Le rôle et les avantages des échangeurs de chaleur à plaques dans les stations d'échange de chaleur des centrales hydroélectriques

En tant que source d'énergie propre et renouvelable, l'hydroélectricité joue un rôle irremplaçable dans la structure énergétique mondiale, contribuant de manière significative à la conservation de l'énergie,réduction des émissions et développement durableLa station d'échange de chaleur est une installation de soutien essentielle des centrales hydroélectriques, chargée de réguler la température de divers milieux de travail (eau de refroidissement, huile de lubrification, etc.).et électrolyte) dans le processus de production d'énergie, assurant le fonctionnement sûr, stable et efficace des unités hydroélectriques.ont progressivement remplacé les équipements traditionnels d'échange de chaleur tels que les échangeurs de chaleur en coque et en tube et sont devenus l'équipement de base des stations d'échange de chaleur des centrales hydroélectriquesComparés aux échangeurs de chaleur traditionnels, les échangeurs de chaleur à plaques présentent des avantages évidents en termes d'efficacité de transfert de chaleur, d'utilisation de l'espace, de commodité d'entretien et de résistance à la corrosion.qui peut parfaitement s'adapter aux conditions de travail complexes et aux divers besoins d'échange thermique des centrales hydroélectriquesCet article élabore systématiquement les rôles spécifiques et les principaux avantages des échangeurs de chaleur à plaques dans les stations d'échange de chaleur des centrales hydroélectriques.combiner des scénarios d'application pratique, afin de fournir une référence complète pour le personnel technique et d'ingénierie concerné.

La station d'échange thermique d'une centrale hydroélectrique assume l'importante tâche d'échange thermique et de contrôle de la température pour les équipements clés et les supports de travail dans le processus de production d'électricité,impliquant des liaisons telles que le refroidissement de l'unité, régulation de la température du système de lubrification, récupération de la chaleur usée et régulation de la température du système auxiliaire.avec leur efficacité élevée de transfert de chaleur et leurs capacités d'application flexibles, sont profondément intégrés dans les différents maillons de la station d'échange thermique, résolvant efficacement des problèmes techniques clés tels que le faible rendement de l'échange thermique,contrôle de la température difficile et consommation d'énergie élevée dans les systèmes traditionnels d'échange de chaleurLeurs rôles spécifiques peuvent être divisés en les aspects suivants:

Les unités hydroélectriques (y compris les turbines à eau, les générateurs, etc.) généreront beaucoup de chaleur pendant leur fonctionnement.vieillissement des matériaux isolants, la réduction de l'efficacité opérationnelle, et même des défaillances graves telles que l'arrêt de l'unité, qui affecteront la continuité et la sécurité de la production d'électricité.La station d'échange de chaleur utilise des échangeurs de chaleur à plaques comme équipement de refroidissement de base pour réaliser un échange de chaleur efficace entre le milieu de refroidissement et l'unité hydroélectrique, garantissant que l'unité fonctionne dans la plage de température de sécurité.

Dans le système de refroidissement du générateur, par exemple, le stator et le rotor du générateur génèrent beaucoup de chaleur en raison de l'induction électromagnétique et du frottement pendant le fonctionnement.L'échangeur de chaleur de plaque peut rapidement échanger de la chaleur entre l'eau de refroidissement (ou huile de refroidissement) et le générateur, réduisant la température du générateur à la plage de fonctionnement sûre (généralement 60-75°C).le système composite de tour de refroidissement fermée et d'échangeur de chaleur à plaque est utilisé pour contrôler la température de l'enroulement du générateur inférieure à 65°CPour les turbines à eau, des échangeurs de chaleur à plaques sont utilisés pour refroidir le roulement et le boîtier de la turbine à eau,éviter l'usure du roulement et la déformation du boîtier causée par la surchauffe, et prolonger la durée de vie de la turbine à eau.

En outre, les échangeurs de chaleur à plaques sont également utilisés pour le refroidissement des transformateurs dans les centrales hydroélectriques.qui fera monter la température de l'huile du transformateurSi la température est trop élevée, cela conduit au vieillissement de l'huile isolante et à la diminution de la résistance diélectrique.contrôler sa température dans la plage spécifiéePour les centrales hydroélectriques situées dans des environnements d'eau côtière ou corrosifs,les échangeurs de chaleur en tôle constitués de tôles en alliage de titane peuvent être sélectionnés pour résister à la corrosion de l'eau de mer ou de l'eau corrosive, assurant le fonctionnement stable à long terme du système de refroidissement.

Les centrales hydroélectriques sont équipées d'un grand nombre de systèmes de lubrification et de systèmes hydrauliques, tels que le système de lubrification des turbines à eau,le système hydraulique des portes et le système de lubrification des compresseurs d'airLa température de fonctionnement de l'huile de travail (huile de lubrification et huile hydraulique) affecte directement les performances et la durée de vie du système.il entraînera une détérioration de la qualité du pétrole, réduisent les performances de lubrification et d'étanchéité, et provoquent même des pannes d'équipement telles que l'usure des composants et les fuites d'huile.

Les échangeurs de chaleur à plaques (généralement de type coquille et plaque) sont largement utilisés dans le contrôle de la température des systèmes de lubrification et hydrauliques dans les stations d'échange de chaleur.Ils peuvent échanger efficacement la chaleur entre l'huile de travail et le milieu de refroidissement, en réduisant la température de l'huile à la plage de fonctionnement normale (généralement 40-55°C), en maintenant les performances de l'huile et en empêchant les pannes d'équipement causées par une surchauffe.dans le système de roulement de poussée des unités hydroélectriquesLes échangeurs de chaleur à plaque peuvent contrôler avec précision la température de l'huile à environ 45°C, ce qui prolonge la durée de vie du roulement de 2 à 3 fois.L'huile de lubrification des compresseurs d'air dans les centrales hydroélectriques échange de chaleur à travers des échangeurs de chaleur à plaquesL'huile de lubrification refroidie retourne au compresseur d'air pour le travail, tandis que l'eau chauffée entre dans le réservoir d'eau chaude pour être réutilisée.réalisation des effets doubles de la protection des équipements et de l'économie d'énergie.

Dans le processus d'exploitation des centrales hydroélectriques, une grande quantité de chaleur résiduelle sera générée, comme la chaleur résiduelle de l'eau de refroidissement après refroidissement de l'unité, la chaleur résiduelle de l'huile de lubrification,et la chaleur résiduelle des eaux usées industriellesSi ces déchets thermiques sont directement rejetés, cela ne provoquera pas seulement un gaspillage d'énergie, mais augmentera également la pression environnementale.L'échangeur de chaleur à plaque dans la station d'échange de chaleur a d'excellentes capacités de récupération de chaleur résiduelle, qui permet de récupérer efficacement la chaleur résiduelle de ces milieux résiduels et de la réutiliser dans la production et la vie de la centrale hydroélectrique,améliorer ainsi le taux global d'utilisation de l'énergie et réduire la consommation d'énergie.

Par exemple, l'eau de refroidissement à haute température, après avoir refroidi l'unité hydroélectrique et le transformateur, peut récupérer la chaleur par l'intermédiaire d'échangeurs de chaleur à plaques,et la chaleur récupérée peut être utilisée pour préchauffer l'eau chaude domestique dans la centrale hydroélectrique, chauffer l'atelier et le bureau, ou préchauffer l'eau de maquillage de la chaudière, ce qui réduit non seulement la consommation d'énergie du chauffage électrique ou de chauffage par chaudière, mais économise également les coûts énergétiques.Dans certaines grandes centrales hydroélectriques, comme la centrale hydroélectrique des Trois Gorges, après l'adoption d'échangeurs de chaleur à plaques pour la récupération de la chaleur usée, l'économie annuelle d'énergie d'une seule unité dépasse 200 000 kWh.la chaleur résiduelle du système hydraulique et du système de lubrification peut également être récupérée par des échangeurs de chaleur à plaques, et la chaleur récupérée peut être réutilisée dans la régulation de la température du système, formant un cycle d'économie d'énergie.

La station d'échange thermique d'une centrale hydroélectrique doit également fournir des services de régulation de la température pour divers systèmes auxiliaires, tels que le système d'eau en circulation, le système de traitement de l'eau,Les échangeurs de chaleur à plaques, grâce à leurs capacités de régulation de température flexibles, peuvent répondre aux différentes exigences de température des différents systèmes auxiliaires,assurer le fonctionnement normal des installations de soutien.

Dans le système de traitement de l'eau, par exemple, le processus de traitement de la qualité de l'eau (tel que la filtration, la désinfection) doit être effectué à une température spécifique. Plate heat exchangers can accurately adjust the temperature of the treated water to ensure the effect of water quality treatment and avoid the impact of temperature changes on water treatment efficiencyDans le système d'eau en circulation, les échangeurs de chaleur à plaque peuvent ajuster la température de l'eau en circulation pour maintenir la stabilité du système,empêcher la circulation de l'eau de geler en hiver ou de surchauffer en étéPour les centrales hydroélectriques situées dans les régions nordiques, les échangeurs de chaleur à plaques peuvent également être utilisés pour chauffer les conduites d'eau,prévenir le blocage de la glace et assurer le fonctionnement normal du système d'approvisionnement en eauEn outre, les échangeurs de chaleur à plaques sont également utilisés dans la régulation de la température du système d'eau de lutte contre les incendies,s'assurer que l'eau de lutte contre les incendies est dans une plage de température appropriée et améliorer la fiabilité de la lutte contre les incendies.

Ces dernières années, avec l'importance croissante accordée à la protection de l'environnement, les centrales hydroélectriques ont de plus en plus élevé les exigences en matière de protection de l'environnement écologique.Lorsque la centrale hydroélectrique libère un flux écologique, l'eau profonde et à basse température peut affecter la survie des organismes aquatiques en aval.L'échangeur de chaleur de plaque dans la station d'échange de chaleur peut être utilisé pour régler la température du flux écologique, mélangeant les eaux de surface et les eaux profondes pour élever la température de l'eau à la plage appropriée pour les organismes aquatiques (par exemple 12-18°C pour les poissons qui se reproduisent), protégeant ainsi la chaîne écologique en aval.Cette application a été mise en œuvre avec succès dans certaines centrales hydroélectriques du Fujian, rétablissant efficacement l'environnement écologique en aval.

Comparativement aux échangeurs de chaleur traditionnels tels que les échangeurs de chaleur en coque et en tube, les échangeurs de chaleur à plaques présentent des avantages évidents en termes de structure, de performances et de fonctionnement.qui les rendent très adaptables à l'environnement de travail complexe des centrales hydroélectriques, des stations d'échange thermique (telles que les centrales à haute température)Les avantages spécifiques sont les suivants:

Le principal avantage des échangeurs de chaleur à plaques est leur efficacité élevée de transfert de chaleur.qui peut perturber fortement le fluide lorsque le fluide traverse la plaque, brisant la couche limite laminaire du fluide, augmentant le coefficient de transfert de chaleur et améliorant ainsi de manière significative l'efficacité du transfert de chaleur.Le coefficient de transfert de chaleur des échangeurs de chaleur à plaques est généralement de 1300 à 4000 kcal/m2·°C·h, soit 3 à 5 fois celle des échangeurs de chaleur à coque et à tube.Cette haute efficacité de transfert de chaleur permet aux échangeurs de chaleur à plaque d'accomplir rapidement la tâche d'échange de chaleur sous la même demande d'échange de chaleur, réduisant la consommation d'énergie du système d'échange de chaleur.

Dans la station d'échange de chaleur des centrales hydroélectriques, l'efficacité élevée du transfert de chaleur des échangeurs de chaleur à plaques peut réduire efficacement la consommation d'énergie des pompes et des ventilateurs en circulation,économiser les coûts énergétiques des centrales hydroélectriquesPar exemple, dans le système de refroidissement des unités hydroélectriques, les échangeurs de chaleur à plaques peuvent réduire de 20% à 30% la consommation d'énergie des pompes de circulation,et l'effet d'économie d'énergie est significatifEn outre, l'efficacité élevée du transfert de chaleur permet également aux échangeurs de chaleur à plaques d'obtenir une récupération de chaleur efficace,améliorer le taux global d'utilisation de l'énergie et réduire davantage les déchets énergétiquesLe coefficient de transfert de chaleur des échangeurs de chaleur à plaques peut être augmenté de 1200 W/m2 à 3500 W/m2 après optimisation et l'efficacité d'échange de chaleur peut être augmentée à 105%.

Les échangeurs de chaleur à plaques sont constitués de nombreuses plaques minces ondulées pressées à un certain intervalle, scellées autour par des joints et serrées par un cadre et des boulons de compression.L'espacement de la plaque est généralement seulement 2 ~ 8 mm, et les ondulations sur la surface de la plaque augmentent considérablement la surface d'échange thermique efficace, ce qui fait que la surface d'échange thermique unitaire en volume de l'équipement atteint 40 m2/m3,même jusqu'à 250 m2/m3 pour certains modèles, ce qui est beaucoup plus élevé que pour les échangeurs de chaleur en coque et en tube.

Cette structure compacte permet à l'échangeur de chaleur à plaque d'avoir les avantages d'un petit volume et d'un poids léger.le volume de l'échangeur de chaleur en plaque est seulement 1/3 ~ 1/10 de celui de l'échangeur de chaleur en coque et en tube, et le poids n'est que de 1/5 à 1/8 de celui de l'échangeur de chaleur en coque et en tube.la structure compacte des échangeurs de chaleur à plaques peut économiser considérablement l'espace occupé de l'usineEn même temps, la légèreté de l'échangeur de chaleur à plaque réduit également la difficulté de transport et d'installation,économie de coûts d'installation et de temps de constructionPar exemple, dans le groupe de stations de pompage de la route Est du projet de détournement d'eau Sud-Nord, des échangeurs de chaleur à plaques entièrement soudés sont utilisés pour refroidir les moteurs haute tension de 10 kV,qui permet non seulement d'économiser de l'espace, mais aussi de réduire la difficulté d'installation.

Le milieu d'échange thermique des centrales hydrauliques est principalement constitué d'eau (eau de rivière, d'eau de lac, d'eau de mer ou d'eau en circulation), qui peut contenir des impuretés, des sels,et substances corrosives, en posant des exigences élevées pour la résistance à la corrosion des équipements échangeurs de chaleur.Les échangeurs de chaleur en plaques peuvent être fabriqués à partir de différents matériaux résistants à la corrosion en fonction des caractéristiques du milieu., tels que l'acier inoxydable 304, l'acier inoxydable 316L, l'alliage de titane, Hastelloy, etc., pour s'adapter à différents environnements corrosifs.

Par exemple, pour les centrales hydroélectriques utilisant l'eau des rivières ou des lacs comme moyen de refroidissement, des plaques en acier inoxydable 304 ou 316L peuvent être sélectionnées,qui ont une bonne résistance à la corrosion et peuvent éviter la corrosion de l'équipement causée par des impuretés dans l'eauPour les centrales hydroélectriques côtières utilisant l'eau de mer comme moyen de refroidissement, des plaques en alliage de titane d'excellente résistance à la corrosion peuvent être sélectionnées, dont la durée de vie peut atteindre 15 ans ou plus.résistant efficacement à la corrosion de l'eau de merPour les centrales hydroélectriques aux exigences élevées en matière de qualité de l'eau, des échangeurs de chaleur à plaques entièrement soudés peuvent être sélectionnés, qui ont passé un test de pression d'étanchéité à l'air strict pour atteindre zéro fuite,prévenir efficacement les fuites des milieux de traitement et la contamination croisée mutuellePour les centrales hydroélectriques à forte teneur en sédiments dans l'eau, les installations hydrauliques doivent être équipées d'un système d'échange de chaleur de type "Hydroélectricité" qui assure un fonctionnement sûr et stable du système d'échange de chaleur dans des conditions difficiles.des échangeurs de chaleur à plaque à large débit (canal de débit ≥ 6 mm) avec conception à autodécharge peuvent être sélectionnés pour éviter le blocage, et le cycle de décapage peut être prolongé à 2-3 ans.

Dans la station d'échange thermique des centrales hydroélectriques, le milieu d'échange thermique (par exemple l'eau des rivières, l'eau des lacs) contient souvent des impuretés et des solides en suspension,qui sont faciles à étalonner et bloquent la surface d'échange thermiqueLes échangeurs de chaleur à plaques présentent l'avantage d'être faciles à démonter et à assembler.qui peut être rapidement démonté en relâchant les boulons de compression, et la surface de la plaque peut être nettoyée directement, ce qui est pratique et efficace, et peut éliminer efficacement les écailles et les impuretés sur la surface de la plaque.

Comparé aux échangeurs de chaleur à coque et à tube, qui sont difficiles à nettoyer et nécessitent un équipement professionnel et beaucoup de temps,Les échangeurs de chaleur à plaques peuvent réduire considérablement le cycle de nettoyage et le temps de nettoyageEn outre, les joints et les plaques de l'échangeur de chaleur de plaque sont des composants indépendants,qui peut être remplacé séparément en cas de dommagePar exemple, dans le système d'échange thermique de certaines centrales hydroélectriques, les coûts de fonctionnement et d'entretien de l'équipement sont réduits.le cycle de nettoyage de l'échangeur de chaleur de plaque est réduit de 2 heures à 40 minutes;Il convient toutefois de noter que les échangeurs de chaleur à plaques sont sensibles à la mise à l'échelle et ont des exigences élevées en matière de qualité de l'eau de refroidissement.Une maintenance régulière est nécessaire pour éviter un blocage affectant l'effet d'échange thermique.

La charge de production d'électricité des centrales hydroélectriques change souvent avec les variations saisonnières (telles que les précipitations) et la demande du réseau électrique,qui exige que le système d'échange thermique de la station d'échange thermique soit bien souple et évolutifL'échangeur de chaleur à plaque est composé de plaques indépendantes, et le nombre de plaques peut être augmenté ou diminué en fonction de l'évolution de la demande d'échange de chaleur,afin d'ajuster la surface d'échange de chaleur et la capacité d'échange de chaleur de l'équipement, qui est simple et pratique à utiliser et a une forte adaptabilité.

Par exemple, pendant la saison des inondations, la charge de production d'électricité de la centrale hydroélectrique augmente et la chaleur produite par l'unité augmente également en conséquence.le nombre de plaques de l'échangeur de chaleur de plaque peut être augmenté pour améliorer la capacité d'échange de chaleurEn période sèche, la charge de production d'électricité diminue et le nombre de plaques peut être réduit pour réduire la consommation d'énergie.en modifiant le mode de combinaison des plaques, la direction et le débit du fluide peuvent être ajustés pour s'adapter aux différents processus d'échange thermique et aux différentes caractéristiques du milieu.Cette flexibilité permet à l'échangeur de chaleur à plaque de s'adapter au fonctionnement à charge variable des centrales hydroélectriquesPour les centrales hydroélectriques à haute tête avec des fluctuations de pression, les échangeurs de chaleur à plaques brasées avec un roulement à pression ≥ 4.0MPa peut être sélectionné pour résister à l'impact du marteau d'eau et atteindre zéro fuite.

L'échangeur de chaleur de plaque a une faible perte de chaleur pendant le fonctionnement.qui est beaucoup plus faible que celle des échangeurs de chaleur en coque et en tubePar conséquent, il n'est pas nécessaire d'être équipé d'une couche d'isolation spéciale, ce qui permet non seulement d'économiser le coût des matériaux d'isolation, mais également de réduire davantage le gaspillage d'énergie.

En outre, the high heat transfer efficiency and excellent waste heat recovery capacity of the plate heat exchanger can help hydropower stations reduce the consumption of auxiliary energy (such as electric energy and fuel), réduire les coûts énergétiques et en même temps réduire les émissions de dioxyde de carbone et d'autres gaz nocifs,qui est conforme à l'objectif national de "double carbone" et à la tendance de développement de l'économie d'énergie et de la réduction des émissions dans l'industrie hydroélectrique, et aide les centrales hydroélectriques à réaliser un développement vert et durable.certaines centrales hydroélectriques peuvent économiser 30% ou plus d'énergie en utilisant des échangeurs de chaleur à plaques par rapport aux systèmes de refroidissement à air traditionnels.

Les échangeurs de chaleur à plaques adoptent une conception structurelle avancée et des matériaux de haute qualité, qui offrent une sécurité et une fiabilité opérationnelles élevées.l'échangeur de chaleur à plaque entièrement soudé adopte une conception de structure élastique, qui peut compenser les contraintes de dilatation thermique, ce qui garantit que l'équipement peut fonctionner de manière stable pendant une longue période dans un environnement à haute température et prolonge la durée de vie de l'équipement.La rainure d'étanchéité de l'échangeur de chaleur à plaque amovible est équipée d'un canal de décharge liquideMême en cas de fuite, le milieu sera rejeté vers l'extérieur, évitant ainsi les accidents de sécurité causés par une fuite du milieu.

En outre, certains fabricants ont introduit des systèmes de surveillance intelligents pour les échangeurs de chaleur à plaques, qui peuvent effectuer une prédiction en ligne de la santé, un diagnostic d'efficacité énergétique,évaluation de l'effet de nettoyage de l'équipement, et utiliser la technologie d'apprentissage automatique pour recommander les meilleures conditions de fonctionnement, assurant ainsi un fonctionnement sûr et stable de l'équipement et prolongant sa durée de vie.Comparé aux équipements traditionnels d'échange de chaleur, la durée de vie des échangeurs de chaleur à plaques est plus longue, ce qui peut réduire la fréquence de remplacement des équipements et réduire le coût global de fonctionnement des centrales hydroélectriques.la durée de vie des échangeurs de chaleur en tôle d'alliage de titane dans les centrales hydroélectriques côtières peut atteindre plus de 15 ans, ce qui est beaucoup plus long que celui des échangeurs de chaleur traditionnels en coque et en tube.

Dans le contexte du développement continu de l'énergie propre et des exigences croissantes en matière de conservation de l'énergie et de protection de l'environnement, la station d'échange thermique des centrales hydroélectriques,en tant qu'installation de soutien clé pour la production d'électricitéLes échangeurs de chaleur à plaques, avec leurs avantages structurels uniques et leurs excellentes performances, sont très utiles pour la production de chaleur.sont devenus un équipement de base indispensable dans la station d'échange thermique des centrales hydroélectriquesIls jouent un rôle essentiel dans le refroidissement, la lubrification et le contrôle de la température du système hydraulique, la récupération de la chaleur usée,régulation de la température du système auxiliaire et régulation écologique de la température de l'eau, assurant efficacement le fonctionnement sûr, stable et efficace des unités hydroélectriques, améliorant l'efficacité de l'utilisation de l'énergie et protégeant l'environnement écologique.

Comparés aux équipements traditionnels d'échange de chaleur, les échangeurs de chaleur à plaques présentent des avantages évidents tels qu'un rendement élevé du transfert de chaleur, une structure compacte, une forte résistance à la corrosion,facile à nettoyer et à entretenir, une évolutivité flexible, une faible perte de chaleur et un fonctionnement sûr et fiable,qui les rendent très adaptables à l'environnement de travail complexe et aux caractéristiques de fonctionnement à charge variable des stations d'échange thermique des centrales hydroélectriquesAvec l'avancement continu de la technologie hydroélectrique et les exigences croissantes en matière de conservation de l'énergie et de protection de l'environnement, le secteur de l'électricité a connu une croissance exponentielle.Les échangeurs de chaleur à plaques seront encore améliorés et optimisés en termes de sélection des matériaux.Ils joueront un rôle plus important dans le développement vert et durable de l'industrie hydroélectrique.aider les centrales hydroélectriques à atteindre une plus grande efficacité, une consommation d'énergie plus faible et un fonctionnement plus propre, et contribuer davantage à la transformation énergétique mondiale et à la protection de l'environnement.