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凝汽器是凝汽式或抽汽凝汽式汽輪發電機組的重要輔機設備,凝汽器的運行情況直接影響到整個機組的正常運行。凝汽器設備的運行質量對汽水品質及整個電廠的安全運行影響很大,對投資和運行維護費用的影響也是可觀的。凝汽器管的泄漏是引起鍋爐爆管和蒸汽品質惡化的主要原因之一,如果發生泄漏而未能采取有效補救措施時,則會造成更加嚴重的后果。從經濟性上看,某電廠200MW機組凝汽器運行才34個月,由于腐蝕嚴重,造成銅管大面積泄漏,無法維持運行,不得不全部換管,管材費用達200萬元。作為凝汽器的主要傳熱部件冷卻水管的材質選擇,顯得尤為重要。針對目前項目溝通上涉及的問題,我們在此分析一下常用的銅管和不銹鋼管之間的區別。
首先明確冷卻水管的工作環境。在凝汽器水側,管子端部可能會含有氣泡和水中雜質顆粒對管道內壁進行沖刷;并且管子內壁產生結垢導致的垢下腐蝕。在凝汽器的空氣冷卻區內,由于積聚了一些不凝結氣體,如氨氣、氧氣、二氧化碳等,對管子進行腐蝕。在凝汽器汽側,容易出現在凝汽器的上部,濕蒸汽對管外壁的沖刷,排汽夾帶水滴高速通過管束引起管子的振動,造成的管子的沖刷。
那么銅管和不銹鋼管主要有哪些差異呢?
1.材料性能
不銹鋼管從材料性能上有以下幾個優點:
(1)不銹鋼管材料的強度大于銅管,從而提高冷卻水管在運行過程中對汽側的高速蒸汽及水滴的抗沖擊能力。
(2)不銹鋼管膨脹系數低于普通銅管,可以減少來自內部的應力。
(3)不銹鋼管抗結垢能力強,因為污垢層與不銹鋼的熱脹系數差別很大,在冷熱交替的過程中,垢污會有不同程度的自動脫落。
(4)在凝汽器的空氣冷卻區內,經常積聚一些不凝氣體,造成腐蝕。相反,不銹鋼管抗腐蝕能力很強。不銹鋼管道的使用壽命明顯要比銅管長很多,更換一套凝汽器冷卻水管道也是一筆不小的費用。
2.傳熱效果
表面式凝汽器的傳熱過程如下:
冷卻水管外表面的蒸汽凝結換熱,通過管壁及污垢層的導熱,以及管內冷卻水的對流換熱。當凝汽器冷卻水管采用銅管時,其導熱系數約為100w/m.k,而采用不銹鋼管時,其導熱系數為12w/m.k。但是由于不銹鋼管壁光潔度好,清潔系數高,水垢厚度薄,而且不銹鋼管內冷卻水流速要比銅管高。但總的來說,銅管的導熱能力要比不銹鋼管道強。
3.經濟性比較
凝汽器冷卻水管采用銅管時,通常管子規格為?25?1。而采用不銹鋼管時,由于不銹鋼的強度高,通常選用?25?0.7的管道。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,隨著不銹鋼管產量增大和管道焊接技術的成熟,不銹鋼管管材的價格與銅管的差距逐步縮小。所以,從總的初投資來說,采用不銹鋼管凝汽器和銅管凝汽器的價格相差甚微。
綜上所述,冷卻水管強度高,抗沖擊、抗腐蝕能力強,脹管泄漏率低等特點,銅管換熱效率高,基礎投資小,市場占有率高,所以市場上對不銹鋼管道的接受還需要進一步的實踐檢驗。
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