【正文】 入凝汽器時(shí)，所含的空氣量不到排汽量的萬分之一，凝汽器總壓力可以用蒸汽分壓力代替，直至蒸汽空氣混合物進(jìn)入空氣冷卻區(qū)，蒸汽的分壓力才明顯減少，蒸汽和空氣的質(zhì)量流量在同一數(shù)量級(jí)上。~。獨(dú)立區(qū)域數(shù)由兩個(gè)到十幾個(gè)，平行布置于矩形外殼內(nèi)，每個(gè)區(qū)域的中部都有空氣冷卻區(qū)。） 圖四 凝汽器布管圖 凝汽器的端差凝汽器壓力下的飽和溫度與凝汽器冷卻水出口溫度之差稱為端差。端差增加的原因有：①凝器銅管水側(cè)或汽側(cè)結(jié)垢；②凝汽器汽側(cè)漏入空氣；③冷卻水管堵塞；④冷卻水量減少等。5 腐蝕原因分析 水處理用藥及濃縮倍率控制情況：灤電所用水穩(wěn)劑是北京拓維科技開發(fā)公司生產(chǎn)的，入廠時(shí)經(jīng)過華北電科院的檢驗(yàn)，達(dá)到國標(biāo)要求。灤電這些年由于缺水，循環(huán)水補(bǔ)不上水，有時(shí)長時(shí)間超過所選水穩(wěn)劑所能控制的循環(huán)水濃縮倍率的控制范圍，因此造成銅管腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生。 黃銅是銅鋅合金，按黃銅中含鋅量的不同，可有六種固溶體，實(shí)際使用的只有α固溶體和α+β固溶體。僅由銅鋅兩種元素組成的黃銅稱簡單黃銅，為提高其耐蝕能力，常加入第三種元素，稱特種黃銅，還可添加微量元素改善其耐蝕性能。鋁和鋅這兩種元素加入后都影響β相偏析，以鋁的影響最大。成份檢定結(jié)果為：庫存新管和～%之間，～%之間，～%之間，～%之間，含鋅量均在30%以下， HSn701A含砷錫黃銅管化學(xué)成份的要求，是HSn701A含砷錫黃銅管；金相分析結(jié)果為：新舊管均為孿晶的α固溶體，～，可見新舊管的金相組織也合格。缺水地區(qū)水質(zhì)惡劣而且要求濃縮倍率高，至使循環(huán)水溶解固形物含量經(jīng)常超過1500mg/L，循環(huán)水氯離子含量經(jīng)常超過150mg/L，該管材就難以適用。據(jù)此分析，甲側(cè)很可能流速較低，導(dǎo)致污堵和結(jié)垢，從而造成沉積物下的腐蝕。沉積物多，造成沉積物下的腐蝕。灤河發(fā)電廠循環(huán)水補(bǔ)水采用的是地下深井水，近年來由于地下水位下降，水質(zhì)惡化嚴(yán)重，而且水量減少，有很長一段時(shí)間，從電廠的幾臺(tái)深井中抽上來的水都含有泥沙，補(bǔ)到循環(huán)水中勢(shì)必會(huì)增加循環(huán)水中的泥沙含量，污堵銅管。表1 污垢的分類及其危害分類來源特性危害水垢敞開式循環(huán)水系統(tǒng)中水垢的主要成分為CaCO3，來源于Ca(HCO3)2的受熱分解及CO2的散失。層流邊界層是貼附于管壁的一層，流速非常緩慢，水中的CaCO3等污垢最易滯留在管內(nèi)壁上形成污垢；并且，層流邊界層雖然很薄，但僅靠導(dǎo)熱換熱，熱阻很大，影響傳熱效果。表面上看很容易判斷為是由于冷卻塔冷卻效果不良所致，其實(shí)冷卻水溫度高的原因在冷卻塔冷卻效果一定的情況下是凝汽器真空低直接導(dǎo)致。電站凝汽器一般運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：凝汽器真空每下降1kPa，%～%；真空過低時(shí)會(huì)限制機(jī)組出力，嚴(yán)重時(shí)要停機(jī)清洗，影響汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益。銅被氧化生成的Cu2+ 及Cu+ 離子傾向于水解生成氧化亞銅，并使溶液局部酸化，加劇了腐蝕的發(fā)展，嚴(yán)重時(shí)造成針型腐蝕穿孔，導(dǎo)致銅管及管板泄漏，威脅著發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，也直接影響發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。如此短的積垢時(shí)間和低的傳熱效率，導(dǎo)致凝汽器長期處于低效率運(yùn)行中。由于開始膠球系統(tǒng)治理上存在一定問題，沒有引起足夠重視，膠球泵出口長期管堵沒有得到及時(shí)治理；另外銅管泄漏時(shí)需要叫鋸末臨時(shí)堵漏，為不影響堵漏效果，膠球就需要停運(yùn)，因此，7機(jī)膠球系統(tǒng)有一段時(shí)間沒能投入運(yùn)行。6 應(yīng)采取的措施根據(jù)灤電銅管腐蝕情況調(diào)查及原因分析，說明灤電7機(jī)凝汽器銅管腐蝕比較嚴(yán)重。 由于7機(jī)凝汽器所采用的HSn701A含砷錫黃銅管已不適應(yīng)灤河發(fā)電廠目前的循環(huán)水水質(zhì)要求，因此，在今后的檢修工作中，應(yīng)將7機(jī)凝汽器銅管逐步更換為HSn701B銅管（允許循環(huán)水溶解固形物含量達(dá)3500mg/L，循環(huán)水氯離子含量達(dá)400mg/L），將空抽區(qū)銅管更換為耐氨蝕的BFe3011白銅管，以便提高耐蝕性，從而減緩凝汽器銅管的腐蝕，保證7機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 由于循環(huán)水在凝汽器銅管內(nèi)的流速的高低對(duì)凝汽器銅管的結(jié)垢腐蝕影響較大，因此應(yīng)盡快測試凝汽器銅管內(nèi)的循環(huán)水流速（應(yīng)不低于1m/s），以便及時(shí)調(diào)整和處理。保證二次濾網(wǎng)的檢修質(zhì)量，提高二次濾網(wǎng)的過濾效果。循環(huán)水停運(yùn)超過三天，應(yīng)放凈凝汽器里的循環(huán)水；超過六天，不但要放凈凝汽器里的循環(huán)水，還要用清水沖洗干凈，再通風(fēng)干燥，減緩7機(jī)凝汽器銅管的停運(yùn)腐蝕，保證7機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。記得有位資深的電廠化學(xué)專業(yè)專家說過，化學(xué)專業(yè)人員由自身的工作經(jīng)驗(yàn)中得出的共識(shí)是：要想搞好鍋爐機(jī)組防腐垢，必須抓好凝汽器防漏工作。7機(jī)組凝汽器設(shè)計(jì)安裝銅管為HSn701A黃銅管，后逐步更換為HSn701B黃銅管。白銅管增加了鎳的含量（9%~11%），提高了銅管耐氨蝕能力。同樣7機(jī)組2003年大面積更換空抽區(qū)銅管，2006年銅管泄漏頻繁，利用機(jī)組中修機(jī)會(huì)更換了全部空抽區(qū)銅管。”由于白銅管比普通黃銅管貴很多，廠里因資金問題而一直未實(shí)施此建議。 早在1958年7月，美國西弗吉河谷電站投運(yùn)了世界上第一臺(tái)冷卻面積為5109m2的不銹鋼管凝汽器，隨后日本、歐洲等主要的制造商也開始仿效，根據(jù)不同水質(zhì)及含CL濃度不同，采用了不同牌號(hào)的不銹鋼管作為凝汽器的冷卻管。如，上安電廠、邯鄲電廠和七臺(tái)河電廠等。 自90年代初，一些不銹鋼材料廠家就開始在這方面研究和試驗(yàn)，從理論上，應(yīng)用其螺旋槽管傳熱理論，結(jié)合具體情況，反復(fù)論證和試驗(yàn)，優(yōu)化出系列冷卻管型線來適應(yīng)于各種不同的場合。而且不銹鋼強(qiáng)化管的使用壽命是銅管的3倍，因此年平均成本只相當(dāng)于銅管的15％。多向擾流強(qiáng)化換熱管（即雙螺紋管）采用了類似平板換熱器的三維強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)，既具有螺旋槽管的漩流強(qiáng)化作用，又具有橫紋管的渦流強(qiáng)化換熱效果，而且其換熱強(qiáng)化結(jié)構(gòu)參數(shù)正好擷取兩種情況的最優(yōu)值而又避免了各自的缺點(diǎn)，使得管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)大幅度提高；管外壁的菱形花紋能有效地阻止凝結(jié)水膜的形成，變低效的膜狀凝結(jié)為高效的珠狀凝結(jié)，因此凝結(jié)放熱系數(shù)得以提升；此外，污垢熱阻大大減小。碳酸鈣和磷酸鈣的溶解度與一般的鹽類不同，它們的溶解度隨溫度的升高而降低，日常燒水的壺結(jié)垢就是這個(gè)道理。另外，由于硬垢的形成與冷卻水與管壁之間的附面層的厚薄有關(guān)，不銹鋼多向擾流強(qiáng)化換熱管的擾流線能在管內(nèi)產(chǎn)生漩流和渦流，從而有效地消除或減薄附面層，因而進(jìn)一步降低硬垢形成的幾率。 從除垢機(jī)理來說，擾流管的擾流線能形成對(duì)硬垢的軸向和周向分割，使之呈離散的鱗片狀，由于硬垢與不銹鋼之間膨脹系數(shù)的巨大差異，與普通光管內(nèi)均勻膜片狀硬垢相比，擾流管內(nèi)的硬垢更容易松脫，為除垢創(chuàng)造了良好的條件。 此外，如同冷凝管入口處由于擾動(dòng)強(qiáng)烈不易結(jié)垢的道理一樣，在漩流和渦流的作用下，水流會(huì)在擾流管的菱形花紋的菱角處形成對(duì)污垢的沖蝕作用，產(chǎn)生自潔功能。為了避免應(yīng)力腐蝕，在脹管時(shí)應(yīng)掌握好脹緊度，使之既不過脹也不欠脹。－脹接后不銹鋼管內(nèi)徑，mm；d2－不銹鋼管外徑，mm；d0－管孔直徑，mm。多向擾流強(qiáng)化換熱管交叉的凸筋能在管子的中部形成類似的入口效應(yīng)，徹底破壞管壁靜止的附面層，因此結(jié)垢情況比光管還輕。綜合而言，多向擾流管抗疲勞斷裂的能力比光管還高。 雙螺紋管流動(dòng)阻力小，而單螺紋管由于螺紋深而密，流動(dòng)阻力大。 多向擾流強(qiáng)化換熱管(雙螺紋管)：特點(diǎn)為大升角淺螺紋、左旋和右旋交叉產(chǎn)生漩流和渦流雙作用強(qiáng)化換熱。不銹鋼多向擾流管使凝汽器中占主導(dǎo)作用的三大熱阻（污垢熱阻、凝結(jié)熱阻、對(duì)流熱阻）顯著降低，與銅管相比，總體傳熱熱阻得到大幅下降，電廠凝汽器現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)計(jì)算表明傳熱系數(shù)比銅管高1～3倍。 抗振：網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)相當(dāng)于工字鋼的筋，加強(qiáng)了管子軸向和徑向剛度，使得同樣壁厚的管子具有更高的剛度，抗振性能得以提高。 不銹鋼管換熱強(qiáng)化主要是通過在管壁輥軋螺紋槽來實(shí)現(xiàn)，而螺紋槽的深淺、疏密、角度對(duì)換熱效果都有影響，下面就這些參數(shù)對(duì)換熱的影響進(jìn)行定性和定量分析。當(dāng)螺旋角趨向于0時(shí)，密集的波紋相當(dāng)于增加了管壁厚，減小了管徑，故換熱效率比光管還要低；當(dāng)螺旋角等于90度時(shí)，幾乎變成了光管，因而換熱系數(shù)也趨向于光管的換熱系數(shù)。因此對(duì)于特定的工況，如果螺旋角和槽深選用不當(dāng)，不僅不能增加換熱效果，反而使換熱效果下降?！　∽园惭b投運(yùn)后，我廠于1995年8機(jī)擴(kuò)大性小修中對(duì)銅管更換過1097根：自2000年以來，由于我廠處于市區(qū)，因?yàn)榄h(huán)保原因，不能對(duì)凝結(jié)器銅管進(jìn)行補(bǔ)膜，到2002年后，銅管逐步出現(xiàn)零星泄漏，于是對(duì)凝結(jié)器銅管提出了更換要求。 耐氨腐蝕　　銅管對(duì)空冷區(qū)的氨腐蝕較為敏感，這也是造成空冷區(qū)銅管易泄漏的主要原因；而不銹鋼對(duì)氨不敏感?！　≡谡羝麄?cè)的凝結(jié)換熱，以膜狀凝結(jié)為主，由于被一層液膜覆蓋，蒸汽凝結(jié)放熱出的潛熱必須穿過液膜才能傳到冷卻壁面上，因此液膜層就成為換熱的主要熱阻；而不銹鋼螺紋管外壁光滑濕潤力小，因此其膜狀凝結(jié)的同時(shí)存在少量的珠狀凝結(jié)，珠狀凝結(jié)的水滴破壞液膜后使得換熱性能得以提高，—。 價(jià)格對(duì)比按照我廠2003年初簽訂合同價(jià)格對(duì)比如下： 銅管：我廠如采用HSn70—1A銅管，需銅管60噸，按3萬元／噸，需投資180萬元；TP304不銹鋼螺紋管：如采用壁厚0．7mm不銹鋼螺紋管，我廠需40噸，按4．5萬元／噸，需投資180萬元； 維護(hù)對(duì)比　　銅管安裝后必須酸洗并鍍膜，并且每年還需進(jìn)行補(bǔ)膜(每年補(bǔ)膜需費(fèi)用10萬元)，而我廠處于市區(qū)，補(bǔ)膜后的污水排放一直就是難題。通過考察我們認(rèn)為，該公司不銹鋼螺紋管生產(chǎn)工藝完善，能夠滿足在凝結(jié)器上作為換熱管使用。改造前，我廠—兩臺(tái)125MW機(jī)組一到夏季就只能降負(fù)荷運(yùn)行(一般降至118—123MW)，且排汽溫度維持在50℃以上，最高到54℃，而改造后整個(gè)夏季負(fù)荷基本都在125MW及以上運(yùn)行，且排汽溫度最高在48℃左右。 小結(jié)　　通過我廠凝結(jié)器采用不銹鋼螺紋管直接換管的使用效果可知：在同等換熱面積和運(yùn)行工況下，不銹鋼螺紋管比銅管具有換熱效果好、使用壽命長、長期運(yùn)行管壁清潔度高、維護(hù)費(fèi)用低等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此不管是在新建機(jī)組還是老廠改造，都極具推廣價(jià)值。經(jīng)對(duì)廠家的生產(chǎn)工藝及整體實(shí)力的嚴(yán)格考察后，我廠決定使用武漢高遠(yuǎn)不銹鋼管有限公司生產(chǎn)的不銹鋼管對(duì)凝結(jié)器銅管進(jìn)行更換。 傳熱性能好　　銅管的導(dǎo)熱率無疑是高于不銹鋼管的，但我們使用的不銹鋼管壁薄，且表面光滑則彌補(bǔ)了這—缺點(diǎn)。 不銹鋼管的維護(hù)費(fèi)用低　　銅管在安裝后必須進(jìn)行酸洗造膜，而且每年都要進(jìn)行補(bǔ)膜。同時(shí)高效的施上隊(duì)伍又能在時(shí)間緊迫的大修期內(nèi)高質(zhì)量的完成改造任務(wù)，是我們優(yōu)秀的合作伙伴。 不銹鋼波紋管安裝簡便，直接與管板脹接，脹好率100%，并可直接更換銅管。注：參考文獻(xiàn)：《火力發(fā)電廠技術(shù)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)匯編》：DL/T 7122000《火力發(fā)電廠凝汽器管選材導(dǎo)則》 中國電力出版社：《汽輪機(jī)設(shè)備