汽輪機(jī)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(jī)，依靠凝汽器實現(xiàn)乏汽的冷凝，保持機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)，適宜應(yīng)用本技術(shù)。
汽輪機(jī)是依靠進(jìn)汽、出汽之間的焓差進(jìn)行工作的，由于輸入蒸汽的焓值一般無法改變，則汽輪機(jī)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?zé)嵯到y(tǒng)的耗汽量，通常最佳的負(fù)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(dāng)負(fù)荷率為80%，真空度每惡化1kPa則汽輪機(jī)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(jī)的效率，減少標(biāo)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(jī)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(jī)整體：
1、凝汽器強(qiáng)化換熱子系統(tǒng)
強(qiáng)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(qiáng)烈擾動的水流，被快速帶走，顯著地強(qiáng)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(jì)效益提高。
本系統(tǒng)運(yùn)行時，強(qiáng)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(jī)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(hù)換熱管內(nèi)壁氧化膜。
由于凝汽器換熱效果增強(qiáng)，排汽溫度降低，同時強(qiáng)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(yùn)行的一體化裝置，其原理在于取一部分循環(huán)水進(jìn)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(biāo)，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(jìn)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(jī)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(fù)壓得不到保障，不能保持較好的真空度。通過增設(shè)機(jī)械式強(qiáng)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(qiáng)化換熱：當(dāng)汽輪機(jī)組運(yùn)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(qiáng)烈擾動的水流，并被快速帶走，極大地強(qiáng)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(yùn)行時，強(qiáng)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(jī)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(hù)換熱管內(nèi)氧化膜。
3、阻垢防垢：由于凝汽器換熱效果增強(qiáng)，排汽溫度降低，同時強(qiáng)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(dāng)于“加藥+電化學(xué)+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(jī)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(yùn)行維護(hù)，實現(xiàn)真空度優(yōu)化，同時也是替代膠球清洗裝置、電化學(xué)、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(jìn)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(jì)效益分析】
以30萬噸氨/年的合成氨尿素企業(yè)的產(chǎn)能進(jìn)行分析，汽輪機(jī)消耗蒸汽可達(dá)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(biāo)準(zhǔn)煤約0.66萬噸，按照蒸汽成本160元/噸計算全年經(jīng)濟(jì)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(dá)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(jī)驅(qū)動，具有大量凝汽式汽輪機(jī)，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(jī)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(jī)組凝汽器使用空間。
4、焦化企業(yè)的余熱發(fā)電：全國有焦?fàn)t1400多座，焦?fàn)t余熱發(fā)電領(lǐng)域初步測算具有10000MW以上機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(dá)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(yùn)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(yùn)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(dá)到節(jié)能減碳、提質(zhì)增效的終極目標(biāo)。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(xì)化、精益化管理需求。
