火力發(fā)電廠汽輪機熱管式冷油器結構及原理分析

      熱管式冷油器的使用解決了油污染問題，提高冷卻效率，節(jié)水便于維護檢修。
      在火力發(fā)電廠中，由于汽輪機轉速高達300n/min，所以其軸瓦的冷卻很重要，要保證汽輪機軸瓦在規(guī)定的溫度下邊續(xù)安全運行，必須對冷卻軸瓦的透平油進行冷卻，常規(guī)的冷卻方式是通過列管式冷油器實現(xiàn)的。
列管式冷油器的結構及存在的問題：
      熱管式冷油器結構：列管式冷油器主要是由外殼、水室和芯子組成，由很多鋼管和多層隔板組成的芯子裝在圓形殼體內(nèi)，鋼管的兩端均脹結在鋼板上，水從水室進入管內(nèi)，油進入殼體在管束外流動，管外流動的透平油和管內(nèi)流動的循環(huán)水通過鋼管壁進行換熱，從而達到用水冷卻透平油的目的。
      熱管式冷油器存在問題:由于結構上的原因加之存在腐蝕問題，這類冷油器在運行中容易發(fā)生透平油漏人冷卻水中污染冷卻水的問題，冷卻水愛到油污染的后果是十分嚴重的，也是環(huán)境保護法所不允許的，受到的經(jīng)濟處罰很嚴重，冷卻油一般使用未經(jīng)過處理的河水直接通入鋼管內(nèi)，運行溫度經(jīng)常在40℃-50℃，因此鋼管內(nèi)表面不可避免地結垢，影響傳熱，并且冷卻水中的泥沙和微生物容易造成鋼管堵塞，需要定期人工捅刷清流，維護工作量很大，一旦結垢或堵塞，將達不到透平油的冷卻效果，嚴重時會限制機組的發(fā)電出力，造成較大的經(jīng)濟損失。
熱管式冷油器的工作原理和結構：
      熱管技術是一門新技術，主要用于提高傳熱效率，在電站鍋爐的空氣預熱器中已廣泛使用，為進一步拓寬熱管技術的應用領域和解決火力發(fā)電廠汽輪機透平油冷卻器存在的問題，研究開發(fā)了用于冷卻汽輪機透平油的熱管式冷油器，并成功地應用于實際生產(chǎn)中。
熱管式冷油器原理：
      溫度較高的透平油從油入口進入油室流經(jīng)熱管的加熱段，由于熱管具有極高的傳熱性能，它將吸收的能量傳到熱管的冷卻段，然后被冷卻水帶走。
      由于熱管內(nèi)的工質(zhì)液體是靠重力作用回流工作的，因此，冷卻水室必然在上部，這一點與常規(guī)的列管式冷油器不同，這樣，原來管內(nèi)與外表面的換熱就變化成了在熱管的兩部分外表面的換熱，為油、水徹底分開創(chuàng)造了條件，換熱表面的污垢熱阻對傳熱影響很大，而熱管外表面的清潔工作要遠比內(nèi)表面容易，這也將減少冷油器設備的日常維護工作量。
      為了強化換熱，在油室和水室內(nèi)的熱管束設計了折流板，以使油和水流經(jīng)熱管表面時具有一定的流速，提高換熱效率。
      每根熱管作為一個獨立的傳熱元件在油、水間傳遞熱量，并且都分別焊接在油側和水側兩個花板上，從而實現(xiàn)油水分開的目的。
熱管式冷油器結構：
      熱管式冷油器的結構使油室和水室完全分開，它們之間通過高性能的熱管傳熱，每根熱管都是獨立的，油和水均走管外，這樣，一方面使維護清洗變得容易，另一方面徹底避免了由于管子漏洞而出現(xiàn)的油水相惃的問題，大大延長了設備的使用周期，避免了油對水環(huán)境的污染，其結構為：將數(shù)百根熱管焊接在位于熱管的中間部分并相距100mm的兩個圓形多孔板上，一個多孔板外側為熱管的蒸發(fā)段（透平油段，也稱為加熱段）兩段分別裝在兩個獨立的圓形殼體內(nèi)，殼體的法蘭盤分別用螺栓組裝在多孔板上。
      其工作過程中，冷卻汽輪機軸瓦后的透平油進入蒸發(fā)段，熱的透平油使幾百根換熱管內(nèi)的工質(zhì)發(fā)生相變傳熱至另一端的冷凝段，冷凝段通人的冷卻水把蒸發(fā)段傳至冷凝段的熱量帶走，從而達到冷卻透平油的目的，熱管式冷油器的透平油和冷卻水分別在兩個不相通的殼體內(nèi)結距離達100mm，這就是徹底解決了透平油滲漏人冷卻水，污染水環(huán)境的問題，即使熱管的蒸發(fā)段和冷凝段與多孔板的焊口有滲漏，也只能漏到兩個多孔板中間空腔中，并且能夠排出。
      熱管冷油器采用了以下結構設計：
      ⑴采用了雙隔板密封結構，以保證在任何情況下油側和水側相互隔離，徹底解決了油水污染的問題，熱管在兩側均為自由端，隔板與油水鍘外的密封比較簡單。
      ⑵為了使水側折流板與簡內(nèi)壁的間隙，以盡可能避免出現(xiàn)油流動短路現(xiàn)象，間隙中間應適當預以填充。
      ⑶為了使水側流動均勻橫向沖刷管束，進水口和出水口均設有導流管。
      ⑷管束采用三角形錯列排列。
      ⑸每根熱管的質(zhì)量約為2.22kg，冷油器中的熱管質(zhì)量約為1500kg，冷油器的總質(zhì)量控制在2700kg，這和原列管式冷油器的質(zhì)量相當。
熱管式冷油器效益檢測：
      熱管式冷油器在天津某電廠100MW機組上與原有列管式冷油器同時進行，經(jīng)天津電力監(jiān)督監(jiān)測中心，熱管式冷油器的冷卻效果比列管式好很多，列管式冷油器透平油的流量比熱管式少10m3/h，同樣的入口油溫，前者出口的油溫比后者要高2.6℃，冷卻水流量前者比后者達26m3/h，以1臺機組2臺冷油器年運行6000h計算，節(jié)約能缺水量31.2萬噸，在節(jié)水的同時，也節(jié)約廠用電，該電廠共4臺機組12臺冷油器，若均改為熱管式冷油器，則全年節(jié)約用水量187.2萬t，創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
熱管式冷油器結論：
      ⑴實際應用檢測數(shù)據(jù)表明熱管式冷油器的熱力設計和結構設計達到了設計要求，目前的加工工藝流程可以滿足。
      ⑵熱管式冷油器徹底解決了油、水分離的問題，使油冷卻水對水質(zhì)的要求大大降低，其有優(yōu)異的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，且安裝方便，易于推廣。
      ⑶水側結構便于清潔工作，可以使冷油器的冷卻性能始終處于良好狀態(tài)，大大減少了維護工作量。
      ⑷熱管式冷油器的投資比列管式冷油器稍高，但隨著工藝的改進和系列化批量生產(chǎn)的形成，可以使熱管式冷油器具有合理的性價比。