【关键词】电厂,辅机,强化管,节能
【摘要】介绍了强化传热技术在热力电厂辅机中的应用情况，采用强化管是提高辅机传热效能的技术关键。
0 前 言
在热力发电厂中，除锅炉、汽轮机和发电机三大主机起着主导作用外，还有凝汽器、高低压回热加热器和油冷却器等辅机，其传热效能的高低已成为影响电厂热效率高低的重要因素。长期以来，尤其是在我国，存在着“重主机、轻辅机”的思想，使得电厂辅机的技术进展不快，造成了我国热力发电厂供电煤耗比国际先进水平高60g/(kW.h)以上，这不利于我国的节能方针，也妨碍了经济的可持续发展。采用强化传热技术对热力电厂辅机进行改造，已成为当今电厂技术进步及提高电厂安全性和经济性的重要措施。
1 强化传热技术在凝汽器中的应用及分析
凝汽器是汽轮发电机组重要辅助设备，其主要任务是将汽轮机的排汽凝结成水并在汽轮机排汽口建立与维持一定的真空度，凝汽器及其附件设备可靠性好与坏，会影响发电机组的可用率达3.8％左右。凝汽器真空下降，发电提高。研究结果表明，采用强化管取代光滑管可有效地降低凝汽器的背压。
目前，国内外文献所报道用于电厂凝汽器最为普遍的强化传热管型是螺旋槽管［1～3］(图1)，螺旋槽管是通过机械方法滚扎加工而成，在管外表面有螺旋状沟槽，管内表面则形成螺旋状凸肋。螺旋槽管在应用中的最大优势在于加工方法简单且不受管材的限制，而且可实现在薄管壁上的加工。在电厂凝汽器中因冷凝液淹没作用及不凝性气体的存在对传热性能的影响很大，导致螺旋槽管强化管外蒸汽冷凝传热的效果不明显［4］。螺旋槽管强化凝汽器的传热效能主要是依靠管内的螺旋状凸肋激发水的传热边界层产生湍动，从而提高水的对流传热系数，其传热系数可为光滑管的1.7～2.7倍左右。
前苏联是最早将螺旋槽管应用于热力电厂凝汽器的国家，而美国也对螺旋槽管在热力电厂凝汽器上的应用进行了大量的研究，并开发出可供工程设计用的计算机软件，研究结果表明，螺旋槽管作为电厂凝汽器的强化管，机组热耗降低了10.5kJ/(kW.h)～31.5kJ/(kW.h)。在国内［5］，北方某电厂也采用螺旋槽管作为强化管在凝汽器中应用，热耗降低了21kJ/(kW.h)。
2 强化传热技术在高低压回热加热器中的应用
回热加热器系统也是影响电厂热效率的大系统之一，通常若给水温度提高10℃，标准煤约下降7g/(kW.h)，热耗率约减少0.4％。从传热来看，高低压回热加热器的管外蒸汽冷凝传热系数与管内锅炉给水对流传热系数几乎处于同一数量级，因此必须采用双面强化传热技术才能获得最佳的强化效果。
在国内有采用螺旋槽管作为强化管型在高低压回热加热器中应用的报道［6］，以高压回热加热器为例，给水温度提高了7℃～9℃。最近，国外有文献推荐一种双面强化型扭曲管(图2)在电厂回热加热器中应用［7］，该强化管组成的换热器是依靠管与管之间在径向长轴上的点接触固定管束，可不用任何管间支承物，结合了板式换热器和管壳式换热器的优点，作为高低压回热加热器则具有如下优点：1、不需管间支撑隔板，换热器紧凑化；2、蒸汽在壳程沿管轴方向呈螺旋流动，并与管内锅炉给水进行逆流换热，传热效率高又不引起管束振动；3、管内锅炉给水也呈螺旋流动，传热系数高；4加工不受管材限制且加工速率高。工程应用的结果表明，采用扭曲管作为强化管型的新型高低压回热加热器，其换热能力提高了40％以上，给水温度可提高12℃以上，而且不存在因管束振动而破坏传热管的问题，因而运行的安全性显著提高。
3 强化传热技术在冷油器中的应用
广泛用于电厂汽轮发电机组和磨煤机等大型设备轴承润滑油冷却的油冷却器，目前仍以壳管式为主，传热管为光滑管，弓形隔板作为管间支撑物，传热效能低，文献［8］报道了用于电厂磨煤机的润滑油冷却器其总传热系数为305W/(m2.K)～667W/(m2.K)。在这种壳管式结构中，油一般设计为走壳程，水走管程。管外油侧传热膜系数为管内水传热系数的1/10～1/20，热阻主要在油侧，提高油冷却器油侧的传热系数是提高油冷却器传热效能的技术关键。
1999年，华南理工大学与日本神威产业株式会社(专业生产油冷却器有40多年历史)合作，开发出了一种新型的螺旋隔板支撑的花瓣形翅片管(图3)油冷却器。螺旋隔板作为一种新型的管间支撑形式，对比弓形隔板具有如下优点：(1)延长了壳程油流体的流道；(2)由于消除了油流体流向的突变，使局部阻力大大减少，故压降低；(3)油流体完全连续的螺旋流动可减少壳程流体旁路的影响；(4)由于消除了壳程流体的流动死区，减少了壳程污垢；(5)可降低壳程流体对管束的振动；(6)油流体的螺旋流动，可同时实现沿管轴和管周方向的冲刷，特别适合于具有特殊三维翅片结构的花瓣形翅片管的传热。
在日本进行了传热性能测试，结果表明，油冷却器的总传热系数为1000W/(m2.K)～3300W/(m2.K)，其传热性能很高，总传热系数是目前电厂中常用的弓形隔板支撑光滑管油冷却器的4倍以上，具有很好的应用前景。
4 结束语
1.强化管在电厂辅机中应用，能显著地提高辅机的传热效能。
2.对凝汽器的传热强化及性能优化研究十分迫切，建议相关企业与科研机构密切合作，组织攻关。
3.电厂应加大对强化传热技术的认识，不断采用强化传热措施进行技术改造，以提高我国热力电厂的热效率和技术进步。
