凝汽器冷卻水管管材類(lèi)型、性能特點(diǎn)及應(yīng)用

1、凝汽器冷卻水管管材類(lèi)型、性凝汽器冷卻水管管材類(lèi)型、性能特點(diǎn)及應(yīng)用能特點(diǎn)及應(yīng)用 v凝汽器是凝汽式或抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組的重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)劣直接影響要輔機(jī)設(shè)備。凝汽器的運(yùn)行情況的優(yōu)劣直接影響到整個(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。部件冷卻水管的材質(zhì)選擇，顯得尤為重要。v凝汽器冷卻水管管材選擇應(yīng)遵循在采用一般維護(hù)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、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

2、用壽命為原則。泄漏，盡量延長(zhǎng)凝汽器使用壽命為原則。v首先討論冷卻水管腐蝕、泄漏的機(jī)理。首先討論冷卻水管腐蝕、泄漏的機(jī)理。v第一，脹口不嚴(yán)密或長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致脹口破裂。第一，脹口不嚴(yán)密或長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致脹口破裂。v第二，汽流對(duì)冷卻水管束的沖刷、振動(dòng)和腐蝕。第二，汽流對(duì)冷卻水管束的沖刷、振動(dòng)和腐蝕。v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)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。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。在凝汽器的空氣冷卻區(qū)內(nèi)，由于積聚了一些不凝結(jié)氣體，如在凝汽器的空氣冷卻區(qū)內(nèi)，由于積聚了一些不凝結(jié)氣

3、體，如氨氣、氧氣、二氧化碳等，對(duì)管子進(jìn)行腐蝕。氨氣、氧氣、二氧化碳等，對(duì)管子進(jìn)行腐蝕。v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。疏水排放位置選擇不合理，造成的管子的沖刷。v目前，國(guó)內(nèi)主要采用的兩種凝汽器冷卻水管：目前，國(guó)內(nèi)主要采用的兩種凝汽器冷卻水管：銅管和不銹鋼銅管和不銹鋼管管。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。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

4、材質(zhì)做詳細(xì)地比較。對(duì)上述兩種材質(zhì)做詳細(xì)地比較。 v1材料性能材料性能v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(jiàn)下表能見(jiàn)下表1和表和表2?？梢钥闯?。可以看出,不銹鋼管從材料性能上有以不銹鋼管從材料性能上有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：v1）不銹鋼管材料的強(qiáng)度大于銅管，從而提高冷卻水管在）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。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。v2）不銹鋼管的彈性模量大于銅管，表明其抗拉強(qiáng)度好，）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

5、通銅管，減少來(lái)自?xún)?nèi)部的應(yīng)力。線膨脹系數(shù)低于普通銅管，減少來(lái)自?xún)?nèi)部的應(yīng)力。v3）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，）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。所以不銹鋼管的抗振動(dòng)特性在相同條件下優(yōu)于銅管。v4）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）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)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。脫落。v5）在凝汽器的空氣冷卻區(qū)內(nèi)，經(jīng)常積聚一些不凝氣體，）在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

6、等，銅管對(duì)氨氣產(chǎn)生的腐蝕極為敏主要由氨氣、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，不銹鋼管抗氨腐蝕能力很強(qiáng)。感，造成氨腐蝕。相反，不銹鋼管抗氨腐蝕能力很強(qiáng)。 v 2傳熱效果傳熱效果v表面式凝汽器的傳熱過(guò)程如下：冷卻水管外表面表面式凝汽器的傳熱過(guò)程如下：冷卻水管外表面的蒸汽凝結(jié)換熱；通過(guò)管壁及污垢層的導(dǎo)熱；以的蒸汽凝結(jié)換熱；通過(guò)管壁及污垢層的導(dǎo)熱；以及管內(nèi)冷卻水的對(duì)流換熱。當(dāng)凝汽器冷卻水管采及管內(nèi)冷卻水的對(duì)流換熱。當(dāng)凝汽器冷卻水管采用銅管時(shí)（以用銅管時(shí)（以HSn-1A為例為例)，其導(dǎo)熱系數(shù)為，其導(dǎo)熱系數(shù)為100w/m.k，管內(nèi)冷卻水流速最高為，管內(nèi)冷卻水流速最高為2.0m/s

7、；而采；而采用不銹鋼管時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)為用不銹鋼管時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)為12w/m.k 。雖然銅。雖然銅管的導(dǎo)熱系數(shù)比不銹鋼管大，但根據(jù)美國(guó)傳熱學(xué)管的導(dǎo)熱系數(shù)比不銹鋼管大，但根據(jù)美國(guó)傳熱學(xué)會(huì)（會(huì)（HEI）標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)表面式蒸汽凝汽器表面式蒸汽凝汽器中規(guī)定的中規(guī)定的總體傳熱系數(shù)為總體傳熱系數(shù)為vK=K03tm,k0=C1 (Vw)1/2v式中：式中：k0為基本傳熱系數(shù)，為基本傳熱系數(shù)，C1為結(jié)構(gòu)系數(shù)，為結(jié)構(gòu)系數(shù)， 3為為清潔系數(shù)，清潔系數(shù)， t為冷卻水溫度系數(shù)，為冷卻水溫度系數(shù)， m為管材及壁為管材及壁厚修正系數(shù)。厚修正系數(shù)。從上述公式可以看出，由于管壁熱阻僅占整個(gè)熱阻從上述公式可以看出，由于管壁熱阻僅占

8、整個(gè)熱阻的一部分，并且由于不銹鋼管壁光潔度好，清潔的一部分，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)速最高可達(dá)3.5m/s，設(shè)計(jì)流速一般取值為，設(shè)計(jì)流速一般取值為2.22.3m/s。所以，采用不銹鋼管的凝汽器的總。所以，采用不銹鋼管的凝汽器的總體傳熱系數(shù)比銅管凝汽器低體傳熱系數(shù)比銅管凝汽器低10%左右，在循環(huán)水左右，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量相同的情況下，不銹鋼管凝汽器的換熱面積比銅管凝汽器大。銅管凝汽器大。v3脹管方式脹管方式v通常不銹鋼管凝汽器的管板材料選用碳鋼通常不銹鋼管凝汽器

9、的管板材料選用碳鋼+不銹鋼復(fù)合不銹鋼復(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。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)到由于銅管的強(qiáng)度低，所以脹管率只能達(dá)到68%。而。而不銹鋼管的脹管率可以達(dá)到不銹鋼管的脹管率可以達(dá)到10%，而且采用脹焊的，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)，自運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，自19

10、89年投運(yùn)以來(lái)，采用不銹鋼管的凝年投運(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。汽器從未發(fā)生過(guò)冷卻水管因腐蝕產(chǎn)生的泄漏。 v4經(jīng)濟(jì)性比較經(jīng)濟(jì)性比較v凝汽器冷卻水管采用銅管時(shí)凝汽器冷卻水管采用銅管時(shí)(以以HSn-1A為例為例)，通常管子規(guī)格為通常管子規(guī)格為 25 1。而采用不銹鋼管時(shí)，由。而采用不銹鋼管時(shí)，由于不銹鋼的強(qiáng)度高，通常選用于不銹鋼的強(qiáng)度高，通常選用 25 0.7的管道。的管道。通常在凝汽器循環(huán)水量相同的條件下，不銹鋼管通常在凝汽器循環(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凝汽器的設(shè)計(jì)面積比銅管凝汽器的換熱面積大57%。但是，由于不銹鋼管壁薄，所以不銹鋼。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)格相差甚微。價(jià)格相差甚微。綜上所述