凝汽器換管，凝汽器維修，凝汽器增容改造
1、概述
由于凝汽器長年連續(xù)運(yùn)行，銅管受到腐蝕，表面結(jié)垢，降低了傳熱效果，導(dǎo)致端差增大、真空降低，嚴(yán)重影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。頻繁的酸洗或高壓水清洗，使銅管壁因腐蝕或沖刷而減薄。發(fā)生銅管泄漏，從而破壞凝汽器水側(cè)密封性，循環(huán)水的漏入使得凝結(jié)水質(zhì)變壞，隨著泄漏加劇，致使給水、爐水及蒸汽的水汽質(zhì)量惡化，當(dāng)采取措施后，水質(zhì)仍不能恢復(fù)正常而被迫停機(jī)。凝汽器銅管經(jīng)常發(fā)生泄漏，會加速鍋爐管道腐蝕、結(jié)垢，甚至發(fā)生爆管事故。因此對凝汽器換熱管進(jìn)行有計(jì)劃地更換。
2、方案研究
2.1根據(jù)對現(xiàn)場設(shè)備的咨詢了解確定，不改變凝汽器外殼及其它結(jié)構(gòu)，只需將原銅管更換為壁厚為0.6的不銹鋼管。
2.2不銹鋼換熱管與銅管的性能比較
換熱性能對照表：
|
名 稱 |
規(guī)格（㎜） |
材 質(zhì) |
總體換熱系數(shù)（W/㎡.k） |
與銅管比總體換熱系數(shù)提高% |
|
銅 管 |
1 |
HSn70-1A |
3682.413869 |
0 |
|
不銹鋼管 |
1 |
304 |
3460.327347 |
-6 |
|
不銹鋼管 |
0.7 |
304 |
3760.628476 |
2.214 |
|
不銹鋼管 |
0.6 |
304 |
3872.606729 |
5.165 |
|
不銹鋼管 |
0.5 |
304 |
3992.015968 |
8.408 |
工程特性對照表:
|
管 材 |
密度t/m3 |
屈服強(qiáng)度MPa |
拉伸強(qiáng)度MPa |
延伸率 % |
彈性模量MPa |
熱脹系數(shù)10-6 |
導(dǎo)熱系數(shù)W/m2K |
|
海軍銅管 |
8.4 |
120 |
330 |
60 |
13.3 |
18 |
100 |
|
鎳 銅 管 |
8.9 |
140 |
390 |
43 |
15.4 |
16 |
30 |
|
304/316 不銹鋼管 |
8 |
280-350 |
550-659 |
30-60 |
20 |
17 |
13 |
適應(yīng)氯離子指標(biāo)對照表:
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管 材 |
H68-A |
HSn70-1 |
TP304、TP304L |
TP316、TP316L |
TP317、TP317L |
|
氯 離 子 ( mg/L ) |
50 |
150 |
200 |
<1000 |
<5000 |
|
短期<100 |
短期<400 |
短期<500 |
不銹鋼管和銅管的抗腐蝕性能對照表:
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腐蝕種類 |
海軍黃銅管 |
鎳銅管 |
不銹鋼管 |
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一 般 腐 蝕 |
2 |
4 |
5 |
|
沖 擊 腐 蝕 |
2 |
5 |
6 |
|
點(diǎn)蝕(運(yùn)行狀態(tài)) |
4 |
5 |
4 |
|
點(diǎn)蝕(積滯狀態(tài)) |
2 |
4 |
2 |
|
高 速 沖 擊 |
3 |
5 |
6 |
|
進(jìn) 口 沖 擊 |
2 |
4 |
6 |
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蒸汽熱點(diǎn)腐蝕 |
2 |
4 |
6 |
|
氨 蝕 |
2 |
5 |
6 |
2.3不銹鋼管的性能特點(diǎn):
由于管壁采用了0.7㎜～0.5㎜的薄壁管材，提高了整體換熱性能，在相同換熱面積下，總體傳熱系數(shù)比銅管提高2.214～8.408%；由于不銹鋼管材料的強(qiáng)度大于銅管，從而提高冷卻水管在運(yùn)行過程中對汽側(cè)的高速蒸汽及水滴的抗沖擊能力。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，減少來自內(nèi)部的應(yīng)力。不銹鋼管的慣性距和振動阻尼的數(shù)值均大于銅管，所以不銹鋼管的抗振動特性在相同條件下優(yōu)于銅管。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)收熱時，由于線型曲率變化不等而自動脫落，在凝汽器的空氣冷卻去內(nèi)，經(jīng)常積聚一些不凝氣體，主要由氨氣、二氧化碳等，銅管對氨氣產(chǎn)生的腐蝕極為敏感，造成氨腐蝕，相反，不銹鋼管抗氨腐蝕能力很強(qiáng)。
3、更換為不銹鋼管后機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性及安全性
3.1經(jīng)濟(jì)性與安全性分析
由于壁厚的減薄，管子的平均直徑增加，傳熱面積增大；通徑增大，流速減小，循環(huán)水流量必然增加；出水溫度降低，對數(shù)平均差減?。痪C合作用的結(jié)果，相對真空提高，標(biāo)準(zhǔn)煤耗率降低。
隨著運(yùn)行時間的增長，銅管氧化層將越來越厚，傳熱效果會越來越差，同時銅管對循環(huán)水中的雜物的吸附能力強(qiáng)，膠球清洗的次數(shù)多，而不銹鋼管氧化速度很慢且管壁光滑，基本不用膠球清洗，少耗電，降低了整個機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)高效，在同等換熱面積下，不銹鋼管的成本約為銅管成本的70%左右，并可直接進(jìn)行換管；裝管工藝性能好，不需改變管板孔的加工公差，利于現(xiàn)場直接選用，特別適宜老機(jī)組的更新改造。同時，與銅管相比，不銹鋼管抗沖蝕性能好、抗氨腐蝕、耐水側(cè)沖擊、且抗振性好等特性；所有鋼管在保護(hù)氣體中1050℃高溫進(jìn)行熱處理以消除焊接應(yīng)力，并進(jìn)行了水下氣壓試驗(yàn)，壓力達(dá)1.0Mpa，10S無壓降。
不銹鋼管的熱傳導(dǎo)系數(shù)比銅管低，但通過減小壁厚使它們的熱傳導(dǎo)系數(shù)的差值縮小，由于不銹鋼管內(nèi)壁比銅管更光滑，對流換熱系數(shù)比銅管高，不銹鋼管外壁比銅管光滑，凝結(jié)放熱系數(shù)比銅管高，根據(jù)多臺機(jī)組的測試和計(jì)算，壁厚為0.6mm的不銹鋼管比壁厚為1mm的銅管的總體傳熱系數(shù)高5%左右；隨著運(yùn)行時間的增長，不銹鋼管的總體傳熱系數(shù)下降很緩慢，而銅管的總體傳熱系數(shù)下降速度比不銹鋼管大得多。同時，不銹鋼管比銅管更耐腐蝕，抗振性和耐磨性能好，使用壽命是銅管的三倍。從長遠(yuǎn)考慮，使用不銹鋼管整體上提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性顯而易見，同時也提高了機(jī)組的安全性。
根據(jù)我們改造凝結(jié)器的經(jīng)驗(yàn)，對凝結(jié)器換熱管的更新改造，只要采用國內(nèi)外先進(jìn)的用管技術(shù)：只脹不焊，完好率達(dá)。安裝換熱管時使用先進(jìn)的工器具和先進(jìn)的施工工藝穿管、脹管、水壓試驗(yàn)（換管工作另有說明）。凝汽器不銹鋼管更換在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是合算的，安全上是可靠的。
