在電廠凝汽器中的應(yīng)用

凝汽器是汽輪發(fā)電機(jī)組的重要輔助設(shè)備之一，凝汽器的運(yùn)行直接影響機(jī)組。冷凝器一般由頸、殼、水室、管束、管板、支撐桿、蒸汽擋板、空冷區(qū)、熱井等組成。它與真空度和傳熱效率有關(guān)，它的主要傳熱部件——換熱管是冷凝器中最重要的部件。換熱管的選擇對冷凝器的性能影響很大，是冷凝器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。，對整機(jī)能效有重要影響，對整個(gè)電廠的安全運(yùn)行具有重要意義。最近幾年，由于環(huán)境的破壞和不斷惡化，冷卻水的水質(zhì)越來越差，循環(huán)水中的懸浮物、氯離子、硫離子越來越多，對冷凝器冷卻管道的要求也越來越高和更高。超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用量越來越大，但超薄壁不銹鋼焊接鋼管由于壁厚較?。?.@ >3-0.@>7mm)。隨著設(shè)備向輕量化、高能效方向發(fā)展，以及焊接技術(shù)和檢測手段的不斷成熟，超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用將越來越廣泛。冷卻水的水質(zhì)越來越差，循環(huán)水中的懸浮物、氯離子、硫離子越來越多，對冷凝器冷卻管的要求也越來越高。超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用量越來越大，但超薄壁不銹鋼焊接鋼管由于壁厚較?。?.@ >3-0.@>7mm)。隨著設(shè)備向輕量化、高能效方向發(fā)展，以及焊接技術(shù)和檢測手段的不斷成熟，超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用將越來越廣泛。冷卻水的水質(zhì)越來越差，循環(huán)水中的懸浮物、氯離子、硫離子越來越多，對冷凝器冷卻管的要求也越來越高。超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用量越來越大，但超薄壁不銹鋼焊接鋼管由于壁厚較薄（0.@ >3-0.@>7mm)。隨著設(shè)備向輕量化、高能效方向發(fā)展，以及焊接技術(shù)和檢測手段的不斷成熟，超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用將越來越廣泛。循環(huán)水中的硫離子不斷增加，對冷凝器冷卻管的要求也越來越高。超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用量越來越大，但超薄壁不銹鋼焊接鋼管由于壁厚較薄（0.@ >3-0.@>7mm)。隨著設(shè)備向輕量化、高能效方向發(fā)展，以及焊接技術(shù)和檢測手段的不斷成熟，超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用將越來越廣泛。循環(huán)水中的硫離子不斷增加，對冷凝器冷卻管的要求也越來越高。超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用量越來越大，但超薄壁不銹鋼焊接鋼管由于壁厚較?。?.@ >3-0.@>7mm)。隨著設(shè)備向輕量化、高能效方向發(fā)展，以及焊接技術(shù)和檢測手段的不斷成熟，超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用將越來越廣泛。但超薄壁不銹鋼焊接鋼管由于壁厚較薄（0.@>3-0.@>7mm），在一定程度上限制了其使用。隨著設(shè)備向輕量化、高能效方向發(fā)展，以及焊接技術(shù)和檢測手段的不斷成熟，超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用將越來越廣泛。但超薄壁不銹鋼焊接鋼管由于壁厚較薄（0.@>3-0.@>7mm），在一定程度上限制了其使用。隨著設(shè)備向輕量化、高能效方向發(fā)展，以及焊接技術(shù)和檢測手段的不斷成熟，超薄壁不銹鋼焊接鋼管的使用將越來越廣泛。

1 電廠凝汽器管道使用概述

冷凝器換熱管的選擇主要考慮其優(yōu)良的傳熱性能，良好的耐腐蝕性、耐沖刷性和耐磨性，以及良好的強(qiáng)度和剛度，更經(jīng)濟(jì)和良好的加工。表現(xiàn)。

不同材質(zhì)的換熱管有其適用范圍和工藝。條件也不同。表1是對不同材質(zhì)管道優(yōu)缺點(diǎn)的分析，可作為冷凝器管道選擇的參考。

表1 不同材質(zhì)管材優(yōu)缺點(diǎn)分析

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近海地區(qū)電廠的凝汽器一般采用黃銅管、白銅管等不同類型的銅合金管。其中，白銅管為Cu-Ni合金，其耐腐蝕性能優(yōu)于黃銅，Ni的熱力學(xué)穩(wěn)定性與黃銅相近。Cu與Cu接近，實(shí)際綜合耐腐蝕性強(qiáng)于Cu。Ni在水或空氣中會(huì)在表面產(chǎn)生一層納米級的表面膜，致密、穩(wěn)定、自愈。在稀酸、稀堿介質(zhì)中不易發(fā)生腐蝕，但銅管表面一旦有附著物，就會(huì)發(fā)生缺氧，發(fā)生點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕具有自催化性和潛伏性，造成的損害會(huì)非常大。海水回流、腐蝕、

表2 冷凝器常用不銹鋼焊管適用水質(zhì)

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銅合金管在靜態(tài)液體介質(zhì)中的腐蝕主要是點(diǎn)腐蝕，而在流動(dòng)介質(zhì)中則發(fā)生沖蝕。在流動(dòng)的介質(zhì)中，物質(zhì)的透過率增大，腐蝕界面的擴(kuò)散距離減小，沖刷對白銅表面起保護(hù)作用的腐蝕產(chǎn)物的破壞作用使沖刷腐蝕速率遠(yuǎn)大于靜態(tài)條件下的腐蝕。當(dāng)冷凝器停用，不放水時(shí)，硫酸鹽厭氧菌因缺氧而發(fā)生厭氧分解，產(chǎn)生S2-和嚴(yán)重的點(diǎn)蝕。越嚴(yán)重，同時(shí)可以推斷，當(dāng)B30管材表面不潔或有腐蝕坑時(shí)，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)會(huì)繼續(xù)存在并加劇點(diǎn)蝕。由于銅合金管抗水污染能力弱，使用維護(hù)工作量大，銅合金管的應(yīng)用市場主要局限于內(nèi)陸地區(qū)的清潔水域。近年來，大部分不銹鋼焊管已被使用。在不同的水質(zhì)條件下，選用的不銹鋼材料也不同。表2為冷凝器常用不銹鋼焊管的水質(zhì)。在高濃度氧飽和水中存在點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。鈦及鈦合金焊管用于要求高、環(huán)境惡劣的領(lǐng)域。由于銅合金管抗水污染能力弱，使用維護(hù)工作量大，銅合金管的應(yīng)用市場主要局限于內(nèi)陸地區(qū)的清潔水域。近年來，大部分不銹鋼焊管已被使用。在不同的水質(zhì)條件下，選用的不銹鋼材料也不同。表2為冷凝器常用不銹鋼焊管的水質(zhì)。在高濃度氧飽和水中存在點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。鈦及鈦合金焊管用于要求高、環(huán)境惡劣的領(lǐng)域。由于銅合金管抗水污染能力弱，使用維護(hù)工作量大，銅合金管的應(yīng)用市場主要局限于內(nèi)陸地區(qū)的清潔水域。近年來，大部分不銹鋼焊管已被使用。在不同的水質(zhì)條件下，選用的不銹鋼材料也不同。表2為冷凝器常用不銹鋼焊管的水質(zhì)。在高濃度氧飽和水中存在點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。鈦及鈦合金焊管用于要求高、環(huán)境惡劣的領(lǐng)域。銅合金管的應(yīng)用市場主要限于內(nèi)陸地區(qū)的清潔水域。近年來，大部分不銹鋼焊管已被使用。在不同的水質(zhì)條件下，選用的不銹鋼材料也不同。表2為冷凝器常用不銹鋼焊管的水質(zhì)。在高濃度氧飽和水中存在點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。鈦及鈦合金焊管用于要求高、環(huán)境惡劣的領(lǐng)域。銅合金管的應(yīng)用市場主要限于內(nèi)陸地區(qū)的清潔水域。近年來，大部分不銹鋼焊管已被使用。在不同的水質(zhì)條件下，選用的不銹鋼材料也不同。表2為冷凝器常用不銹鋼焊管的水質(zhì)。在高濃度氧飽和水中存在點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。鈦及鈦合金焊管用于要求高、環(huán)境惡劣的領(lǐng)域。在高濃度氧飽和水中存在點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。鈦及鈦合金焊管用于要求高、環(huán)境惡劣的領(lǐng)域。在高濃度氧飽和水中存在點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。鈦及鈦合金焊管用于要求高、環(huán)境惡劣的領(lǐng)域。

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圖1 標(biāo)準(zhǔn)級不銹鋼在不同氯化物濃度下的氧飽和度

以及水中點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)

近年來，在內(nèi)陸地區(qū)，由于多處水體污染或節(jié)水原因，電廠循環(huán)冷卻水的濃縮比有了很大提高，很多電廠換熱器的冷卻水水質(zhì)都出現(xiàn)了下降。變得越來越糟。換熱管的耐腐蝕性也提出了更高的要求。與銅合金管相比，不銹鋼管具有更好的抗水污染和耐沖刷性能，從單位長度的價(jià)格比可以看出，與銅鎳合金管相比，不銹鋼管具有價(jià)格優(yōu)勢和明顯的競爭優(yōu)勢。

2 超薄壁不銹鋼焊管在冷凝器中的應(yīng)用

隨著薄壁盤繞焊管技術(shù)的發(fā)展和成熟，不銹鋼焊接管在國內(nèi)冷凝器中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，國內(nèi)外在新電廠和老電廠凝汽器改造中大量采用不銹鋼焊接管，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)和良好的效果。

2015年，佛山市利亞羅吉管業(yè)有限公司簽訂了80億歐元（合560億元人民幣）的高效燃?xì)怆姀S和風(fēng)電項(xiàng)目合同，使埃及的發(fā)電能力達(dá)到以現(xiàn)有裝機(jī)容量為準(zhǔn)。增加50%以上。根據(jù)項(xiàng)目計(jì)劃，0.4@>4GW將在2017年夏季前并網(wǎng)，10.4@>4GW總電量將在融資后38個(gè)月內(nèi)全面并網(wǎng)。完成并收到預(yù)付款。建成后，項(xiàng)目內(nèi)的三個(gè)電廠將成為世界上發(fā)電量最大的電廠。本項(xiàng)目四臺(tái)冷凝器的管道均為壁厚0.@>4mm的超薄壁不銹鋼焊管，管道數(shù)量約為120,000根。, 所有管道都已通過，水壓試驗(yàn)已完成。是全球首家在電廠大量使用0.@>4mm超薄壁不銹鋼焊管的公司。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行情況，未來大部分企業(yè)都會(huì)考慮借鑒西門子的成功經(jīng)驗(yàn)，在冷凝器中采用超薄壁不銹鋼焊管。

由于不銹鋼焊管具有良好的耐沖刷性，可以抵抗高速蒸汽與水滴的沖擊和碰撞，而銅合金管在水流的沖擊下會(huì)損壞，局部保護(hù)膜會(huì)失去腐蝕。電阻，它會(huì)受到硫化物和多硫化物的影響。因此，銅合金會(huì)很快腐蝕穿孔，而不銹鋼管由于自身的特性，可以有效避免沖擊腐蝕和硫化物腐蝕。

超薄壁不銹鋼焊管在電廠凝汽器中大規(guī)模應(yīng)用的主要優(yōu)點(diǎn)如下。

0.8@>傳熱性能

不銹鋼焊管由冷軋不銹鋼帶制成。經(jīng)過成型、焊接、熱處理等，制成光潔度高的焊管。表面潤滑性低，不形成水膜，傳熱能力穩(wěn)定。隨著快速發(fā)展，焊縫的質(zhì)量和強(qiáng)度在技術(shù)上得到了保證。通過減小管道壁厚，可以進(jìn)一步提高和增強(qiáng)蒸汽與管道外壁的熱交換效果。由于管內(nèi)臟污層的熱膨脹系數(shù)與不銹鋼有很大不同，受熱時(shí)會(huì)因直線曲率的不均等變化而自動(dòng)脫落。因此，不銹鋼焊管具有很強(qiáng)的抗結(jié)垢能力。雖然銅合金管的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于不銹鋼管，但不銹鋼焊管的壁光潔度好，清潔度好，清潔系數(shù)高，氧化皮厚度小，管內(nèi)流速大。合金管大致相當(dāng)，提高了冷凝器的運(yùn)行效率，提高了運(yùn)行效率。

0.9@>管束振動(dòng)

冷凝器采用超薄壁不銹鋼焊管，需考慮設(shè)備振動(dòng)和水沖擊對管道強(qiáng)度和安全性的影響。采用超薄壁不銹鋼焊管代替銅合金管。由于管壁變薄和比重降低，冷凝器設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮管子的最大跨距值，以防止蒸汽流量對管束的影響。. 管束最大跨距值根據(jù)美國HEI標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于防止蒸汽引起的振動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)公式確定。采用超薄壁不銹鋼焊管，

3）耐腐蝕

在流動(dòng)的介質(zhì)環(huán)境中，白銅管對流量的增加最為敏感，容易發(fā)生沖擊腐蝕，而不銹鋼由于其鈍化膜，對沖擊腐蝕的敏感性很低。但在含有大量沙石等雜質(zhì)的流動(dòng)介質(zhì)中，由于不銹鋼的鈍化膜受到?jīng)_擊破壞，容易發(fā)生腐蝕，但其耐腐蝕性仍比白銅強(qiáng)，可有效降低冷凝器因腐蝕和泄漏造成的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)瑞陽電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，使用銅合金管運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)凝汽器腐蝕漏水造成的經(jīng)濟(jì)損失每年超過400萬元，

4）具有經(jīng)濟(jì)意義

在傳統(tǒng)的電廠凝汽器設(shè)備中，常采用銅合金管作為換熱管。但銅合金管與不銹鋼管相比，壁厚較厚，考慮到腐蝕問題，壁厚達(dá)到超薄壁不銹鋼焊管。單位成本是銅合金管的2倍以上，單位成本高。除了銅合金管的熱交換效率高外，基本沒有其他優(yōu)點(diǎn)。不銹鋼管的耐腐蝕性能遠(yuǎn)高于銅合金管304奧氏體薄壁不銹鋼管電化學(xué)腐蝕原因分析，因此壁厚可以更薄。在一定程度上可以彌補(bǔ)不銹鋼管的熱交換效率。因此，超薄壁不銹鋼焊管的單位成本較低，

3 超薄壁不銹鋼焊管的應(yīng)用趨勢

冷凝器是電廠的重要輔助設(shè)備。以330MW機(jī)組的冷凝器為例，其管束由約20000根冷卻管組成。隨著電力需求和節(jié)能降耗政策的要求，為加大節(jié)能降耗力度，目前國內(nèi)外發(fā)電企業(yè)普遍對老舊汽輪機(jī)進(jìn)行現(xiàn)代化改造，尤其是與冷端系統(tǒng)密切相關(guān)的凝汽器和冷卻塔. 、橡皮球清洗、循環(huán)水泵等設(shè)備，可降低汽輪機(jī)排氣壓力，提高機(jī)組真空度，提高產(chǎn)量，提高機(jī)組功率，不耗煤，節(jié)能潛力大。在管子嚴(yán)重?fù)p壞的情況下，保持冷凝器面積不變，外殼不變304奧氏體薄壁不銹鋼管電化學(xué)腐蝕原因分析，直接用超薄壁不銹鋼焊管代替銅合金管。由于不銹鋼管優(yōu)異的耐腐蝕性和耐磨性，冷凝器改造效果顯著，應(yīng)用趨勢將越來越廣泛。

不銹鋼管本身的高耐腐蝕性和耐磨性，減少了堵管和換管的次數(shù)，縮短了機(jī)組的停機(jī)時(shí)間。降低了系統(tǒng)的腐蝕速率，減少了電化學(xué)防腐處理設(shè)備，降低了設(shè)備成本。在冷卻面積相同的情況下，超薄壁不銹鋼焊管的優(yōu)勢越來越明顯。所用材料比銅合金管少，設(shè)備成本降低，而且耐沖刷、耐腐蝕和機(jī)械性能好，越來越多的電廠開始直接使用不銹鋼管和超薄壁不銹鋼焊管冷凝器。

未來，在使用淡水、微咸水、海水，包括城市污水作為循環(huán)水的電廠中，將有更多的冷凝器采用超薄壁不銹鋼焊管，并使用超薄冷凝器用壁不銹鋼焊管將具有廣闊的前景。（謝毅、李昌毅）

本文節(jié)選自本報(bào)2017年第42期B14部分，如想了解更多相關(guān)行業(yè)及技術(shù)信息，請關(guān)注本報(bào)A、B各期內(nèi)容，或登錄在本報(bào)的手機(jī)APP客戶中。終端，或報(bào)紙網(wǎng)站的新地址：閱讀電子通訊全文。請注明出處。

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