凝汽器冷卻水管材質(zhì)選擇的探討

1、1凝汽器冷卻水管材質(zhì)選擇的探討凝汽器冷卻水管材質(zhì)選擇的探討幺莉河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院[內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要]本文對(duì)電廠凝汽器常用的兩種冷卻水管材質(zhì)—銅管和不銹鋼管，從材料性能、脹管方式和傳熱效果和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行比較。建議在編制凝汽器招標(biāo)書時(shí)，根據(jù)火電廠的實(shí)際情況，選擇最優(yōu)的凝汽器冷卻水管管材，保證電廠的長(zhǎng)期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。[關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞]凝汽器，冷卻水管，材質(zhì)選擇凝汽器是凝汽式或抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組的重要輔機(jī)設(shè)備。凝汽器的運(yùn)行情況的優(yōu)劣直

2、接影響到整個(gè)機(jī)組的正常運(yùn)行。作為凝汽器的主要傳熱部件冷卻水管的材質(zhì)選擇，顯得尤為重要。凝汽器冷卻水管管材選擇應(yīng)遵循在采用一般維護(hù)措施的條件下，冷卻水管應(yīng)不出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕、泄漏，盡量延長(zhǎng)凝汽器使用壽命為原則。首先討論冷卻水管腐蝕、泄漏的機(jī)理。第一，脹口不嚴(yán)密或長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致脹口破裂。第二，汽流對(duì)冷卻水管束的沖刷、振動(dòng)和腐蝕。在凝汽器水側(cè)，管子端部可能會(huì)含有氣泡和水中雜質(zhì)顆粒對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行沖刷；并且管子內(nèi)壁產(chǎn)生結(jié)垢導(dǎo)致的垢下腐蝕。在凝汽器的空

3、氣冷卻區(qū)內(nèi)，由于積聚了一些不凝結(jié)氣體，如氨氣、氧氣、二氧化碳等，對(duì)管子進(jìn)行腐蝕。在凝汽器汽側(cè)，容易出現(xiàn)在凝汽器的上部，濕蒸汽對(duì)管外壁的沖刷；排汽夾帶水滴高速通過(guò)管束引起管子的振動(dòng)；由于疏水排放位置選擇不合理，造成的管子的沖刷。目前，國(guó)內(nèi)主要采用的兩種凝汽器冷卻水管：銅管和不銹鋼管。以下從材料性能、脹管方式和傳熱效果和經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)上述兩種材質(zhì)做詳細(xì)地比較。1材料性能國(guó)內(nèi)外常用的銅管和不銹鋼管的化學(xué)成分、物理和機(jī)械性能見下表1和表2?？梢?/p>

4、看出不銹鋼管從材料性能上有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）不銹鋼管材料的強(qiáng)度大于銅管，從而提高冷卻水管在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)汽側(cè)的高速蒸汽及水滴的抗沖擊能力。2）不銹鋼管的彈性模量大于銅管，表明其抗拉強(qiáng)度好，線膨脹系數(shù)低于普通銅管，減少來(lái)自內(nèi)部的應(yīng)力。3）由于不銹鋼管的慣性矩和振動(dòng)阻尼的數(shù)值均大于銅管，所以不銹鋼管的抗振動(dòng)特性在相同條件下優(yōu)于銅管。4）不銹鋼管抗結(jié)垢能力強(qiáng)，因?yàn)槲酃笇优c不銹鋼的熱脹系數(shù)差別很大，當(dāng)受熱時(shí)，由于線型曲率變化不等而自動(dòng)脫落。5）在

5、凝汽器的空氣冷卻區(qū)內(nèi)，經(jīng)常積聚一些不凝氣體，主要由氨氣、二氧化碳等，銅管對(duì)氨氣產(chǎn)生的腐蝕極為敏感，造成氨腐蝕。相反，不銹鋼管抗3從上述公式可以看出，由于管壁熱阻僅占整個(gè)熱阻的一部分，并且由于不銹鋼管壁光潔度好，清潔系數(shù)高，水垢厚度薄，而且不銹鋼管內(nèi)冷卻水流速最高可達(dá)3.5ms，設(shè)計(jì)流速一般取值為2.2~2.3ms。所以，采用不銹鋼管的凝汽器的總體傳熱系數(shù)比銅管凝汽器低10%左右，在循環(huán)水量相同的情況下，不銹鋼管凝汽器的換熱面積比銅管凝汽

6、器大。3脹管方式通常不銹鋼管凝汽器的管板材料選用碳鋼不銹鋼復(fù)合板，不銹鋼管與端板之間采用脹接和焊接的連接方式；而銅管凝汽器的端板采用碳鋼材料，銅管與端板僅采用脹接的連接方式。兩種連接方式如下圖所示。由于銅管的強(qiáng)度低，所以脹管率只能達(dá)到6~8%。而不銹鋼管的脹管率可以達(dá)到10%，而且采用脹焊的工藝，可以保證管道端部無(wú)泄漏。根據(jù)上安電廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，自1989年投運(yùn)以來(lái)，采用不銹鋼管的凝汽器從未發(fā)生過(guò)冷卻水管因腐蝕產(chǎn)生的泄漏。4經(jīng)濟(jì)性比較凝汽

7、器冷卻水管采用銅管時(shí)(以HSn1A為例)，通常管子規(guī)格為?25?1。而采用不銹鋼管時(shí)，由于不銹鋼的強(qiáng)度高，通常選用?25?0.7的管道。通常在凝汽器循環(huán)水量相同的條件下，不銹鋼管凝汽器的設(shè)計(jì)面積比銅管凝汽器的換熱面積大5~7%。但是，由于不銹鋼管壁薄，所以不銹鋼管的管材總重比銅管輕。近年來(lái)，隨著不銹鋼管產(chǎn)量增大和管道焊接技術(shù)的成熟，不銹鋼管管材的價(jià)格與銅管的差距逐步縮小。所以，從總的初投資來(lái)說(shuō)，采用不銹鋼管凝汽器和銅管凝汽器的價(jià)格相差甚