管強化管外蒸汽冷凝傳熱的效果不明顯［4］。螺旋槽管強化凝汽器的傳熱效能主要是依靠管內的螺旋狀凸肋激發水的傳熱邊界層產生湍動，從而提高水的對流傳熱系數，其傳熱系數可為光滑管的1.7～2.7倍左右。

　　前蘇聯是最早將螺旋槽管應用于熱力電廠凝汽器的國家，而美國也對螺旋槽管在熱力電廠凝汽器上的應用進行了大量的研究，并開發出可供工程設計用的計算機軟件，研究結果表明，螺旋槽管作為電廠凝汽器的強化管，機組熱耗降低了10.5kJ/(kW.h)～31.5kJ/(kW.h)。在國內［5］，北方某電廠也采用螺旋槽管作為強化管在凝汽器中應用，熱耗降低了21kJ/(kW.h)。

2　強化傳熱技術在高低壓回熱加熱器中的應用
　　回熱加熱器系統也是影響電廠熱效率的大系統之一，通常若給水溫度提高10℃，標準煤約下降7g/(kW.h)，熱耗率約減少0.4％。從傳熱來看，高低壓回熱加熱器的管外蒸汽冷凝傳熱系數與管內鍋爐給水對流傳熱系數幾乎處于同一數量級，因此必須采用雙面強化傳熱技術才能獲得最佳的強化效果。
　　在國內有采用螺旋槽管作為強化管型在高低壓回熱加熱器中應用的報道［6］，以高壓回熱加熱器為例，給水溫度提高了7℃～9℃。最近，國外有文獻推薦一種雙面強化型扭曲管(圖2)在電廠回熱加熱器中應用［7］，該強化管組成的換熱器是依靠管與管之間在徑向長軸上的點接觸固定管束，可不用任何管間支承物，結合了板式換熱器和管殼式換熱器的優點，作為高低壓回熱加熱器則具有如下優點：1、不需管間支撐隔板，換熱器緊湊化；2、蒸汽在殼程沿管軸方向呈螺旋流動，并與管內鍋爐給水進行逆流換熱，傳熱效率高又不引起管束振動；3、管內鍋爐給水也呈螺旋流動，傳熱系數高；4加工不受管材限制且加工速率高。工程應用的結果表明，采用扭曲管作為強化管型的新型高低壓回熱加熱器，其換熱能力提高了40％以上，給水溫度可提高12℃以上，而且不存在因管束振動而破壞傳熱管的問題，因而運行的安全性顯著提高。

3　強化傳熱技術在冷油器中的應用
　　廣泛用于電廠汽輪發電機組和磨煤機等大型設備軸承潤滑油冷卻的油冷卻器，目前仍以殼管式為主，傳熱管為光滑管，弓形隔板作為管間支撐物，傳熱效能低，文獻［8］報道了用于電廠磨煤機的潤滑油冷卻器其總傳熱系數為305W/(m2.K)～667W/(m2.K)。在這種殼管式結構中，油一般設計為走殼程，水走管程。管外油側傳熱膜系數為管內水傳熱系數的1/10～1/20，熱阻主要在油側，提高油冷卻器油側的傳熱系數是提高油冷卻器傳熱效能的技術關鍵。
　　1999年，華南理工大學與日本神威產業株式會社(專業生產油冷卻器有40多年歷史)合作，開發出了一種新型的螺旋隔板支撐的花瓣形翅片管(圖3)油冷卻器。螺旋隔板作為一種新型的管間支撐形式，對比弓形隔板具有如下優點：(1)延長了殼程油流體的流道；(2)由于消除了油流體流向的突變，使局部阻力大大減少，故壓降低；(3)油流體完全連續的螺旋流動可減少殼程流體旁路的影響；(4)由于消除了殼程流體的流動死區，減少了殼程污垢；(5)可降低殼程流體對管束的振動；(6)油流體的螺旋流動，可同時實現沿管軸和管周方向的沖刷，特別適合于具有特殊三維翅片結構的花瓣形翅片管的傳熱。

　　在日本進行了傳熱性能測試，結果表明，油冷卻器的總傳熱系數為1000W/(m2.K)～3300W/(m2.K)，其傳熱性能很高，總傳熱系數是目前電廠中常用的弓形隔板支撐光滑管油冷卻器的4倍以上，具有很好的應用前景。

4　結束語
　　1.強化管在電廠輔機中應用，能顯著地提高輔機的傳熱效能。
　　2.對凝汽器的傳熱強化及性能優化研究十分迫切，建議相關企業與科研機構密切合作，組織攻關。
　　3.電廠應加大對強化傳熱技術的認識，不斷采用強化傳熱措施進行技術改造，以提高我國熱力電廠的熱效率和技術進步。