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凝汽器換管，凝汽器維修，凝汽器增容改造
1、概述
由于凝汽器長年連續運行，銅管受到腐蝕，表面結垢，降低了傳熱效果，導致端差增大、真空降低，嚴重影響機組的經濟性。頻繁的酸洗或高壓水清洗，使銅管壁因腐蝕或沖刷而減薄。發生銅管泄漏，從而破壞凝汽器水側密封性，循環水的漏入使得凝結水質變壞，隨著泄漏加劇，致使給水、爐水及蒸汽的水汽質量惡化，當采取措施后，水質仍不能恢復正常而被迫停機。凝汽器銅管經常發生泄漏，會加速鍋爐管道腐蝕、結垢，甚至發生爆管事故。因此對凝汽器換熱管進行有計劃地更換。
2、方案研究
2.1根據對現場設備的咨詢了解確定，不改變凝汽器外殼及其它結構，只需將原銅管更換為壁厚為0.6的不銹鋼管。
2.2不銹鋼換熱管與銅管的性能比較
換熱性能對照表：
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名 稱 |
規格（㎜） |
材 質 |
總體換熱系數（W/㎡.k） |
與銅管比總體換熱系數提高% |
|
銅 管 |
1 |
HSn70-1A |
3682.413869 |
0 |
|
不銹鋼管 |
1 |
304 |
3460.327347 |
-6 |
|
不銹鋼管 |
0.7 |
304 |
3760.628476 |
2.214 |
|
不銹鋼管 |
0.6 |
304 |
3872.606729 |
5.165 |
|
不銹鋼管 |
0.5 |
304 |
3992.015968 |
8.408 |
工程特性對照表:
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管 材 |
密度t/m3 |
屈服強度MPa |
拉伸強度MPa |
延伸率 % |
彈性模量MPa |
熱脹系數10-6 |
導熱系數W/m2K |
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海軍銅管 |
8.4 |
120 |
330 |
60 |
13.3 |
18 |
100 |
|
鎳 銅 管 |
8.9 |
140 |
390 |
43 |
15.4 |
16 |
30 |
|
304/316 不銹鋼管 |
8 |
280-350 |
550-659 |
30-60 |
20 |
17 |
13 |
適應氯離子指標對照表:
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管 材 |
H68-A |
HSn70-1 |
TP304、TP304L |
TP316、TP316L |
TP317、TP317L |
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氯 離 子 ( mg/L ) |
50 |
150 |
200 |
<1000 |
<5000 |
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短期<100 |
短期<400 |
短期<500 |
不銹鋼管和銅管的抗腐蝕性能對照表:
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腐蝕種類 |
海軍黃銅管 |
鎳銅管 |
不銹鋼管 |
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一 般 腐 蝕 |
2 |
4 |
5 |
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沖 擊 腐 蝕 |
2 |
5 |
6 |
|
點蝕(運行狀態) |
4 |
5 |
4 |
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點蝕(積滯狀態) |
2 |
4 |
2 |
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高 速 沖 擊 |
3 |
5 |
6 |
|
進 口 沖 擊 |
2 |
4 |
6 |
|
蒸汽熱點腐蝕 |
2 |
4 |
6 |
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氨 蝕 |
2 |
5 |
6 |
2.3不銹鋼管的性能特點:
由于管壁采用了0.7㎜～0.5㎜的薄壁管材，提高了整體換熱性能，在相同換熱面積下，總體傳熱系數比銅管提高2.214～8.408%；由于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。不銹鋼管的彈性模量大于銅管，表明其抗拉強度好，線膨脹系數低于普通銅管，減少來自內部的應力。不銹鋼管的慣性距和振動阻尼的數值均大于銅管，所以不銹鋼管的抗振動特性在相同條件下優于銅管。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，當收熱時，由于線型曲率變化不等而自動脫落，在凝汽器的空氣冷卻去內，經常積聚一些不凝氣體，主要由氨氣、二氧化碳等，銅管對氨氣產生的腐蝕極為敏感，造成氨腐蝕，相反，不銹鋼管抗氨腐蝕能力很強。
3、更換為不銹鋼管后機組的經濟性及安全性
3.1經濟性與安全性分析
由于壁厚的減薄，管子的平均直徑增加，傳熱面積增大；通徑增大，流速減小，循環水流量必然增加；出水溫度降低，對數平均差減小；綜合作用的結果，相對真空提高，標準煤耗率降低。
隨著運行時間的增長，銅管氧化層將越來越厚，傳熱效果會越來越差，同時銅管對循環水中的雜物的吸附能力強，膠球清洗的次數多，而不銹鋼管氧化速度很慢且管壁光滑，基本不用膠球清洗，少耗電，降低了整個機組的經濟性。經濟高效，在同等換熱面積下，不銹鋼管的成本約為銅管成本的70%左右，并可直接進行換管；裝管工藝性能好，不需改變管板孔的加工公差，利于現場直接選用，特別適宜老機組的更新改造。同時，與銅管相比，不銹鋼管抗沖蝕性能好、抗氨腐蝕、耐水側沖擊、且抗振性好等特性；所有鋼管在保護氣體中1050℃高溫進行熱處理以消除焊接應力，并進行了水下氣壓試驗，壓力達1.0Mpa，10S無壓降。
不銹鋼管的熱傳導系數比銅管低，但通過減小壁厚使它們的熱傳導系數的差值縮小，由于不銹鋼管內壁比銅管更光滑，對流換熱系數比銅管高，不銹鋼管外壁比銅管光滑，凝結放熱系數比銅管高，根據多臺機組的測試和計算，壁厚為0.6mm的不銹鋼管比壁厚為1mm的銅管的總體傳熱系數高5%左右；隨著運行時間的增長，不銹鋼管的總體傳熱系數下降很緩慢，而銅管的總體傳熱系數下降速度比不銹鋼管大得多。同時，不銹鋼管比銅管更耐腐蝕，抗振性和耐磨性能好，使用壽命是銅管的三倍。從長遠考慮，使用不銹鋼管整體上提高機組的經濟性顯而易見，同時也提高了機組的安全性。
根據我們改造凝結器的經驗，對凝結器換熱管的更新改造，只要采用國內外先進的用管技術：只脹不焊，完好率達。安裝換熱管時使用先進的工器具和先進的施工工藝穿管、脹管、水壓試驗（換管工作另有說明）。凝汽器不銹鋼管更換在技術上是可行的，經濟上是合算的，安全上是可靠的。
