300MW机组凝汽器的改造.pdf

第3 3卷 第 3期 2 0 1 1年 3月 华 电 技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y V0 1 3 3 No 3 Ma r 2 01 l 3 0 0 MW 机组凝汽器 的改造 吴宝华 ， 刘慧， 刘斌 ( 国投曲靖发电有限公司， 云南 曲靖6 5 5 0 0 0 ) 摘要： 结合某电厂现场实际改造情况， 分析了凝汽器铜管发生泄漏的原因， 对选用不锈钢作为凝汽器冷却管进行了探 讨 ， 为火 电机组凝汽器的改造提供一定的参考。 关键词 ： 凝汽器 ； 铜 管 ； 不锈钢 ； 改造 ； 安全性 ； 经济性 中图分类号 ： T K 2 6 4 2 1 文献标 志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 0 5 0 0 2 0 引言 某 3 0 0MW 机组采用 N 3 0 01 6 7 5 3 8型亚临 界压力、 一次中问再热、 高中压合缸 、 双缸双排气 、 单 轴反动凝汽式汽轮机 ， 配置 N一1 7 6 5 0一 I 型单 背 压、 单壳体 、 对分双流程、 表面式凝汽器 。凝汽器主 要技术参数 ： 冷却 面积 ， 1 7 6 5 0m ； 循环水量 ， 3 7 3 0 0 m h ； 清洁系数 ， 0 8 5 ； 循环水进水 温度 ， 2 0 ； 水 阻， 2 8 ； 冷却管材 质， HS n 7 01 B F e 3 011 ； 冷 凝管 数量 ， 1 9 5 2 0 根； 冷凝管规格 ， 2 8 m m1 m m1 0 3 8 7 mm。机组 于 1 9 9 8年 2月投产后运行至今 ， 凝汽器铜管老化 、 结垢 、 腐蚀严重 ， 近几年频繁发生泄漏 ， 导致凝结水 水质长期超标 ， 严重影响机组 的安全和经济运行。 1 凝汽器铜 管发 生泄漏 的原 因 ( 1 ) 端部腐蚀。冷却水在进入管端部分时 出现 涡流 ， 使管子入 口端部分的水流速度 比其他部分要 大得多， 水流在管端部分的流动剪切应力 比管 内其 他部分大 ， 可破坏铜管的钝化膜而产生管端腐蚀。 ( 2 ) 冲刷腐蚀。由于冷却水的湍流及进入水流 的气体或沙砾等异物的冲蚀磨削作用 ， 使凝汽器铜 管表面局部 的保护膜遭到破坏。冲刷腐蚀一般发生 在流速高 、 水流流动紊乱和不断形成湍流的局部位 置上， 如凝汽器管的入口端 。 ( 3 ) 脱锌腐蚀 。凝汽器铜管在冷却水 中的脱锌 腐蚀 ， 沿管壁垂直方向侵蚀可达相当大的深度。 ( 4 ) 氨腐蚀。给水 采用氨处理后 ， 由于蒸汽 中 的氨在抽气 区发生局 部富聚且蒸 汽凝结量很小 ， 因 而在抽气区刚凝结的水滴中氨的浓度大大超过蒸汽 中的浓度 ， 若同时有溶解氧的存在， 便会在这一区域 的铜管汽侧 出现氨腐蚀。 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 92 8 ； 收稿 日期 ： 2 0 1 01 01 3 ( 5 ) 电偶腐蚀 。凝汽器中冷却管与管板所用材 料不 同， 管材与管板材料在冷却水 中的电位也不同， 所以， 在凝 汽器管 与管板之 间也存 在 电偶 腐蚀 的 可能 。 ( 6 ) 其他腐蚀。应力腐蚀 、 点蚀 、 垢下腐蚀等。 2 改造措施及方案 ( 1 ) 排管 方 式。采 用 目前较 为先 进 、 成熟 的 B D T P模块式排管对原凝汽器的排管方式进行了 优化 ， 减少 了凝汽器的汽阻 ， 使凝汽器的热负荷分配 更为均匀 ， 凝汽器无 明显的蒸汽湍流区和空气积聚 区。此外 ， 蒸 汽还可 以直接下 到热井 ， 减少了过热 度， 确保 了良好的除氧效果。经试验计算表明， 该排 管方式可使凝汽器总体传热系数 比美国热交换管凝 汽器标准( H E I ) 计算值高 1 5 3 0 ， 提高 了凝汽 器运行的经济性。 ( 2 ) 端板和管板。将端板更换为 6 5+ 4 0 m m的 T P 3 0 4+Q 2 3 5 B不锈钢复合板 ， 以增强 端板 的抗腐 蚀性能， 杜绝冷却管端 口因腐蚀而发生泄漏 ， 同时可 延长端板的使用寿命 ； 管板 由 1 0块增加为 1 2块， 并 将间距 由原来的 9 1 0 m m调整为 7 6 0 m m， 厚度 由4 0 m i l l 调整为 2 0 m m， 从 而改善冷却管 的振动特性 ， 限 制冷却管的振幅， 避免冷却管因诱振而损坏。 ( 3 ) 冷却管。将原来主冷却区的 HS n 7 01 A冷 却管改为 2 2 mm0 5 m m 的 T P 3 0 4不锈钢管 ， 外 围及空冷区的 B F e 3 011冷却管改为 2 2 mm x 0 7 mm的 T P 3 0 4不锈钢管， 2种管子均 以胀接 +亚 弧焊接的方式与端板连接。 ( 4 ) 水室。前水室采用仿弧形设计， 在方形水 室死角处增加折流板 ， 这样 ， 既利于减少水流阻力 ， 又利于防止积沙和清洗胶球 的通过。同时 ， 对凝 汽 器水室进行热喷涂金属锌涂层及涂刷 K H S一1防腐 胶处理， 以提高水室防损伤和防腐蚀能力。 第 3期 吴宝华， 等 ： 3 0 0 M W 机组凝汽器的改造 5 1 3 改造后的主要技术参数和效果 凝汽 器 改 造 后 ， 其 主 要 技 术 参 数 为 ： 型 号 ， N一1 8 6 0 01 I ； 总冷却面积 ， l 8 6 0 1 I n ； 冷却管规格， 2 2 m m 0 5ra m 0 7 m m； 冷却管材质 ， T P 3 0 4 ； 冷凝 管总数， 2 6 1 7 8根 ； 管板材 质 ， T P 3 0 4+Q 2 3 5 B； 冷却 水量 ， 3 2 0 0 0i n h ； 清洁系数 ， 0 9 ； 凝 汽器背压 ， 4 9 k P a ( 绝对压力) 。改造后 ， 凝汽器参数变化见表 1 。 表 1 凝汽器改造前、 后的经济指标对 比 、 负荷 循环水进循环水 出 排气温真空 凝汽器 日 丌J 日l MW水温度 K ：水温度 度 k P a 端差 由表 1可知 ， 改造后 凝汽器 排汽压 力降低 了 1 7 k P a ， 端差降低 了3 1 ， 凝汽器改造取得 了很好 的效果 ， 机组的经济性得到了较大的提升。 4 不锈钢管的优越性 ( 1 ) 不锈钢管强度高 ， 故可采用薄壁管 ( 铜合金 管一般选用 1 01 2 m m壁厚， 而不锈钢管一般选 用 0 5 0 7 m l n壁厚 ) ， 一般不锈钢管管壁 只有 铜 合金管的5 0 7 0 ， 故可节约大量耗材 。 ( 2 ) 不锈钢管的耐腐蚀性要高于铜合金管。不 锈钢管的抗水流 冲击 、 抗蒸汽冲蚀 、 抗氨腐蚀 、 抗冷 却水中硫化氢的腐蚀能力都 比较强。 ( 3 ) 与铜合金管相 比， 不锈钢管腐蚀产物少 ， 管 壁光洁不易结垢 ， 因此 ， 具有较高的清洁系数和较低 的流动阻力。 ( 4 ) 不锈钢管堵管率较低 ， 使用寿命长。 ( 5 ) 采用不锈钢后 ， 由于流动阻力变小 ， 冷却水 流速相对提高。 不同材质冷却管耐腐蚀性能见表 2( 表 中数字 l到 6表示耐磨 等级 ， 1最低 ， 6最高 ) ， 不锈钢 管和 铜管的物理性能见表 3 。 5 不锈钢管与铜合金管的传热性能比较 传热系数计算公式为 蕊 1 ， 0 d 2 。0 。2A d 2 式中： 口 为 内冷却 水 的对 流 换热 表 面传 热 系 数， W ( m K) ； 口 为 蒸 汽凝 结 当量 表 面传 热 系数 ， w ( i n K) ；A 为 管 壁 材 料 的 导 热 系 数 ， W ( m K) ； 。 ， d ： 分别为冷却管的外径和内径 ， i n 。 HS n 7 01铜 管 的 导 热 系 数A=1 0 8 9 W ( 1T I K)， T P 3 0 4 不锈钢管的导热系数 A：1 3 8 表 2 不同材质冷却管耐腐蚀性能 材料 帐 W ( H 1 K) ， 不锈 钢管 导热系数仅 为铜管 的 1 8 。 相关资料表明 ， 若仅考虑材质变化对传热 系数的影 响， 铜管更换为不锈钢管后传热系数将下 降 5 6 。由上式可知 ， 导热系数仅是影响管材传热系数 的因素之一。采用不锈 钢管后 ， 由于冷却管管壁厚 度可减少 3 0 5 0 ， 清洁系数可从 8 5 提高 到 9 0 ， 管内流动阻力减少使冷却水流速得以提高以 及不锈钢管堵管率低等 因素 ， 不锈钢管 的换热性能 不会 比铜管差。此外 ， 大量测试 和实际运行情况表 明， 随着运行时间的延长， 不锈钢的传热性能要优于 铜管的传热性能。因此 ， 将凝汽器冷却管更换为不 锈钢管后对换热性能的影响是非常小的。 6 结束语 综上所 述 ， 将老机组 的凝汽器冷却管更换为不 锈钢冷却管后 ， 不仅解决 了凝汽器 频繁发生泄漏的 问题 ， 提高了机组 的真空和汽水品质 ， 而且还减少 了 堵管查漏和少发电所造成 的直接经济损失 ， 每年由 此给电厂带来的经济效益非常可观。 参考文献 ： 1 何健康 ， 孙晶辉， 李维功 不锈钢管在我国凝汽器 中应用 展望 J 汽轮机技术 ， 2 0 0 2 ， 4 4 ( 5 ) ：