一、背景介绍

河南煤化焦煤集团电冶公司#2机功率为25MW1991年建成投产。凝气器型号为N2000-1型,装有25x1x6562黄铜管3920根。至2010年大修前,因为黄铜管腐蚀泄漏较多,需要更换全◎部凝汽器铜管。经过多方面的调查、试验和研究,从选材、订货、检验、安装和运行等各个环节把好关,在未改动管板、未增加管子根数、使用№原循环水泵的条件下,于201010月大修时将◤黄铜管全部换成了316不锈钢管,取得了较好的效果。

二、国内外不锈钢管凝汽器使用情况

不锈钢管凝气器在欧美国家使用较多,美国早在40年代就开始试用不锈钢管⊙,1958年一台在役使用的凝汽器铜合金管寿命很短,而同机的316不锈钢管没有腐蚀,因此所有铜合金管全█部换成了316不锈钢管。至1990年,美国凝汽器用不锈钢管〖总长度超过了244km(约相当于1300300MW机组)。

国外在包括海水在内的各种冷却水中,均有使用不锈钢管的许多实例①。使用过的不锈钢品种也比国内多,不仅有奥氏体≡不锈钢,还有铁素体不锈钢和【双相不锈钢。但奥氏○体不锈钢占绝大多数。美国国际管材公司的资料表明,从1967年至1997年销售的61180km凝气器用不锈钢管材中,奥氏体不锈钢占936%,НФ3048 304L57.7%316 8316L122%317L1%AL-6XAL-6XN227%。国内不锈钢管凝汽器起步较晚,所占比↓例很小,不锈钢管凝汽器的优良性能还未被人们№普遍认识,但近两年呈加速发展势头。已有的国〖内凝汽器用不锈钢管几乎都是奥氏体不锈钢焊接管。机组功率¤从25MW-660Mw,凝汽冷却面积¤从2000m2-40470m2不等。冷却水有淡水、微咸水和咸水⌒ ,有地表水,也有地下水。

总体来讲,与铜管、钛管凝汽器相比,不锈钢管凝汽器具有♀较好的技术经济性能,受到了用户的欢■迎。

三、铜管与不锈钢管技术经●济性能比较

(一)耐腐蚀性比较

根据调查,铜管不仅普遍存在点蚀、沉积物①下腐蚀(缝隙腐蚀),而且黄铜管冲蚀、氨蚀、应力腐蚀也ㄨ很严重。不锈钢管耐冲蚀,可大幅度提高管内水流速;不锈♂钢管无氨蚀;就总体情况而言,应力腐蚀是不锈钢的主要腐蚀形态,但在㊣凝汽器工况条件下,由※于温度较低,不锈钢管一般无应力腐蚀。同其它材料】一样,不锈钢管也存在生物腐蚀。由于铜离子有杀生←作用,不锈钢管凝汽器生物繁殖的问题可能会比铜管更严重】一些,但循环冷却水中若加入有效的杀生剂,管子清洗工⊙作做得好,则生物腐蚀的矛盾也々不突出。影响缝隙腐蚀、点蚀的主要因素不仅有Cl-浓度,还有SO2等缓蚀性@离子的浓度、温度、水处理药〒剂的品种、用法、用量、不锈钢品种等等。

对电冶■公司近5年的循环冷却水质工况数据的分析表明,最高Cl-浓度是156mg/L,循环@ 冷却水出口温度大多数小于35℃,最高温度约45℃。针对□电冶公司冷却水质工况,以不发生腐蚀为主要依据做了不锈钢选材试验。根据选材试验结果,可选用316型不锈钢管作为凝气器管材。然□ 后做了冷却水工况条件下316不锈钢管与黄铜管耐蚀性能对比试验。试验表明,316不锈钢管的阻抗远大于黄铜管,说明在电冶公司循环冷却水中316不锈钢管的耐蚀性能大大好于黄铜管。

电冶公司#2机凝汽器黄铜管换成316不锈〇钢管后,从未发生过腐蚀泄漏,为机组的安全运行提供了有力的保障。

(二)传热性能▲比较

虽然316型不锈钢的导热系数仅为黄铜管的15%,但由F1不锈钢管壁厚度只◥有黄铜管的60%;(2)管壁热阻▃只占总热阻的2%~5%,管材导热系『数对总的传热效率影响很小,而管壁的污垢热阻占有很大的比例:(3)与铜合金管相比ξ,不锈钢管腐蚀产物较少,故管壁光洁,不易沾污,因此具有较高的清洁度系数和较低的流▓动阻力(4)不锈钢管堵管率较低:5

旧机组钢管换成不锈钢管ξ 后,由于阻力变小▼,冷却:流量相对提高,所以不锈钢管凝汽器总传热效果定比铜合金『管低,有时甚至还略好一点。

“凝气器流动与传热特性数值计算程序”计算N2000-1型凝汽器传热特㊣性,采用的部分参数和计算结果见表1

结果表明,在清洁度和其它条件均相同的情况下,用不锈钢管替换铜管确有可能使真空值有所◥下降。但若不锈钢管比铜管清洁度系数高5%,不锈钢管凝汽器的真空度反比黄铜管略高。如再考虑堵管率低和水量增高等因素,则真空值会更高。国外和国╳内不锈钢管凝汽器的实践也证明了不锈钢管凝汽器总传热效果不一定比铜合金管低,有时甚至还略好一点。随机∩抽取了电冶公司#22009年黄铜管凝汽器2010年不锈钢管凝汽器数据统计分析凝汽器换管前后的传热性能,在相同负◤荷、相近冷却水进口温★度、不同管材条件下凝汽器性能的比较见表22电冶公司#2机更换316不锈钢管后与采用黄铜管时凝气器性能比较从表2可见,换成不锈钢管后凝汽器端差▽降低了、真空值提高了,负荷也相应的有所增加。

影响凝气器∏真空的因素很多,能较好反映凝︻汽器本身传热性能的参数是端差。从表2可见不锈钢管端差平均值低于黄铜管1.5度,不锈钢管端差最低值低于黄铜管。这说明电冶公司#2机凝△汽器换成不锈钢管后总的传热性能提高;黄铜管在清洁的情况下传热性能略高于不锈钢管,但黄铜管腐蚀产物多,容易结垢,传●热性能因此大幅度下降,端差大幅度上升。

(三)经济性能比较

凝汽器用不锈钢管基本上都是焊接管,不仅尺寸精度高,而且价格比无缝管低。不锈钢焊接管国内外均@有生产,不同制造商的价格和质量均悬殊很大虽然316不锈钢焊接管↓每吨的价格比黄铜管高,但由于不锈钢密度比黄铜低,管壁薄,厚度只有黄铜管的60%,总〓重量约为黄铜管的56%,所以换316不锈钢焊接管的材料费用并不一定比黄铜管高,甚至有可∞能比黄铜管低。

电冶公司#2机凝◥汽器换316不锈钢管与许昌宇东换热设备有限公司合作,黄铜管由许昌公司回收,其他更换所产生的一切费用由许昌公司负担。

更重要的◆是在淡水中≡,316不锈钢管的腐蚀泄漏率大大低于黄铜管,使用寿命↘大大高于黄铜管。电冶公司#2机凝汽器黄铜管的寿命约为6.5年。机组寿命如按45年计算,换成不锈钢管后,#2机再运行25年。按照现在电冶公司不锈钢管凝汽器的状况和国外的经验,预计不再需要换管。这样可以少◢换管4次,节约换管材料和人工费用约900万元。此外,由于换成不锈钢管后腐蚀泄漏率▃会大大降低,不仅减少了停机检修时间,而且安全性能大大提高,由此带来的经济效益更加可观。

四、结论

电冶公司#2机凝汽器黄铜管全部换成了316不锈钢管后,取得了较好的效果。不锈钢管不仅比黄铜管强度高,抗振性能好,耐蚀ζ 性能强,使用寿命长,泄漏率低,而且传热效果略有提高,换管无任何费用支出,不论是『技术性能还是经济性能不锈钢管都比黄铜管好。因此,以后旧机组改造或大修换♀管时,可优先选用不锈钢管