630MW汽轮机凝汽器换管改造
应用制冷装置提高630MW汽轮机组凝汽器的线MW机组凝汽器换管改造后性能及经济性分析
2019年 2 月n m i tJournal of Green Science and Technology第 4 期630 M W 汽轮机凝汽器换管改造茆亚平(江苏国信杨州发电有限责任公司，江 苏 扬 州 225001)摘 要 ：针 对 某 公 司 # 1 机 凝 汽 器 铜 管 易 泄 漏 的 问 题 ，通 过 对 凝 汽 器 铜 管 的 状 态 评 估 ，经 不 镑 钢 管 与 黄 铜 管 的 耐 腐 蚀 性 、传 热 性 能 及 管 道 布 置 、管 径 的 选 择 ，最 终 确 定 将 凝 汽 器 铜 管 全 部 改 为 不 锈 钢 管 ，改 造 的 机 组 投 运 后 ，根 据 凝 汽 器 的 运 行 数 据 比 较 分 析 ，超 越 了 原 来 凝 汽 器 的 传 热 效 果 ，取 得 较 好 的 经 济 效 益 。关键 词 ：凝 汽 器 ；不 锈 钢 管 ；黄 铜 管 ；布管方式中 图 分 类 号 ： TM 631 文 献 标 识 码 ：A 文 章 编 号 ：1674-9944(2019)4-0183-041.刖 曰某公司# 1 机亚临界630 MW 机组于1998年投产， 已进入设计寿命后期，整体性能显现退化衰老。环境条 件的变化，恶化了铜管的工作环境，加速了凝汽器工作 性能的退化，除空气冷却区铜管频繁出现腐蚀泄漏外， 管束周围的冲击区和主凝区的管束泄漏也时有发生。 铜管泄漏严重影响凝结水的品质，临时性的锯末堵漏， 导致胶球系统异常投人在线清洗，加剧了水侧传热 表面玷污、结垢,传热端差增大，凝汽器压力上升，汽轮 机有效焓降减小、运行经济性下降。目前国内新建电厂 凝汽器大多数都使用不锈钢管，同时凝汽器铜管改为不 锈钢管的工程建设项目也特别多，因此为保证# 1 机凝汽器 的工作性能，将凝汽器铜管改为耐磨损、抗腐蚀、阻垢性 强的薄壁不镑钢管慢慢的变成了最佳选择。2 # 1 机凝汽器存在问题# 1 机凝汽器设计于20世 纪 ％ 年 代 ，管束布置、 中间管板设置均为当时领先水平，凝汽器的传热端差和 凝结水的过冷度等性能指标均达优良，但冷却管材保守 地选用传统的铜管。随着多年运行，冷却铜管明显进入 衰老期，泄漏管数逐年增多，并呈现加速上升趋势。根据西安热工研究院对# 1 机检修中抽取的4 根 黄铜管和2 个白铜管进行了涡流探伤和扫描电镜检测 结果：空冷区的白铜管和空冷区下方的黄铜管的腐蚀， 其主要特征为点腐蚀和脱锌腐蚀，其余部位黄铜管的腐 蚀主要为均匀性腐蚀减薄，目前剩余壁厚在7 0 % 〜 75%;白铜管的均匀减薄较少，黄铜管的均匀减薄较多。 白铜管均匀腐蚀速率为0. 009 mm / a ，大于规定要求 0. 005 mm / a ;黄铜管均勾腐蚀速率高于0. 02 mm / a 以 上，远大于规定要求0.005 mm / a [1]。随着凝汽器铜管堵管数量的增加使得凝汽器传热 面积减小，传热端差增大，凝汽器压力升高，机组运行经 济性下降。而且随着空气冷却区白铜管堵管数的增大， 该区域冷却性能直线下降，使空气冷却区外扩，空冷区下方 及周边黄铜管束承担起空冷区的作用，从而加速这些管束的腐蚀，必然导致泄漏率进一步提升。3 汽轮机凝汽器技术概况凝汽器是以蒸汽凝结换热为主体的表面式热交换 器 ，在一定凝结蒸汽量和冷却水量下，凝汽器的真空决 定于凝汽器换热性能。国外凝汽器的设计理念:简化管 束布置，缩短蒸汽凝结行程，直达热井水面的蒸汽流通 通道，使汽轮机的排汽能直接加热凝结水，顺畅的不凝 结气体抽出通道，避免不凝结气体聚集，减小汽、气混合 物抽出通道的流动阻力。3 . 1 汽轮机凝汽器的管束布置几种型式的比较目前凝汽器的管束布置主要是 a b b 公司的教堂窗 式管束布置、西门子公司的模块化式管束布置、日立公 司的辐射式管束布置。这 3 种布置方式中， ABB 公司 教堂窗式和西门子公司模块化式凝汽器管束布置代表 着凝汽器先进设计的发展趋势，简洁、高窄的管束布置， 增大了主凝区的边界，降低了管束布置的紧密度指数， 均衡了整个冷却管的凝结负荷，充分提高了冷却管的利 用率。同时，又简化了汽侧的蒸汽流程，有效地降低了 汽阻，也避免了流动死区的产生。从已有的资料分析， 教堂窗式的模块化式凝汽器的性能理论上最优。3 . 2 国内铜管凝汽器的不锈钢管改造情况铜导热性能好，铜离子对微生物有一定毒性，有抵 抗生物结垢的能力，故铜合金管大范围的应用于电站凝汽 器。然而，铜的抗蚀和抗磨性能较差，易造成铜管泄漏， 大多数凝汽器铜管使用10年以上就需进行换管改造。20世纪90年代初，采用缝薄壁不镑钢管制造工艺 的成熟和制造成本的一下子就下降，用不锈钢管替代黄铜管 在经济上显示出优势。国产机组铜管凝汽器的不镑钢 管改造开始于21世纪初，上海汽轮机厂在淮北发电厂 125 MW 上进行了改造，因选用管壁厚度较大（0. 8 mm ),改造后传热端差增大，凝汽器压力升高。2003年 徐州发电厂对200 MW 机组进行了改造，在东南大学 技术上的支持下，采 用 〇. 5 mm 薄壁管，取得了与新机一致 的优良业绩。近年，早期国产引进型300 MW 机组，甚 至 600 MW 凝汽器的铜管已到寿命周期，均陆续进行收稿日期： 2019-01-16作者简介 : 茆亚平（ 1973 ），男 ，工程师，主要是做集控运行方面的工作。183
