汽輪機凝汽器真空度優(yōu)化技術(shù)
【技術(shù)背景】
在熱電、化工、造紙、印染、冶金、制藥、環(huán)保等領(lǐng)域，存在大量含有凝汽環(huán)節(jié)的汽輪機，依靠凝汽器實現(xiàn)乏汽的冷凝，保持機組的運轉(zhuǎn)，適宜應(yīng)用本技術(shù)。
汽輪機是依靠進汽、出汽之間的焓差進行工作的，由于輸入蒸汽的焓值一般無法改變，則汽輪機的輸出動力與出汽焓值息息相關(guān)。為了實現(xiàn)最佳的動力輸出，同時兼顧鍋爐水回熱系統(tǒng)的耗汽量，通常最佳的負壓范圍在-88~90kPa左右，此時總體效率是最佳的，對應(yīng)的真空度也在88~89%左右。當負荷率為80%，真空度每惡化1kPa則汽輪機的動力輸出將下降1.5%，因此凝汽器的真空度（冷端管理）非常重要。（據(jù)《中小型熱電聯(lián)產(chǎn)工程設(shè)計手冊》，中國電力出版社，p166）
本技術(shù)屬于綜合方案，提高凝汽器的真空度，增大動力輸出能力，節(jié)省蒸汽，提高汽輪機的效率，減少標煤用量。
【應(yīng)用領(lǐng)域】
本技術(shù)適用于采用循環(huán)水冷卻的汽輪機凝汽器、列管式蒸汽加熱器等，換熱管如銅管、不銹鋼管、鈦管、碳鋼管等都能適應(yīng)本技術(shù)，對設(shè)備無損傷。
本技術(shù)同時實現(xiàn)優(yōu)良的水質(zhì)，為全廠節(jié)能減碳提供很好的條件，同時能夠降低蒸汽射流式真空泵的蒸汽消耗量。
【技術(shù)原理】
本套技術(shù)屬于一體化綜合方案，包含以下分項，組成有機整體：
1、凝汽器強化換熱子系統(tǒng)
強化換熱系統(tǒng)利用水的動能驅(qū)動，在換熱管內(nèi)不停地快速旋轉(zhuǎn)，改變管內(nèi)水的流態(tài)為全紊流，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，顯著地強化換熱管水側(cè)的換熱效果，從而改善凝汽器的整體換熱效果，經(jīng)濟效益提高。
本系統(tǒng)運行時，強烈旋轉(zhuǎn)的水流產(chǎn)生徑向管壁摩擦力和剪切力，破壞了水垢和粘泥物質(zhì)在換熱管內(nèi)壁的附著機理，排除了結(jié)垢的可能，保持換熱管內(nèi)壁長期干凈無垢，垢下腐蝕大幅度減緩，保護換熱管內(nèi)壁氧化膜。
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，水側(cè)溫度場均化，水中重碳酸鈣分解產(chǎn)生碳酸鈣的速度降低，碳酸鈣在低溫下的溶解度也提高，沉淀量減少。這兩個方面的影響也使安裝本裝置后換熱管內(nèi)壁的結(jié)垢可能性大大降低。
2、循環(huán)水一體化凈化子系統(tǒng)
本部分屬于在線運行的一體化裝置，其原理在于取一部分循環(huán)水進行凈化，并送回水池。通過不斷循環(huán)凈化，持續(xù)地將水中的泥塵、膠體、黏菌、藻類排出，以維持水質(zhì)處于較優(yōu)的平衡狀態(tài)。由于實現(xiàn)了水質(zhì)清透、沉淀物消除、菌膠無法滋生的目標，使得凝汽器以及全廠的各臺換熱器的效率都顯著提高。
本產(chǎn)品依靠回水的背壓進行工作，無需配置循環(huán)泵，屬于固定式設(shè)備，能夠自動排泥，實現(xiàn)無人值守。
3、高效機械式真空泵
真空泵在系統(tǒng)中屬于保障設(shè)備，主要作用是將潛在的不凝氣及時排出，以確保冷凝蒸汽的純度，保持冷凝效果。企業(yè)經(jīng)常采用中壓蒸汽作為抽汽動力，采用射流抽汽，效率較低，并且夏季由于冷凝液溫度較高使得噴射器本身的冷端負壓得不到保障，不能保持較好的真空度。通過增設(shè)機械式強制真空泵，具有“無條件”抽氣的特點，能夠確保真空度，不受氣候、水溫等因素的影響，并杜絕噴射器的蒸汽的消耗，效益顯著。
上述各個方面實現(xiàn)本技術(shù)的綜合效果，取得節(jié)能減碳的效益。
【核心優(yōu)勢亮點】
1、強化換熱：當汽輪機組運行時，本裝置無需外加動力，利用水的流速水頭（動能）驅(qū)動螺旋扭帶長期在換熱管內(nèi)不停地快速旋轉(zhuǎn)，改變管內(nèi)水的流動狀態(tài)，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，并被快速帶走，極大地強化了換熱管水側(cè)的換熱效果，換熱系數(shù)提高20%左右，從而改善了凝汽器整體換熱效果。
2、自動除垢：本裝置運行時，強烈旋轉(zhuǎn)的水流產(chǎn)生向管壁摩擦力和剪切力，破壞了水垢和粘泥物質(zhì)在換熱管內(nèi)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(jié)垢的可能，保持換熱管內(nèi)壁長期干凈無垢，垢下腐蝕大幅度減緩，保護換熱管內(nèi)氧化膜。
3、阻垢防垢：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(chǎn)生碳酸鈣的速度降低，碳酸鈣在低溫下的溶解度也提高，沉淀量降低。這兩個方面的影響也使安裝本裝置后換熱管內(nèi)壁的結(jié)垢可能性大大降低。
4、凈化水質(zhì)：循環(huán)水的水質(zhì)清透，避免泥塵、菌膠、藻類、鈣鎂離子等對換熱的危害，杜絕結(jié)垢和生物黏泥積累。本系統(tǒng)相當于“加藥+電化學+旁濾”的綜合效果疊加，能夠從根本上解決水質(zhì)問題。
5、提升真空度：采用機械真空泵代替噴射泵，對冷卻水的溫度依賴較小，實現(xiàn)穩(wěn)定的真空度，同時避免工作蒸汽的消耗。
6、投資回收期短，安裝簡單，無需運行維護，實現(xiàn)真空度優(yōu)化，同時也是替代膠球清洗裝置、電化學、旁濾設(shè)施、超聲波清洗等的優(yōu)選產(chǎn)品。
【核心技術(shù)來源】
本技術(shù)工藝由時代科儀進行研制，技術(shù)產(chǎn)品專門設(shè)計定制。
【應(yīng)用商業(yè)模式】
本技術(shù)支持直接買賣（EPC）、設(shè)計供貨（EP）、合同能源（EMC）等商業(yè)模式。
【經(jīng)濟效益分析】
以30萬噸氨/年的合成氨尿素企業(yè)的產(chǎn)能進行分析，汽輪機消耗蒸汽可達150t/h，采用本系統(tǒng)保守估計節(jié)省蒸汽5%左右，節(jié)省高壓蒸汽7.5t/h，全年節(jié)省蒸汽6萬噸，節(jié)省標準煤約0.66萬噸，按照蒸汽成本160元/噸計算全年經(jīng)濟效益約為960萬元。同時，本系統(tǒng)還能提高全廠換熱效率，公用工程能耗下降10%以上，清洗周期延長一倍以上，節(jié)水達到10~20%。全系統(tǒng)每年為企業(yè)帶來的直接、間接效益在千萬元級別。
【市場潛力分析】
1、石化、化工的壓縮機驅(qū)動，具有大量凝汽式汽輪機，凝汽器真空度亟待優(yōu)化，全國可用該系統(tǒng)的企業(yè)數(shù)以萬計。
2、鋼鐵企業(yè)的自備電廠：全國具有煉鐵、煉鋼能力的鋼廠約565家，一般鋼廠都有自備電廠，鋼廠自備電廠領(lǐng)域初步測算具有120000MW以上機組凝汽器使用空間。
3、垃圾、生物質(zhì)焚燒發(fā)電：全國有3185個市縣，許多市縣都在建垃圾、生物質(zhì)焚燒發(fā)電廠，垃圾焚燒發(fā)電領(lǐng)域初步測算具有100000MW以上機組凝汽器使用空間。
4、焦化企業(yè)的余熱發(fā)電：全國有焦爐1400多座，焦爐余熱發(fā)電領(lǐng)域初步測算具有10000MW以上機組凝汽器使用空間。
5、水泥企業(yè)的余熱發(fā)電：全國水泥廠有幾千家，初步測算共有15000MW以上機組凝汽器使用空間。
6、大型化工廠、造紙廠、印染廠、制藥廠自備電廠：初步測算共有50000MW以上機組凝汽器使用空間。
7、有色金屬余熱發(fā)電、自備電廠：初步測算共有50000MW以上機組凝汽器使用空間。
參照以上以及其它市場測算，市場使用量預(yù)測為500000MW以上。粗略按照每MW耗蒸汽量5t/h估算，每小時耗汽量為250萬噸，按照平均節(jié)能率4%估算，節(jié)省蒸汽潛力為10萬噸/小時，按照蒸汽價格160元/噸計算，每小時節(jié)能效益潛力為1600萬元，全年效益潛力可達1280億元。
【單位簡介】
北京時代科儀新能源科技有限公司（簡稱“時代科儀”）成立于2010年1月28日，是一家專業(yè)致力于化工、食品醫(yī)藥，玻璃建材等高耗能行業(yè)整體節(jié)能降碳服務(wù)商，集節(jié)能咨詢、節(jié)能診斷、節(jié)能項目設(shè)計、節(jié)能投資、運維、能源銷售為一體的國家高新技術(shù)企業(yè)、國家軟件企業(yè)、國家發(fā)改委備案的節(jié)能服務(wù)公司、專精特新企業(yè)、節(jié)能服務(wù)公司綜合服務(wù)能力AAAA企業(yè)、低碳平臺運營單位。公司旨在為企業(yè)提供從公用工程、熱泵、換熱器直至工藝系統(tǒng)等一整套的節(jié)能降碳方案，涵蓋八大技術(shù)（如：蒸汽系統(tǒng)分析優(yōu)化及動力利用技術(shù)、冷熱系統(tǒng)夾點分析技術(shù)、余熱余能及水資源利用技術(shù)、局部系統(tǒng)性節(jié)能技術(shù)、空壓站系統(tǒng)整體節(jié)能技術(shù)、循環(huán)水站及制冷站綜合節(jié)能技術(shù)、水質(zhì)閉環(huán)管理技術(shù)及環(huán)保廢氣閉環(huán)處理技術(shù)等），四十多項專利、18大節(jié)能工藝包，實現(xiàn)耗能企業(yè)的深度挖潛，并通過“端、云一體化”的技術(shù)手段，完整呈現(xiàn)智能在端、智慧在云的應(yīng)用場景，從而達到節(jié)能減碳、提質(zhì)增效的終極目標。滿足國家對企業(yè)數(shù)字化工廠、智能制造、高端制造的政策導(dǎo)向需求和企業(yè)精細化、精益化管理需求。
