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冷凝器泄漏的原因及解决方案

https://www.zbgthg.com 发布日期:[ 2016年6月19日 ]

1 背景介绍

某热电公司为坑口共有三台汽轮机组,一期工程为两台6MW汽轮机组,冷凝器管材为H68黄铜,于1995年10月份投产发电;二期工程为一台25MW旧汽轮机组,2002年5月份投产发电,此前已运行时间约8年,闲置时间18年,冷凝器管材为HAI77-2铝黄铜。循环水水源为矿井水。自2002年以来,一期的两台冷凝器开始出现泄漏,每年因此被迫停机处理的次数越来越多。二期机组在安装时曾更换过大约10%腐蚀较严重的铜管,但当机组运行到2003年时也开始频繁出现泄漏。冷凝器问题严重影响了电厂的安全经济运行。为此,必须分析原因,制定解决方案。
表1 循环水补充水(矿井水)水质情况

2 原因分析

根据有关资料介绍,在选材合理和采取一般维护措施的情况下,冷凝器管的寿命应能运行15-20年。对我国部分机组的不完全统计,冷凝器管的实际应用寿命在10-15年之间的较多。而本公司的三台冷凝器的实际寿命为10年左右,原因在于循环水的水质相当恶劣。 

某热电公司循环水补充水源为矿井水,正常运行时浓缩为1.8-2.2之间,循环水水质情况及运行参数见表2。
表2 循环水质情况及循环水运行参数

凝汽器管材的选型,主要考虑管材的耐腐蚀性,目前我国关于凝汽器管材选型最新的标准是原水电部1999年发布的《火力发电厂凝汽器管材导则》,其内容如表3。  
表3 《火力发电厂凝汽管材导则》

从表2可以看出,该水质极为恶劣,属强烈腐蚀型水质。按照我国的冷凝器管材选型导则,无论是一期机组还是二期机组,铜管的材质都不符合导则的要求。从抽管检查的情况看,铜管内壁有较普遍的蓝绿色铜锈,在局部发生点蚀穿孔。

由以上分析可以看出,循环水质的恶劣和铜管的材质档次低是造成腐蚀泄漏的原因。要从根本上解决问题,只有进行换管改造,使用适合当前水质的管材。 

需要指出的是,H68黄铜能在这样的水质中运行8年之久已经是比较成功的,这得力于循环水中投加的水质稳定剂起到了良好的缓蚀作用。

3 改造方案的确定

3.1 材质的确定

本次改造参考的管材选择依据一个是原水电部1999年发布的《火力发电厂凝汽器管材导则》,另外一个是美国关于冷凝器不锈钢管的选型标准,其内容如表4。 
表4 美国关于冷凝器不锈钢管的选型标准

根据以上表2和表3两个导则可以看出,比较适合当前水质的材质集中在两种材料上:一是HA177—2型铝黄铜,二是T317型不锈钢。对比分析两种材料,最后决定采用T317型不锈钢,其理由是与铝黄铜相比,不锈钢具有以下优点:

(1)两者的使用寿命比较。有资料证明,对目前我国所应用的铜管进行的统计结果是,铜管的平均使用寿命是10年左右,我厂的应用情况是在加入铜缓蚀剂的情况下到目前为止运行了8年。而不锈钢如果选型合适可以在不进行任何缓蚀剂处理的情况下使用20年以上;我厂的给水是采用加氨处理的,铜和氨可以发生反应,因而可造成铜管的腐蚀,采用T317型不锈钢可避免该腐蚀。

(2)从一些学术资料上可以了解到,尽管水电部的《火力发电厂凝汽器管材导则》上推荐采用HA177—2型铝黄铜,但在很多电厂的实际应用中,HA177—2型铝黄铜还是出现了问题,主要是冲击腐蚀和点蚀的问题。我厂循环水质不稳定,时常出现杂质含量较高的情况,水流速度又比较高,存在潜在的冲击腐蚀危险。关于点蚀的问题,我们3#机凝汽器中的旧铜管为HA177—2型铝黄铜管,发现已有很多根出现了不同程度的点蚀,这和有的资料上所介绍的情况很吻合。

(3)铜管在应用中对运行维护有较高的要求,比如在运行初期要进行预膜处理,定期投加铜缓蚀剂,不能使用硬质胶球等。而不锈钢不存在这些问题,它的硬度较大,表面象镜面一样光滑,因此不易于附着垢类,若再配合运行胶球,能够把真空维护的更好。

(4)最新的资料显示,不锈钢管具有着更好的性能价格比,所以目前不锈钢凝汽器的应用愈来愈普遍,在美国不锈钢凝汽器已占到凝汽器总数的42%。目前我国新建的电厂凝汽器用不锈钢的也愈来愈多。

3.2 管壁的厚度确定

由于TP317型不锈钢管板材目前尚需进口,价格较贵,因此在确定管壁的厚度时应坚持在满足要求的情况下尽量选用薄壁的原则。不锈钢管壁的厚度可以做到0.7mm甚至是0.5mm,但当管壁的厚度低于0.7mm时,在旧管板上胀接安装时存在较大的风险,因此综合考虑选择0.7mm的壁厚是合适的。

3.3 不锈钢管存在的缺点

(1)不锈钢的导热系数要低6%左右,但由于不锈钢管的厚度仅为0.7mm,而铜管厚度为1.0mm,因在实际运行中看不出两者之间导热存在差异。

(2)不锈钢和铜管相比,工程造价较高。特别是本项目选用的TP317型不锈钢是进口产品,若单从钢材的单价上看,是较好铜管的1.5倍左右,但由于不锈钢管的厚度仅为0.7mm,故整个工程造价只比采用1.0mm铜管来改造高出20%-30%左右。

4 改造的实施

尽管从以上论证来看,采用不锈钢改造有很多的优点,但考虑到目前国内尚无应用TP317型不锈钢冷凝器的先例,另外国内外也确定存在因不锈钢管选材不当,而导致凝汽器在数月之内报废的案例,因此本项目在实施过程中采取了慎重的态度,确定先在一台小冷凝器上进行试验,试验可行后再全面实施。

第一台改造的是2#冷凝器,2003年11月底改造完成,同时对胶球清洗系统进行了改造,在冷凝器投入使用后胶球清洗也正常每周投用一次。改造后的冷凝器运行真空效果良好,三个月后打开冷凝器手孔检查,发现钢管和新安装时一样光洁。改造取得阶段性成功,决定继续在另一台小冷凝器上进行改造。2004年3月份1#冷凝器改造完成。2004年5月底对两台改造过的冷凝器进行检查,钢管没有变化,改造效果令人满意。2004年6月份3#冷凝器改造完成。

5 运行效果

改造完成四年多的时间证明改造十分成功。从外观看,凝汽器钢管光洁,胀口均匀,严密。与管板结合紧密。同比改造前,换热效果显著提高。真空得到改善,特别是度过夏季7,8,9三个月时三台机真空都在92kpa以上。更换钢管前后数据比较:

1#机4-9月份同比2003年蒸汽压力提高了0.03mpa(3.35-3.38mpa),蒸汽温度提高了2℃;凝汽器真空提高了2.47kpa(89.8-92.27kpa),端差降低了8.48℃(14.94-6.46℃)汽耗降低了0.36kg/kwh(5.28-4.92kg/kwh)。

按0.36×6000=2160,2160÷4.92=439kw/h;每天多发10536kw/h;2#机1-11月份同比去年蒸汽压力提高了0.05mpa(3.33-3.38mpa),蒸汽温度提高了2℃;凝汽器真空提高了1.7kpa(92.2-93.9kpa),端差降低了2.69℃(9.83-7.14℃)汽耗降低了0.17kg/kwh(4.97-4.8kg/kwh);

按0.17×6000=1020;1020÷4.8=212.5kw/h;每天多发5100kw/h;3#机6-11月份同比去年蒸汽压力提高了0.02mpa(3.38-3.4mpa),蒸汽温度提高了0.1℃;凝汽器真空提高了1.83kpa(90.44-92.27kpa),端差降低了8.48℃(9.55-5.77℃)汽耗降低了0.3kg/kwh(4.66-4.36kg/kwh);

按0.3×25000=7500,7500÷4.36=1720kw/h;每天多发41284.4kw/h;合计每天多发56920.4kwh。

6 运行管理中的注意事项

6.1 胶球清洗系统的投用

一星期至少两次运行胶球清洗,使得凝汽器钢管清洁度得到长期保持,保证收球率在95%以上,提高了凝汽器换热效果。

6.2 努力降低循环水中悬浮物

矿井水的特点是悬浮杂质多,在进入水塔前,必须进行适当的预处理,比如沉淀,混凝处理,石英砂过滤等措施。本厂采用的措施是无阀滤池过滤,效果良好。

6.3 合理使用水质稳定剂

主要包括缓蚀阻垢剂和杀菌剂。定期向循环水池添加杀菌剂,杀灭水中的微生物和菌类,利于保持较好的循环水水质。

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