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凝汽器使用不锈钢管道的分析

浏览次数: 日期:2015-03-20

    凝汽器是凝汽式或抽汽凝汽式汽轮发电机组的重要辅机设备,凝汽器的运行情况直接影响到整个机组的正常运行。凝汽器设备的运行质量对汽水品质及整个电厂的安全运行影响很大,对投资和运行维护费用的影响也是可观的。凝汽器管的泄漏是引起锅炉爆管和蒸汽品质恶化的主要原因之一,如果发生泄漏而未能采取有效补救措施时,则会造成更加严重的后果。从经济性上看,某电厂200MW机组凝汽器运行才34个月,由于腐蚀严重,造成铜管大面积泄漏,无法维持运行,不得不全部换管,管材费用达200万元。作为凝汽器的主要传热部件冷却水管的材质选择,显得尤为重要。针对目前项目沟通上涉及的问题,我们在此分析一下常用的铜管和不锈钢管之间的区别。
    首先明确冷却水管的工作环境。在凝汽器水侧,管子端部可能会含有气泡和水中杂质颗粒对管道内壁进行冲刷;并且管子内壁产生结垢导致的垢下腐蚀。在凝汽器的空气冷却区内,由于积聚了一些不凝结气体,如氨气、氧气、二氧化碳等,对管子进行腐蚀。在凝汽器汽侧,容易出现在凝汽器的上部,湿蒸汽对管外壁的冲刷,排汽夹带水滴高速通过管束引起管子的振动,造成的管子的冲刷。
    那么铜管和不锈钢管主要有哪些差异呢?
    1.材料性能
    不锈钢管从材料性能上有以下几个优点:
    (1)不锈钢管材料的强度大于铜管,从而提高冷却水管在运行过程中对汽侧的高速蒸汽及水滴的抗冲击能力。
    (2)不锈钢管膨胀系数低于普通铜管,可以减少来自内部的应力。
    (3)不锈钢管抗结垢能力强,因为污垢层与不锈钢的热胀系数差别很大,在冷热交替的过程中,垢污会有不同程度的自动脱落。
    (4)在凝汽器的空气冷却区内,经常积聚一些不凝气体,造成腐蚀。相反,不锈钢管抗腐蚀能力很强。不锈钢管道的使用寿命明显要比铜管长很多,更换一套凝汽器冷却水管道也是一笔不小的费用。
    2.传热效果
    表面式凝汽器的传热过程如下:
    冷却水管外表面的蒸汽凝结换热,通过管壁及污垢层的导热,以及管内冷却水的对流换热。当凝汽器冷却水管采用铜管时,其导热系数约为100w/m.k,而采用不锈钢管时,其导热系数为12w/m.k。但是由于不锈钢管壁光洁度好,清洁系数高,水垢厚度薄,而且不锈钢管内冷却水流速要比铜管高。但总的来说,铜管的导热能力要比不锈钢管道强。
    3.经济性比较
    凝汽器冷却水管采用铜管时,通常管子规格为251。而采用不锈钢管时,由于不锈钢的强度高,通常选用250.7的管道。由于不锈钢管壁薄,所以不锈钢管的管材总重比铜管轻。近年来,随着不锈钢管产量增大和管道焊接技术的成熟,不锈钢管管材的价格与铜管的差距逐步缩小。所以,从总的初投资来说,采用不锈钢管凝汽器和铜管凝汽器的价格相差甚微。
    综上所述,冷却水管强度高,抗冲击、抗腐蚀能力强,胀管泄漏率低等特点,铜管换热效率高,基础投资小,市场占有率高,所以市场上对不锈钢管道的接受还需要进一步的实践检验。