海水倒灌地区热电厂凝汽器的选材研究分析

　　摘要：凝汽器的选材历来是电厂中最重要的技术环节，海边电厂由于循环水质单一，基本上采用钛管方案。内陆地区如循环水水质较好，基本采用黄铜或不锈钢管方案，如用中水则多采用不锈钢管方案。但处于离海较近的地区，凝汽器的选材方案更为复杂，本文根据中山某热电厂在凝汽器选择方面的调研分析，得出相关研究结论。
　　关键词：凝汽器，材质，选择
　　一、 中山热电厂项目情况和循环水水质情况
　　中山热电联产项目(2×300MW级)工程电厂位于广东省中山市三角镇高平工业区，北面紧邻黄沙沥水道。
　　本期工程安装2台300MW燃煤抽凝式供热机组，亚临界汽包锅炉，过热蒸汽出口压力为17.45MPa、温度541℃。本工程循环冷却水的水源取自珠江流域的一条支流(黄沙沥水道)，在每年的十一月至次年三月存在海水倒灌，倒灌时氯离子含量最高接近4000mg/l。目前已取得黄沙沥水道7份水质全分析资料及1份取水泵房氯离子资料统计表，水质报告见表1-1
　　表1取水泵房氯离子资料统计表
　　年份 2005年 2006年
　　月份 11月 12月 1月 2月 3月 4月
　　平均 46 666 888 1139 40 19
　　最大 1044 3418 3578 3822 896 32
　　最小 12 18 10 16 12 14
　　从上表可以看出，中山热电厂有海水倒灌，氯离子最高可以达到3822，这与常规的内陆电厂水质明显不同，在冷凝器的选择上要复杂许多。
　　二、 常规电厂冷凝器可选用材质分析
　　1. 钛管：沿海地区以使用薄壁焊接钛管全钛凝汽器为主。全钛凝汽器在我国的应用已从沿海水域、海水倒灌水域，发展到部分内江高含盐量或高含砂量水域的电厂。据不完全统计，截止1998年底，全国已有近30个电厂94台机组采用全钛凝汽器或凝汽器钛管，机组累计总容量达到26997MW，钛管总用量将近3400t,1991年后，平均每年有约2000MW使用全钛凝汽器的机组投入运行，钛管年平均用量在250t以上。这些钛管基本都是焊接钛管，且基本来自进口，主要来自日本、美国、法国、英国等国家。1999年后，计划投运或已批在建机组中，还有8380MW机组使用全钛凝汽器，钛管用量约1320t左右。全钛凝汽器具有优异的耐腐蚀性，投运后一般不存在腐蚀造成的损坏和换管，使用寿命高达30-40a，但初投资费用高，从我国目前电力基建投资实力和决策看，全钛凝汽器主要还是用在沿海沿江新建电厂及个别水质恶劣的内陆新建电厂。应用和研究发现钛管的失效形式主要是机械损坏，其次是钛管与异种金属管板连接时易发生电偶腐蚀，同时仍存在结垢现象。为此需采取全钛连接或阴极保护以防止电偶腐蚀，采用胶球清洗和加氯以阻止结垢防止污染影响传热。同时，由于钛管成本高，也限制了它的广泛应用。使用薄壁钛管时，管板应使用钛板或复合钛板。管与管板宜采用“胀接十焊接”方式连接。
　　2. 铜合金管：抗水质污染能力较弱、使用维护工作量大等原因，其应用市场主要局限在内陆地区的清洁水域。即使在内陆地区，由于近年来许多水体环境受到污染，或由于节水原因，电厂循环冷却水浓缩倍率大大提高，许多电厂热交换器的冷却水质变得愈来愈差，对凝汽器等热交换器管的耐蚀性能也提出更高要求。研究发现，尽管铜管化学成分、机械性能、晶粒度等质量指标都符合有关标准，但耐腐蚀性能仍相差较大，而不同品种的管材，其耐腐蚀性能更是差异极大，而且其腐蚀机理也不尽相同。只有根据具体情况合理选用才可以在最大程度上提高凝汽器冷却管的使用寿命和使用效率，以使系统具有最大的经济效益。
　　3. 白铜管:研究表明在无污染的海水中，铜镍合金管（白铜管）比较适合，但硫化物污染的海水、固形异物的堵塞、装置停止运行时滞留在管内的海水等却易造成白铜管的腐蚀，而且在停滞、污染和有沉积物的淡水中，白铜管会因点蚀而迅速破坏。进一步的研究发现，白铜管的腐蚀主要是脱镍腐蚀，并以pH值为4～8时最为明显。
　　4. 不锈钢管:由于管材生产工艺和导热等原因，我国很少考虑不锈钢管作为凝汽器冷凝管，然而美国和欧洲则大量使用不锈钢管替代铜管作为冷凝管。研究发现，与铜管相比，使用初期不锈钢的传热效率虽低于铜管，但随时间推移，因铜管腐蚀及结垢其传热的下降远高于不锈钢管。而且，不锈钢管比铜管机械性能好，相对价格不高，耐氨蚀。特别是耐Cl-腐蚀的特种不锈钢管的出现，以及不锈钢管自动生产线的研制成功，尤其是具有强化传热效果的不锈钢螺旋槽管的成功开发，大大加快了不锈钢管作为冷却管的应用。
　　三、 中山热电厂凝汽器选材原则和经济性分析
　　1. 凝汽器选材原则：凝汽器应根据管材的耐蚀性、使用年限、价格、维护费用及凝汽器结构等进行全面的技术经济比较确定。所选用的凝汽器管，在采用正确维护措施的条件下，不出现管材的严重腐蚀和泄漏，使用寿命应在20年以上。
　　2. 凝汽器管材选择的技术依据：冷却水水质指标、溶解固形物和氯离子、悬浮物及含砂量、水质的污染指标
　　3. 中山热电厂可选用凝汽器管材
　　
　　水质
　　
　　管材 溶解固形物mg/L Cl-
　　mg/L 悬浮物和含砂量
　　mg/L 允许流速
　　m/s 价格
　　（万元）
　　    最高 最低 
　　BFe30-1-1 <35000,短期<40000 <20000,短期<25000 <1000 1.4 3.0 4244
　　HA177一2 <35000,短期<40000 <20000,短期<25000 <50 1.0 2.0 2413
　　Ti 不限 不限 <1000  不限 3524
　　表D1常用不锈钢凝汽器管适用水质的参考标准
　　cl-
　　mg/L <200 <1000 <5000 海水
　　美国 TP304,TP304L,TP430 TP316,TP316L TP317,TP317L AL-6X,AL-6XN
　　从凝汽器管材选用标准来看，以上表三种管材都能满足选用要求。
　　四、 结论：
　　中山热电厂在这个海水倒灌区，可以在钛管和HA177-2、BFe30-1-1中选择，钛管价钱比较贵，在进口的300MW等级机组中有10多台使用；HA177-2在这种环境使用得比较多，船泊上的热交换器也使用这种材料，凝汽器空抽区匹配BFe30-1-1或BFe30-1-1均可。根据技术经济性分析，考虑电厂建成后的运行维修，建议采用第一选择钛管、第二选择BFe30-1-1。

《海水倒灌地区热电厂凝汽器的选材研究分析》

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