【文章內容簡介】 共識是：要想搞好鍋爐機組防腐垢，必須抓好凝汽器防漏工作。而對于沒有凝結水精處理設備的機組，防止凝汽器銅管腐蝕泄漏就顯得更為重要。為徹底消除銅管容易腐蝕泄漏的問題，化學專業(yè)和汽機專業(yè)又共同制定了方案，還專門就空抽區(qū)銅管更換問題制定了如下建議：“我廠7機組為100MW凝汽式汽輪發(fā)電機組，6機組為1993年11月投產(chǎn)，7機組1997年8月投產(chǎn)，兩臺機組凝汽器空冷區(qū)均布置在凝汽器中間部位。7機組凝汽器銅管近些年頻繁發(fā)生泄漏，機組運行時汽機專業(yè)采用臨時加鋸末和凝汽器半面隔絕查漏堵漏的辦法使凝結水水質盡快恢復正常，后在機組檢修中抽管檢查發(fā)現(xiàn)，空抽區(qū)銅管汽側有氨蝕現(xiàn)象發(fā)生。7機組凝汽器設計安裝銅管為HSn701A黃銅管，后逐步更換為HSn701B黃銅管。據(jù)電力行業(yè)標準《火力發(fā)電廠凝汽器管選材導則》DL/T 7122000中要求：在選用凝汽器銅合金管時，對空抽區(qū)布置在中間部位的凝汽器以及空抽區(qū)銅管已有氨蝕的凝汽器。其空抽宜采用白銅管：BFe101BFe3011或不銹鋼管。另外經(jīng)查閱相關資料，并詢問權威部門及幾家兄弟廠，均認為空抽區(qū)布置在中間的凝汽器結構容易引起銅管汽側氨蝕，因為空抽區(qū)布置在中間時，凝汽器所抽出的空氣混合物中，蒸汽量少，而且?guī)ё叩哪Y水滴量很少，其含氨量相當高，~，均為低限，但是由于凝汽器的特殊結垢，之前發(fā)生的氨蝕已不可避免。白銅管增加了鎳的含量（9%~11%），提高了銅管耐氨蝕能力。根據(jù)性價比綜合因素考慮，更換為BFe1011即可滿足生產(chǎn)要求。7機凝汽器使用的是HSn701A黃銅管，后雖逐步更換為HSn701B黃銅管，含硼，增加了銅管耐腐蝕和耐沖刷性能，但并未提高銅管耐氨蝕性能。 我廠6機組2004年11月更換全部空抽區(qū)銅管；2006年4月又將空抽區(qū)銅管按空抽區(qū)中心放射狀向外擴散，更換了大部分空抽區(qū)銅管。同樣7機組2003年大面積更換空抽區(qū)銅管，2006年銅管泄漏頻繁，利用機組中修機會更換了全部空抽區(qū)銅管。由于考慮費用問題，更換的新銅管仍為原型號銅管。針對我廠目前凝汽器空抽區(qū)銅管存在氨蝕的事實，100MW空抽區(qū)銅管共1200根，按照2~3年更換一半（600根）計算，普通HSn701B約200元/根，一次花費約10萬多元，根據(jù)氨蝕特點，2～3年銅管就會因氨蝕穿透，頻繁大面積換管勢必造成人力和物力的浪費，同時還給機組帶來不利影響，因此從長遠考慮我們應該利用機組大修機會將空抽區(qū)銅管全部更換為耐氨蝕的白銅管，這樣可以一勞永逸，保證安全生產(chǎn)。通過咨詢更換兩側空抽區(qū)銅管共約需費用80萬元?！庇捎诎足~管比普通黃銅管貴很多，廠里因資金問題而一直未實施此建議。如今事物都在不斷地發(fā)展，市場上各種銅材質價格發(fā)生上漲趨勢，算下來使用銅材料已不如不銹鋼材料經(jīng)濟，因此，我們又著手調查不銹鋼管的情況。7 不銹鋼管凝汽器的發(fā)展及其趨勢凝汽器是汽輪發(fā)電機組的重要輔機之一，它的性能好壞直接影響機組的運行。而它的主要傳熱組件冷卻管是凝汽器的最重要部分，價格占其總價的一半以上，因此，冷卻管的選材和選型是凝汽器的設計關鍵。 早在1958年7月，美國西弗吉河谷電站投運了世界上第一臺冷卻面積為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)不同水質及含CL濃度不同，采用了不同牌號的不銹鋼管作為凝汽器的冷卻管。據(jù)介紹1965年至1971年安裝和訂貨的凝汽器，在江湖塔式冷卻系統(tǒng)中，%。此后，傳統(tǒng)上廣泛使用的海軍銅管從50%比例降至30%左右。國內大型型機組大規(guī)模發(fā)展在80年代末，許多電廠開始安裝在300MW機組上。如，上安電廠、邯鄲電廠和七臺河電廠等。 由于我國使用不銹鋼管凝汽器起步比國外晚了30年左右，人們對此的認識也不廣泛，盡管不銹鋼管材以其抗腐蝕性能強，使用壽命長等優(yōu)點為實踐所證實，但其因導熱系數(shù)小于銅管而使理論總體傳熱系數(shù)比銅管小了6%（實際上長期運行的總體傳熱系數(shù)優(yōu)于銅管），加之人們對脹管及保養(yǎng)知之不多，以及進口管材價格太高，很少有人愿意冒險使用它。因此，到目前為止，除了少數(shù)300MW機組采用外，絕大多數(shù)300MW機組及幾乎所有50MW、100MW、125MW、200MW機組仍然采用的是銅管，少量采用鈦管。那么，人們自然會聯(lián)想，有沒有一種冷卻管，它既有抗腐蝕性能強，使用壽命長的優(yōu)點，又有傳熱系數(shù)高，安裝方便可靠的優(yōu)點，并且造價與銅管相近或略低。 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，從理論上，應用其螺旋槽管傳熱理論，結合具體情況，反復論證和試驗，優(yōu)化出系列冷卻管型線來適應于各種不同的場合。理想的冷卻管凝汽器高效不銹鋼波螺焊管凝汽器應運而生，其無法比擬的優(yōu)越性能被實踐廣泛的證實，用戶反映普遍較好。如今許多新建的大型發(fā)火力發(fā)電廠，如300MW和600MW機組凝汽器冷卻管材從原始設計就是用不銹鋼管，灤河發(fā)電廠現(xiàn)在正新建的兩臺330MW機組凝汽器冷卻管材選用的就是不銹鋼管。8 不銹鋼管的優(yōu)勢 不銹鋼管的化學成分表二 不銹鋼管的化學成分序號材料化學成分%CSiMnPSNiCrMo1304≤≤≤≤≤~~2304L≤≤≤≤≤~~3316≤≤≤≤≤~~~4316L≤≤≤≤≤~~~5317≤≤≤≤≤~~~6317L≤≤≤≤≤~~~ 不銹鋼管的力學性能表三 不銹鋼管的力學性能序號材料屈伸強度抗拉強度伸長率%1304≥205≥520≥352304L≥180≥480≥353316≥205≥520≥354316L≥180≥480≥355317≥205≥520≥356317L≥177≥480≥35 價格優(yōu)勢：鑒于上述原因，我認為由于銅管的缺點較多，加上現(xiàn)在市場上銅材料漲價因素，有必要將銅管改為不銹鋼管，因為滿足同樣換熱要求的一臺設備，不銹鋼強化管的用量只有銅管用量的60％，因此總價一般不會超過銅管，（經(jīng)過調查，現(xiàn)普通黃銅管價錢大約6500元/噸；不銹鋼螺紋管約為3500元/噸，見表四）。而且不銹鋼強化管的使用壽命是銅管的3倍，因此年平均成本只相當于銅管的15％。零投資改造就是不掏一分錢，用原來舊銅管換回一臺凝汽器所需要的新不銹鋼擾流管。因為銅管用量比不銹鋼管多約40%,加上廢銅價格近來上漲很大，如果能把握好市場時機，巧妙地打價格差，零投資改造是完全可能的。表四 8月15日北京市場螺旋管價格行情品名規(guī)格材質鋼廠/產(chǎn)地價格（元/噸）螺旋管219－630*6－8Q235天津/滄州3350螺旋管377－630*9－10Q235天津/滄州3350螺旋管720－920*7－8Q235天津/滄州3450螺旋管1020－1420*910Q235天津/滄州3550 結構優(yōu)勢：凝汽器的傳熱阻力主要由四部分構成：對流放熱熱阻＋污垢熱阻＋管壁導熱熱阻＋凝結放熱熱阻，而管壁導熱熱阻僅占5％左右，起決定性作用的是污垢熱阻和對流放熱熱阻和凝結熱阻（見圖六）。多向擾流強化換熱管（即雙螺紋管）采用了類似平板換熱器的三維強化換熱結構，既具有螺旋槽管的漩流強化作用，又具有橫紋管的渦流強化換熱效果，而且其換熱強化結構參數(shù)正好擷取兩種情況的最優(yōu)值而又避免了各自的缺點，使得管內對流換熱系數(shù)大幅度提高；管外壁的菱形花紋能有效地阻止凝結水膜的形成，變低效的膜狀凝結為高效的珠狀凝結，因此凝結放熱系數(shù)得以提升；此外，污垢熱阻大大減小。不銹鋼多向擾流管使凝汽器中占主導作用的三大熱阻（污垢熱阻、凝結熱阻、對流熱阻）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)計算表明傳熱系數(shù)比銅管高1～3倍。 圖六 銅管與不銹鋼管熱阻圖 防垢和阻垢優(yōu)勢：冷凝器上的沉積物分為軟垢（或稱污垢）和硬垢（或稱水垢），其中危害最大且最難對付的就是硬垢。硬垢的主要成分是水中溶解的重碳酸鹽遇熱分解生成的微溶性碳酸鈣和磷酸鈣。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，日常燒水的壺結垢就是這個道理。水溫每升高1℃，碳酸鈣的溶解度下降約10mg/L，而循環(huán)水中最容易沉積在冷凝管表面的水垢主要是碳酸鈣。一般在管壁附近由于存在著一層相對靜止的附面層，附面層由于緊貼管壁，因此溫度較高，壁溫的變化可導致附面層中原先不飽和的碳酸鈣變?yōu)轱柡突虺柡?，水中達到飽和、超飽和后的碳酸鈣遇到溫度較高的管壁，沿管壁析出并沉積而形成硬垢。 通過降低汽輪機排汽溫度是控制硬垢產(chǎn)生的一種有效手段。要降低汽輪機排汽溫度，關鍵是提高凝汽器的傳熱能力；如果凝汽器傳熱能力不足，會導致排汽溫度上升、排汽溫度上升導致硬垢析出、硬垢析出進一步導致傳熱能力降低，從而形成惡性循環(huán)。 采用專利產(chǎn)品不銹鋼多向擾流強化換熱管取代原來的銅管，通過降低凝汽器中的三大熱阻，能有效提高凝汽器的傳熱能力，從而降低汽輪機排汽溫度，從硬垢析出的源頭防止硬垢的形成。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，不銹鋼多向擾流強化換熱管的擾流線能在管內產(chǎn)生漩流和渦流，從而有效地消除或減薄附面層，因而進一步降低硬垢形成的幾率。 從除垢機理來說，擾流管的擾流線能形成對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，與普通光管內均勻膜片狀硬垢相比，擾流管內的硬垢更容易松脫，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強烈不易結垢的道理一樣，在漩流和渦流的作用下，水流會在擾流管的菱形花紋的菱角處形成對污垢的沖蝕作用，產(chǎn)生自潔功能。這樣就比內表面光滑的銅管在防垢上具有優(yōu)勢。 自潔作用是指借助凝汽器循環(huán)冷卻水的沖蝕機理對污垢產(chǎn)生清除作用，水流流速越高沖蝕作用越強；不銹鋼多向擾流強化換熱管通過管壁的左右螺旋交叉形成的菱形花紋對污垢形成鱗片狀分割，從交叉點產(chǎn)生沖蝕，使得污垢在水流作用下自動清除,如同冷凝管入口處由于擾動強烈不易結垢的道理一樣。采用銅合金管、不銹鋼光管、不銹鋼單向螺紋管的凝汽器往往每三個月清洗一次才能保證一定的