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1、汽轮机闭式冷却水系统培训教材16.1 概述闭式冷却水系统的作用是向汽轮机、锅炉、发电机的辅助设备提供冷却水，该系统为闭式回路，由循环冷却水进行冷却。闭式冷却水系统采用化学除盐水作为系统工质，用除盐水向闭式水膨胀水箱及其系统的管道充水，然后通过闭式冷却水泵升压后至各设备冷却器在闭式回路中作循环。系统正常运行时，由闭冷水膨胀箱内液位控制开关来控制液位控制阀的开关以维持水箱的正常运行水位。除盐水母管经过电动调阀向闭式水膨胀水箱补充正常运行时消耗的除盐水。在膨胀水箱上部设置一安全阀，及排空手动门及放水门。闭式循环冷却水由膨胀水箱先经闭式冷却水泵升压后，至闭式水热交换器，被循环冷却水冷却之后，流经各冷却
2、设备，然后从冷却设备排出，汇集到闭式循环冷却水回水母管后回至膨胀水箱至闭式冷却水泵入口。16.2 系统组成闭式循环冷却水系统设有两台100%闭式循环冷却水泵，一台运行，一台备用。两台100%容量的闭式循环冷却水热交换器。闭式循环冷却水通过闭式循环冷却水热交换器冷却后，供至各冷却设备用户。闭式循环冷却水热交换器内，闭式循环冷却水压力高于循环冷却水压力。闭式水系统设有一台闭式水膨胀水箱, 用来维持闭式循环水泵入口压力,并通过该水箱向系统补水。闭式冷却水系统由两台100容量的闭式冷却水泵、两台100容量的闭式水热交换器、一台闭式水膨胀水箱、滤网及向各冷却设备提供冷却水的供水管道、关断阀、控制阀等组成
3、。16.3 闭式冷却水系统各设备参数参数闭式冷却水泵型号:KQWH125-200A型式:卧式数量:2台生产厂家:上海凯泉流量:150180m3/h扬程:40.544mH2O效率:73%必须汽蚀余量:6m密封型式:机械密封电动机型号:Y200L1-2额定功率:30kW转速:2960r/min闭式水热交换器闭式冷却水系统换热器为水-水板式换热器。板式换热器的优点：管束可以抽出，以方便清洗管、壳程；介质间温差不受限制；可在高温、高压下工作，一般温度小于等于450，压力小于等于6.4Mpa；可用于结垢比较严重的场合；可用于管程易腐蚀场合。板式换热器缺点：小浮头易发生内漏；金属材料耗量大，成本高20%；
4、结构复杂。板式换热器结构图板式换热器与管式换热器的特点1.流体状态比较对于水/水管式换热器来讲，冷却水在管束内流动被冷却水在管束外流动，管束内介质的流速一般在0.8-1.2m/s左右（视冷却水侧的压降要求），故其流动状态为层流，管束的直径一般为10mm-5mm之间。由于冷却水质一般选用海水、河水或冷却塔水，故很容易引起结垢，形成绝热层，造成热传递效率急剧下降，因此必须经常清洗去除结垢，以保证传热效果。对于水/水板式换热器来讲，冷却水和被冷却水在板片的两侧对流，介质流速一般在0.5-7m/s左右（视介质的允许压力降）。由于板片呈鱼骨形的形状，故其流动为旋转湍流，其流体通道为4mm-8mm之间。由
5、于流体的流动状态均为旋转湍流，故冷却水质可为海水，河水或冷却塔水，也不太容易引起结垢，故清洗频率要比管壳式低得多。2.换热效率比较管/壳式换热器中冷却水为层流，故在管壁上流速为零，传热须径水的传热来进行（另外，冷侧介质和热侧介质的流动成900，而不形成对流）。对于水/水换热器，其传热系数K值一般为800-1200w/m2*K。板式换热器中，冷却水侧和被冷却水侧流动均为湍流，流道中的介质不断地在板壁和通道中心进行置换。另外，冷侧介质和热侧介质的流动形成1800，形成对流，故换热效率很高。对于水/水换热器，其传热系数K值一般为4000-7000w/m2K。由此可节省4-5倍的换热面积。3.端温差比
6、较管式换热器的流动状态和二中介质流向决定了端温差比较高（即冷却水进口温度和被冷却水出口温度之差），一般为8左右，如果管式换热器的端温差必须是1的话则这个管式换热器的长度必须达到80m长，这在电厂设备安装中是不可想象的。板式换热器的流动状态和二种介质流向决定了端温差很小，可以经济地做到1左右的端温差。这对于在夏天工况，冷却水的温度较高，一般到达到33-37。若采用板式换热器，则很容易使被冷却水温度降到35-38，这就保证了汽轮发电机组及辅机的额定出力和正常工作。而管壳式换热器的端温差决定了在夏季工况下，汽轮发电机组及辅机无法保证额定出力和正常工作。4.投资比较由于管壳式换热器的结构和传热效率，使
7、得其用材较多，故价格较高。而板式换热器的结构和传热效率决定其用材很少，价格较管壳式换热器低得多。若冷却水质是海水和有海水倒灌的江河水，材料需采用耐海水腐蚀的材料，如钛材。5.安装比较管壳式换热器的自身重量一般是板式换热器的5倍左右，故在运输和安装时，需采用较大的运输设备和安装设备来运输和安装。另外由于自身的重量较大，故其基础设施也较庞大，无论从费用和时间都是比较大的。由于板式换热器重量只有管壳式换热器的20%，故无论是运输还是安装都是相当容易的。基本上无需做设备基础。因此，安装费用和时间可大大地节省。6.占地比较管壳式的结构确定了其占地较大，并且为了维修还须考虑抽芯长度，另外管壳式的接管都在两
8、侧，故其总数占地面积要比其设备本身的占有面积还要大得多。而板式换热器的结构极为紧凑，其设备本身占地面积极小只有管壳式的20%左右（不需要考虑维护保养和修理时额外的空间）。另外，板式换热器的接管都在固定板一侧，故其总的占地面积要比管壳式的总的占地面积要少的多。7.灵活性比较管壳式换热器的结构决定了一旦确定了某一热交换量后，其管束数量和外壳及长度都已确定，故其热交换量无法再改变。板式换热器的结构却能很容易满足热交换量的变化，一般在几小时内，就可简单地在框架长度范围内增加减少板片，从而满足新的技术参数的要求。由于在电厂的运行中，有许多不可预见或额外增加的热交量，故板式换热器这一功能显得尤为重要。8.
9、寿命比较管壳式换热器不论从壳体和管束的强度设计都足以满足电厂的长期使用，但由于冷却水侧压力不可能完全恒定，其产生的压力波作用于胀管处，故较容易产生渗漏现象，甚至泄漏。板式换热器的板片之间金属与金属接触，可以形成无振动的刚性整体，故板片的寿命足以满足电厂长期使用的要求。而密封条的寿命一般视介质的温度而定，一般来讲介质温度若为70，则平均寿命达12年之久。9.维修比较一般来讲，管式换热器中管束达几百根，若要清除管中的结垢，因无法知道哪些管束结垢，必须对每一根管束进行清洗。另外打开管壳式换热器一般需要60-90分钟，所以清洗一次管壳式换热器需要较长时间。另外，管束都在壳体内部，哪一根管束渗漏和泄漏，
10、在一般情况下无法探测和发现，所以电厂有时不得不调换整套管束，这就需花费大量的资金和时间。板式换热器一般可用化学清洗剂进行清洗，无须打开，30-60分钟就可清洗干净。即便需要打开检查和清洗，只要卸下夹紧螺栓，即可检查全部传热表面，拆卸换热器一般只需要15分钟，哪些需要重点清洗，一看即知，所以拆开清洗一次板式换热器只需要很少时间即可完成。另外，板式换热器较少产生内漏（由其结构决定），又很容易发现哪一板片渗漏或泄漏，因此极大地节省资金和时间。10.冷却水量比较由于管壳式的特殊结构，一般冷却水量和被冷却水量之比为1.8-2.511，而对板式换热器来讲，由于二种介质流道基本相同而且传热效率高，因此板式换
11、热器可大大降低冷却水的流量，一般冷却水量和被冷却水量之比为0.8-1.11。这就意味着降低了管道阀门和泵的安装 、运行费用。尤其是泵的运行功率将大幅降低，选用的泵也较小。综合以上比较，可以看出板式换热器比管壳式换热器具有较多的优点，但这并非说板式换热器可以完全替代管壳式换热器。因为从前面两种形式的简介中可以看出，板式换热器有一定的限制条件如：压力和温度。因此对于高温，高压，无法采用板式换热器，但如果压力和温度在板式换热器可以接受的范围内，则管壳式换热器就无法与板式换热器相抗衡。闭式水系统水-水板式换热器参数：型号：GX-42P生产厂家：山东宏程有效换热面积：44.44m2换热面积裕度：10%换
12、热方式：水水逆流间接换热工作压力：0.30.8 Mpa设计压力：1.0 MPa换热器传热系数（设计）：5745W/m2*K换热器平均温差：3换热器传热系数（运行）：5000W/m2*K闭式水侧入口水温：42闭式水侧出口水温：38闭式水侧流速：0.65m/s闭式水侧流量：165m3/h循环水侧入口水温：35循环水侧出口水温：39循环水侧最大压降：0.08MPa循环水侧流速：0.65m/s循环水侧流量：182m3/h冷/热侧板片间距：0.38 mm换热器板片数：103片密封圈材质：NBR(P)密封圈联接方式：免粘接挂垫其它辅助设备参数：Y型过滤器（接自闭式水回水母管）：型号：DN200-*1.6膨
13、胀水箱：设计压力：0.6MPa容积：2.45m316.4 闭式水系统用户（单机）序号冷却水用户名称台 数耗水量 t/h备注安装台数运行台数每台水量运行水量1凝泵轴承及机械密封冷却水213.53.52EH油冷油器21553汽前泵机械密封冷却水227.615.2暂定4发电机氢气干燥器21115化学汽水取样冷却器1142426密封风机轴承冷却水221.53暂定7锅炉启动循环泵冷却器1117178空预器轴承冷却水2212暂定9送风机控制油站冷却水2248暂定10一次风机控制油站冷却水2248暂定11一次风机电机油站冷却水2224暂定12引风机控制油站冷却水2248暂定13引风机电机油站冷却水2224暂
14、定合 计120.7闭式水系统流程图如下：16.5 闭式水系统的投停闭式冷却水系统投入1.关闭闭式水箱放水门、闭式水系统放水门。2.确认闭式水膨胀水箱水位计正常，系统检查工作结束，具备投运条件。3.确认闭式水换热器闭式水侧投入，闭式水各系统检修工作已经结束，具备投运闭式水条件。如个别系统不具备闭式水投入条件，则关闭不具备条件设备闭式水进、回水手动门。4.开启除盐水母管至膨胀水箱补水调阀前、后手动门，开启膨胀水箱补水调节阀，膨胀水箱补水。当膨胀水箱补水至高水位时，投入膨胀水箱补水调节阀“自动”。核对膨胀水箱水位指示正确。开启膨胀水箱至闭式水泵入口电动门、闭式水回水电动总门。检查系统冲水正常。开启膨
15、胀水箱放水门、闭式水系统放水门对系统管道进行冲洗合格后关闭。5.检查闭式水泵具备启动条件，启动一台闭式水泵。逐级开启闭式水泵出口电动门，系统注水，开启机侧闭式水系统供水管、回水管排空门，排尽空气后关闭，系统放水门在水质合格后关闭。在系统注水及系统冲洗时注意膨胀水箱水位，防止膨胀水箱缺水。6.检查系统无漏水，设备运行正常，闭式水系统压力逐渐恢复到正常压力（0.3Mpa），投入备用闭式水泵联锁，检查备用闭式水泵出口电动门联开。7.投入闭式水换热器冷却水。闭式冷却水系统的停止1.确认闭式水各用户已停止运行，闭式水系统可以停止。2.解除闭式水泵联锁，检查备用闭式水泵出口门联关。3.关闭闭式水换热器冷却水进出口门4.关闭运行闭式水泵出口门，停止运行闭式水泵。5.解除膨胀水箱补水调门自动，关闭膨胀水箱补水调门前、后手动门。6. 根据要求闭式水泵停电，闭式水系统放水。