1背景介紹
泰安華豐頂峰熱電有限公司為坑口共有三臺(tái)汽輪機(jī)組，一期工程為兩臺(tái)6MW汽輪機(jī)組，冷凝器管材為H68黃銅，于1995年10月份投產(chǎn)發(fā)電；二期工程為一臺(tái)25MW舊汽輪機(jī)組，2002年5月份投產(chǎn)發(fā)電，此前己運(yùn)行時(shí)間約8年，閑置時(shí)間18年，冷凝器管材為HAI77-2鋁黃銅。
循環(huán)水水源為礦井水。自2002年以來，一期的兩臺(tái)冷凝器開始出現(xiàn)泄漏，每年因此被迫停機(jī)處理的次數(shù)越來越多。二期機(jī)組在安裝時(shí)曾更換過大約10%腐蝕較嚴(yán)重的銅管，但當(dāng)機(jī)組運(yùn)行到2003年時(shí)也開始頻繁出現(xiàn)泄漏。冷凝器問題嚴(yán)重影響了電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此，必須分析原因，制定解決方案。
2原因分析
根據(jù)有關(guān)資料介紹，在選材合理和采取一般維護(hù)措施的情況下，冷凝器管的壽命應(yīng)能運(yùn)行1520年。對(duì)我國部分機(jī)組的不完全統(tǒng)計(jì)，冷凝器管的實(shí)際應(yīng)用壽命在10~15年之間的較多。而本公司的三臺(tái)冷凝器的實(shí)際壽命為10年左右，原因在于循環(huán)水的水質(zhì)相當(dāng)惡劣。
泰安華豐頂峰熱電有限公司循環(huán)水補(bǔ)充水源為礦井水，正常運(yùn)行時(shí)濃縮為1.8-2.2之間，循環(huán)水水質(zhì)情況及運(yùn)行參數(shù)見表2。
凝汽器管材的選型，主要考慮管材的耐腐蝕性，目前我國關(guān)于凝汽器管材選型較新的標(biāo)準(zhǔn)是原水電部1999年發(fā)布的《火力發(fā)電廠凝汽器管材導(dǎo)則》，其內(nèi)容如表3。
從表2可以看出，該水質(zhì)很為惡劣，屬強(qiáng)烈腐蝕型水質(zhì)。按照我國的冷凝器管材選型導(dǎo)則，無論是一期機(jī)組還是二期機(jī)組，銅管的材質(zhì)都不符合導(dǎo)則的要求。從抽管檢查的情況看，銅管內(nèi)壁有較普遍的藍(lán)綠色銅銹，在局部發(fā)生點(diǎn)蝕穿孔。
由以上分析可以看出，循環(huán)水質(zhì)的惡劣和銅管的材質(zhì)檔次低是造成腐蝕泄漏的原因。要從根本上解決問題，只有進(jìn)行換管改造，使用適合當(dāng)前水質(zhì)的管材。
需要指出的是，H68黃銅能在這樣的水質(zhì)中運(yùn)行8年之久已經(jīng)是比較成功的，這得力于循環(huán)水中投加的水質(zhì)穩(wěn)定劑起到了良好的緩蝕作用。
3改造方案的確定
3.1材質(zhì)的確定
本次改造參考的管材選擇依據(jù)一個(gè)是原水電部1999年發(fā)布的《火力發(fā)電廠凝汽器管材導(dǎo)則》，另外一個(gè)是美國關(guān)于冷凝器不銹鋼管的選型標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)容如表4。
根據(jù)以上表2和表3兩個(gè)導(dǎo)則可以看出，比較適合當(dāng)前水質(zhì)的材質(zhì)集中在兩種材料上：一是HA177-2型鋁黃銅，二是T317型不銹鋼。對(duì)比分析兩種材料，較后決定采用T317型不銹鋼，其理由是與鋁黃銅相比，不銹鋼具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)兩者的使用壽命比較。有資料證明，對(duì)目前我國所應(yīng)用的銅管進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)結(jié)果是，銅管的平均使用壽命是10年左右，我廠的應(yīng)用情況是在加入銅緩蝕劑的情況下到目前為止運(yùn)行了8年。而不銹鋼如果選型合適可以在不進(jìn)行任何緩蝕劑處理的情況下使用20年以上；我廠的給水是采用加氨處理的，銅和氨可以發(fā)生反應(yīng)，因而可造成銅管的腐蝕，采用T317型不銹鋼可避免該腐蝕。
(2)從一些學(xué)術(shù)資料上可以了解到，盡管水電部的《火力發(fā)電廠凝汽器管材導(dǎo)則》上推薦采用HA177-2型鋁黃銅，但在很多電廠的實(shí)際應(yīng)用中，HA177-2型鋁黃銅還是出現(xiàn)了問題，主要是沖擊腐蝕和點(diǎn)蝕的問題。我廠循環(huán)水質(zhì)不穩(wěn)定，時(shí)常出現(xiàn)雜質(zhì)含量較高的情況，水流速度又比較高，存在潛在的沖擊腐蝕危險(xiǎn)。關(guān)于點(diǎn)蝕的問題，我們3#機(jī)凝汽器中的舊銅管為HA177-2型鋁黃銅管，發(fā)現(xiàn)已有很多根出現(xiàn)了不同程度的點(diǎn)蝕，這和有的資料上所介紹的情況很吻合。
(3)銅管在應(yīng)用中對(duì)運(yùn)行維護(hù)有較高的要求，比如在運(yùn)行初期要進(jìn)行預(yù)膜處理，定期投加銅緩蝕劑，不能使用硬質(zhì)膠球等。而不銹鋼不存在這些問題，它的硬度較大，表面象鏡面一樣光滑，因此不易于附著垢類，若再配合運(yùn)行膠球，能夠把真空維護(hù)的更好。
(4)較新的資料顯示，不銹鋼管具有著更好的性能價(jià)格比，所以目前不銹鋼凝汽器的應(yīng)用愈來愈普遍，在美國不銹鋼凝汽器已占到凝汽器總數(shù)的42%。目前我國新建的電廠凝汽器用不銹鋼的也愈來愈多。
3.2管壁的厚度確定
由于TP317型不銹鋼管板材目前尚需進(jìn)口，價(jià)格較貴，因此在確定管壁的厚度時(shí)應(yīng)堅(jiān)持在滿足要求的情況下盡量選用薄壁的原則。不銹鋼管壁的厚度可以做到0.7mm甚至是0.5mm，但當(dāng)管壁的厚度低于0.7mm時(shí)，在舊管板上脹接安裝時(shí)存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，因此綜合考慮選擇0.7mm的壁厚是合適的。
3.3不銹鋼管存在的缺點(diǎn)
(1)不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)要低6%左右，但由于不銹鋼管的厚度僅為0.7mm，而銅管厚度為1．Omm，因在實(shí)際運(yùn)行中看不出兩者之間導(dǎo)熱存在差異。
(2)不銹鋼和銅管相比，工程造價(jià)較高。特別是本項(xiàng)目選用的TP317型不銹鋼是進(jìn)口產(chǎn)品，若單從鋼材的單價(jià)上看，是較好銅管的1.5倍左右，但由于不銹鋼管的厚度僅為0.7mm，故整個(gè)工程造價(jià)只比采用1．Omm銅管來改造高出20%～30%左右。
4改造的實(shí)施
盡管從以上論證來看，采用不銹鋼改造有很多的優(yōu)點(diǎn)，但考慮到目前國內(nèi)尚無應(yīng)用TP317型不銹鋼冷凝器的先例，另外國內(nèi)外也確定存在因不銹鋼管選材不當(dāng)，而導(dǎo)致凝汽器在數(shù)月之內(nèi)報(bào)廢的案例，因此本項(xiàng)目在實(shí)施過程中采取了慎重的態(tài)度，確定先在一臺(tái)小冷凝器上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)可行后再全面實(shí)施。
臺(tái)改造的是2#冷凝器，2003年11月底改造完成，同時(shí)對(duì)膠球清洗系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在冷凝器投入使用后膠球清洗也正常每周投用一次。改造后的冷凝器運(yùn)行真空效果良好，三個(gè)月后打開冷凝器手孔檢查，發(fā)現(xiàn)鋼管和新安裝時(shí)一樣光潔。改造取得階段性成功，決定繼續(xù)在另一臺(tái)小冷凝器上進(jìn)行改造。2004年3月份1#冷凝器改造完成。2004年5月底對(duì)兩臺(tái)改造過的冷凝器進(jìn)行檢查，鋼管沒有變化，改造效果令人滿意。2004年6月份3#冷凝器改造完成。
5運(yùn)行效果
改造完成四年多的時(shí)間證明改造十分成功。從外觀看，凝汽器鋼管光潔，脹口均勻，嚴(yán)密。與管板結(jié)合緊密。同比改造前，換熱效果顯著提高。真空得到改善，特別是度過夏季7，8，9三個(gè)月時(shí)三臺(tái)機(jī)真空都在92kpa以上。
更換鋼管前后數(shù)據(jù)比較：
1#機(jī)49月份同比2003年蒸汽壓力提高了0.03mpa(3.35-3.38mpa)．蒸汽溫度提高了20C;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;每天多發(fā)10536kw/h;2#機(jī)1～11月份同比去年蒸汽壓力提高了0.05mpa(3.33-3.38mpa)，蒸汽溫度提高了20C;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.Skw/h;每天多發(fā)5100kw/h;3#機(jī)611月份同比去年蒸汽壓力提高了0.02mpa(3.38-3.4mpa)，蒸汽溫度提高了0.1℃；凝汽器真空提高了1.83kpa(90.44-92.27kpa)，端差降低了8．48℃(9.555.77℃)汽耗降低了0.3kg/kwh(4.66-4．36kg/kwh)；
按0.3×25000-7500，7500÷4.36=1720kw/h;每天多發(fā)41284.4kw/h;合計(jì)每天多發(fā)56920.4kwh。
6運(yùn)行管理中的注意事項(xiàng)
6.1膠球清洗系統(tǒng)的投用
一星期至少兩次運(yùn)行膠球清洗，使得凝汽器鋼管清潔度得到長期保持，保證收球率在95%以上，提高了凝汽器換熱效果。
6.2努力降低循環(huán)水中懸浮物
礦井水的特點(diǎn)是懸浮雜質(zhì)多，在進(jìn)入水塔前，必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，比如沉淀，混凝處理，石英砂過濾等措施。本廠采用的措施是無閥濾池過濾，效果良好。
6.3合理使用水質(zhì)穩(wěn)定劑
主要包括緩蝕阻垢劑和殺菌劑。定期向循環(huán)水池添加殺菌劑，殺滅水中的微生物和菌類，利于保持較好的循環(huán)水水質(zhì)。
