1、凝汽器冷卻水管管材類型、性凝汽器冷卻水管管材類型、性能特點及應用能特點及應用 v凝汽器是凝汽式或抽汽凝汽式汽輪發電機組的重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。凝汽器的運行情況的優劣直接影響要輔機設備。凝汽器的運行情況的優劣直接影響到整個機組的正常運行。作為凝汽器的主要傳熱到整個機組的正常運行。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。部件冷卻水管的材質選擇，顯得尤為重要。v凝汽器冷卻水管管材選擇應遵循在采用一般維護凝汽器冷卻水管管材選擇應遵循在采用一般維護措施的條件下，冷卻水管應不出現嚴重的腐蝕、措施的條件下，冷卻水管應不出現嚴重的腐蝕、泄漏，盡量延長凝汽器使

2、用壽命為原則。泄漏，盡量延長凝汽器使用壽命為原則。v首先討論冷卻水管腐蝕、泄漏的機理。首先討論冷卻水管腐蝕、泄漏的機理。v第一，脹口不嚴密或長期運行導致脹口破裂。第一，脹口不嚴密或長期運行導致脹口破裂。v第二，汽流對冷卻水管束的沖刷、振動和腐蝕。第二，汽流對冷卻水管束的沖刷、振動和腐蝕。v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。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，如在凝汽器的空氣冷卻區內，由于積聚了一些不凝結氣

3、體，如氨氣、氧氣、二氧化碳等，對管子進行腐蝕。氨氣、氧氣、二氧化碳等，對管子進行腐蝕。v在凝汽器汽側，容易出現在凝汽器的上部，濕蒸汽對管外壁在凝汽器汽側，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；由于的沖刷；排汽夾帶水滴高速通過管束引起管子的振動；由于疏水排放位置選擇不合理，造成的管子的沖刷。疏水排放位置選擇不合理，造成的管子的沖刷。v目前，國內主要采用的兩種凝汽器冷卻水管：目前，國內主要采用的兩種凝汽器冷卻水管：銅管和不銹鋼銅管和不銹鋼管管。以下從材料性能、脹管方式和傳熱效果和經濟性等方面。以下從材料性能、脹管方式和傳熱效果和經濟性等方面對上述兩種

4、材質做詳細地比較。對上述兩種材質做詳細地比較。 v1材料性能材料性能v國內外常用的銅管和不銹鋼管的化學成分、物理和機械性國內外常用的銅管和不銹鋼管的化學成分、物理和機械性能見下表能見下表1和表和表2?？梢钥闯??？梢钥闯?不銹鋼管從材料性能上有以不銹鋼管從材料性能上有以下幾個優點：下幾個優點：v1）不銹鋼管材料的強度大于銅管，從而提高冷卻水管在）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。運行過程中對汽側的高速蒸汽及水滴的抗沖擊能力。v2）不銹鋼管的彈性模量大于銅管，表明其抗拉強度好，）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

5、通銅管，減少來自內部的應力。線膨脹系數低于普通銅管，減少來自內部的應力。v3）由于不銹鋼管的慣性矩和振動阻尼的數值均大于銅管，）由于不銹鋼管的慣性矩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。所以不銹鋼管的抗振動特性在相同條件下優于銅管。v4）不銹鋼管抗結垢能力強，因為污垢層與不銹鋼的熱脹）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，當受熱時，由于線型曲率變化不等而自動系數差別很大，當受熱時，由于線型曲率變化不等而自動脫落。脫落。v5）在凝汽器的空氣冷卻區內，經常積聚一些不凝氣體，）在凝汽器的空氣冷卻區內，經常積聚一些不凝氣體，主要由氨氣、二氧化碳

6、等，銅管對氨氣產生的腐蝕極為敏主要由氨氣、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。感，造成氨腐蝕。相反，不銹鋼管抗氨腐蝕能力很強。 v 2傳熱效果傳熱效果v表面式凝汽器的傳熱過程如下：冷卻水管外表面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及管內冷卻水的對流換熱。當凝汽器冷卻水管采用銅管時（以用銅管時（以HSn-1A為例為例)，其導熱系數為，其導熱系數為100w/m.k，管內冷卻水流速最高為，管內冷卻水流速最高為2.0m/s

7、；而采；而采用不銹鋼管時，其導熱系數為用不銹鋼管時，其導熱系數為12w/m.k 。雖然銅。雖然銅管的導熱系數比不銹鋼管大，但根據美國傳熱學管的導熱系數比不銹鋼管大，但根據美國傳熱學會（會（HEI）標準）標準表面式蒸汽凝汽器表面式蒸汽凝汽器中規定的中規定的總體傳熱系數為總體傳熱系數為vK=K03tm,k0=C1 (Vw)1/2v式中：式中：k0為基本傳熱系數，為基本傳熱系數，C1為結構系數，為結構系數， 3為為清潔系數，清潔系數， t為冷卻水溫度系數，為冷卻水溫度系數， m為管材及壁為管材及壁厚修正系數。厚修正系數。從上述公式可以看出，由于管壁熱阻僅占整個熱阻從上述公式可以看出，由于管壁熱阻僅占

8、整個熱阻的一部分，并且由于不銹鋼管壁光潔度好，清潔的一部分，并且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系數高，水垢厚度薄，而且不銹鋼管內冷卻水流速最高可達速最高可達3.5m/s，設計流速一般取值為，設計流速一般取值為2.22.3m/s。所以，采用不銹鋼管的凝汽器的總。所以，采用不銹鋼管的凝汽器的總體傳熱系數比銅管凝汽器低體傳熱系數比銅管凝汽器低10%左右，在循環水左右，在循環水量相同的情況下，不銹鋼管凝汽器的換熱面積比量相同的情況下，不銹鋼管凝汽器的換熱面積比銅管凝汽器大。銅管凝汽器大。v3脹管方式脹管方式v通常不銹鋼管凝汽器的管板材料選用碳鋼通常不銹鋼管凝汽器

9、的管板材料選用碳鋼+不銹鋼復合不銹鋼復合板，不銹鋼管與端板之間采用脹接和焊接的連接方式；而板，不銹鋼管與端板之間采用脹接和焊接的連接方式；而銅管凝汽器的端板采用碳鋼材料，銅管與端板僅采用脹接銅管凝汽器的端板采用碳鋼材料，銅管與端板僅采用脹接的連接方式。兩種連接方式如下圖所示。的連接方式。兩種連接方式如下圖所示。由于銅管的強度低，所以脹管率只能達到由于銅管的強度低，所以脹管率只能達到68%。而。而不銹鋼管的脹管率可以達到不銹鋼管的脹管率可以達到10%，而且采用脹焊的，而且采用脹焊的工藝，可以保證管道端部無泄漏。根據上安電廠的工藝，可以保證管道端部無泄漏。根據上安電廠的運行經驗，自運行經驗，自19

10、89年投運以來，采用不銹鋼管的凝年投運以來，采用不銹鋼管的凝汽器從未發生過冷卻水管因腐蝕產生的泄漏。汽器從未發生過冷卻水管因腐蝕產生的泄漏。 v4經濟性比較經濟性比較v凝汽器冷卻水管采用銅管時凝汽器冷卻水管采用銅管時(以以HSn-1A為例為例)，通常管子規格為通常管子規格為 25 1。而采用不銹鋼管時，由。而采用不銹鋼管時，由于不銹鋼的強度高，通常選用于不銹鋼的強度高，通常選用 25 0.7的管道。的管道。通常在凝汽器循環水量相同的條件下，不銹鋼管通常在凝汽器循環水量相同的條件下，不銹鋼管凝汽器的設計面積比銅管凝汽器的換熱面積大凝汽器的設計面積比銅管凝汽器的換熱面積大57%。但是，由于不銹鋼管壁薄，所以不銹鋼。但是，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。價格相差甚微。綜上所述