[发明专利]大型凝汽器污垢变化趋势的预测方法

说明书

技术领域

本发明属于人工智能技术应用领域，涉及一种大型凝汽器污垢变化趋势的预测方法

背景技术

凝汽器是电力、化工等行业的大型换热设备，其作用是将汽轮机做功后的排汽冷凝成水，降低排汽压力和排汽温度，提高循环热效率。凝汽器运行时，冷却水自换热管中流过，汽轮机做功后的排汽则由进汽口进来，沿换热管之间的缝隙往下流动，向管壁放热后凝结为水。由于冷却水水质不洁净，致使换热铜管内壁积聚了污垢，污垢的存在，降低了换热面的传热能力，导致汽轮机排汽压力升高、输出功率减少及热耗率增加。

通常由热阻法测得的污垢热阻来描述凝汽器结垢程度，污垢热阻通过下式测取：

Rf=Twf-Tsq---(1)]]>

式中，R_f为污垢热阻；T_wf为换热管壁与污垢之间的界面温度；T_s为流体与污垢层间的界面温度或污垢表面温度；q为热流密度。

对于换热面壁温T_wf，可通过在换热管壁埋设铠装热偶测得。

T_s可通过解如下方程求得：

InTs-twoTs-twi+4(ld)·St=0---(2)]]>

式中，t_wi为所研究管段的冷却水入口温度；t_wo为所研究管段的冷却水出口温度；l/d为所研究管段长度与管内径之比；St为Stanton数，可根据经验公式求取。

热流密度q不易准确测量，可通过流体的能量平衡求得：

                      (5)

式中，G为冷却水的容积流量；为污垢层厚度；C_P为冷却水的定压比热；Δp₁，Δp₂分别为污垢层厚度变化前、后冷却水的流动压降。

由此可见，只要测量出冷却水入、出口温度，流动压降和换热面壁温，利用上述关系式即可确定对应的污垢热阻。

凝汽器的运行特点使得凝汽器的结垢过程具有周期性。完全清洁的凝汽器投入运行后，管内污垢随之增长。污垢有两种类型：一种是由冷却水中悬浮物及微生物沉积而成的松散性污垢。另一种是由冷却水中溶解的无机盐淀析在换热面上形成的析晶污垢，实际污垢是这两类污垢的混合体。

通常，当污垢热阻达到某一值时，将启动水力或胶球清洗系统进行清洗。水力或胶球清洗能够有效地清除换热管内的松散性污垢，但对析晶污垢则不能完全清除。因此，经水力或胶球清洗后的冷凝器还包含有残余污垢，其污垢热阻并不为零。清洗次数愈多，残余污垢愈大。当残余污垢超过某一临界值时，将导致冷凝器换热性能显著下降，并使水力或胶球清洗失效。为此，必须进行化学清洗。化学清洗后的冷凝器，不存在残余污垢，其污垢热阻近似为零。由此可见，凝汽器结垢表现出周期性，即其污垢变化不断重复如下过程：