60MW機(jī)組凝汽器換管分析報(bào)告最終

1、1關(guān)于凝汽器換熱管由黃銅管更換為不銹鋼管可行性分析報(bào)告一、影響凝汽器換熱效果的因素根據(jù)美國熱交換協(xié)會(huì)（HEI）標(biāo)準(zhǔn)曲線法，計(jì)算凝汽器總體傳熱系數(shù)（K）, 公式如下K=C伏3m pcVm式中K總體傳熱系數(shù)C計(jì)算系數(shù)3冷卻水溫度修正系數(shù)pm冷卻管材料和壁厚修正系數(shù)pc清潔系數(shù)Vm冷卻水流速，m/s從以上公式中可看出，影響凝汽器總體傳熱系數(shù)（K）的因素包括冷卻水溫 度、冷卻管材質(zhì)及壁厚、冷卻管清潔度、冷卻水流速等，如果更加細(xì)化，凝汽 器傳熱則包括：蒸汽側(cè)的凝結(jié)傳熱、管壁的熱傳導(dǎo)、水側(cè)的對(duì)流換熱等過程， 雖然黃銅熱傳導(dǎo)性能較不銹鋼材質(zhì)好（HSn70-1熱導(dǎo)率為167w/mc ,TP316（L）熱導(dǎo)率為

2、13.4 w/mc）,但管壁熱阻只占總熱阻的2%5%,管材導(dǎo)熱系 數(shù)對(duì)總的傳熱效率影響很小，再加上不銹鋼管內(nèi)由于光潔度高長期使用不易結(jié) 垢等因素，不銹鋼光管在實(shí)際使用中的換熱性能要優(yōu)于銅管，故不存在換熱性 能降低的情況，反而由于壁薄增加換熱面積，凝汽器換熱性能更佳。二、部分物理性能的比較1.耐腐蝕性能凝汽器換熱管腐蝕種類主要有沖蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、生物腐蝕及沉 積物腐蝕、點(diǎn)蝕等。由于不銹鋼強(qiáng)度較高，且在凝汽器工況條件下，由于溫度 較低，不銹鋼一般無沖蝕和應(yīng)力腐蝕。晶間腐蝕主要是由于制造加工工藝不當(dāng)、 晶界貧鉻造成的，如果不銹鋼管制造質(zhì)量沒問題，則發(fā)生晶間腐蝕的可能性較 小。雖然銅離子有殺生

3、作用，不銹鋼管凝汽器生物繁殖的問題可能會(huì)比銅管嚴(yán) 重，但循環(huán)水中加入有效地殺生劑，管子清洗工作做好，則生物腐蝕的矛盾也 不突出。不銹鋼管允許Cl-的濃度不大于1000 mg/l,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于銅管要求的不 大于400 mg/l。2.強(qiáng)度及熱膨脹系數(shù)不銹鋼管與黃銅管機(jī)械物理性能的比較2管材牌號(hào)抗拉強(qiáng)度MPa屈服強(qiáng)度MPa延伸率%彈性模量GPa導(dǎo)熱系數(shù)W/(mC膨脹系數(shù)10-6/ CTP316(L)5152053519813.415.7HSn 70-13201474010316718.4由表中可見，不銹鋼熱膨脹系數(shù)更接近碳鋼(其熱膨脹系數(shù)為12 xiO-6/C),確保不銹鋼管脹接的牢固，其抗振性能 -

4、要高于原黃銅管。三、經(jīng)濟(jì)性分析1.提高循環(huán)水濃縮倍率的經(jīng)濟(jì)性分析經(jīng)查閱技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)月報(bào)，山東魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)有限公司熱電廠2010年全年 生水用水量為1152.8249萬噸，現(xiàn)循環(huán)水濃縮倍率為3.33.5。將凝汽器銅管換成TP316(L)不銹鋼管后，考慮到發(fā)電機(jī)空冷器、主油箱冷 油器及給水泵電機(jī)冷卻器換熱管是銅管，濃縮倍率不宜過高，如果濃縮倍率提 至4.0，循環(huán)水中Cl-含量將達(dá)到520mg/L,經(jīng)咨詢水處理藥劑生產(chǎn)廠家，在此Cl-含量下可以確保銅管的安全運(yùn)行，但循環(huán)水處理藥劑需重新招標(biāo)。在循環(huán)水系統(tǒng)，其水量平衡有以下關(guān)系：PB=PZ+PF+PP式中PB補(bǔ)充水量占循環(huán)水量的百分率，%PZ蒸發(fā)損失水

5、量占循環(huán)水量的百分率，%PF風(fēng)吹、泄漏損失水量占循環(huán)水量的百分率，%PP排污損失水量占循環(huán)水量的百分率，%其中1)PZ=0.17 ATX%式中AT冷卻塔進(jìn)、出水的溫度差，CX冷卻系統(tǒng)中因蒸發(fā)而帶走的熱量與總熱量的比值，夏季取1.0，冬季取0.5，春秋季取0.75,AT取8 CPZ最大值為1.36%(夏季)，最小值為0.68%(冬季)2)PF自然通風(fēng)冷卻塔取0.51.0%3)由于循環(huán)水的濃縮倍率與排污損失水量成反比，濃縮倍率越高，排污損失 水量越小，而涼水塔的蒸發(fā)損失和風(fēng)吹泄漏損失與循環(huán)水的濃縮倍率關(guān)系不大，主要與氣候條件關(guān)系密切，根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式可知不同濃縮倍率下的排污水量 如下：1濃縮倍率為

6、3.3時(shí)：3循環(huán)水補(bǔ)水量二循環(huán)水量x k X1.39/(k-1)/100=8585 X8 X3.3 xi.39/(3.3-1)/1001370m3/h排污水量二循環(huán)水補(bǔ)水量/k=1370/3.3415m3/h2將凝汽器銅管換成TP316(L),則濃縮倍率理論上可做到4.0,Cl-含量將達(dá)到約520mg/l,循環(huán)水處理藥劑需重新招標(biāo)。在此情況下，排污損失為：循環(huán)水補(bǔ)水量二循環(huán)水量x k xi.39/(k-1)/100=8585 X8 X4.0 xi.39/(4.0-1)/1001273m3/h排污水量二循環(huán)水補(bǔ)水量/k=1273/4318m3/h若將濃縮倍率由3.3提高至4.0，可節(jié)約排污水：4

7、15-318=97 t/h。年節(jié)約用水費(fèi)用：97 t/h X24 X365 X1.65=849720t X1.65=140.2038萬 丿元。以上數(shù)據(jù)為理論計(jì)算值，提高濃縮倍率后由于循環(huán)水處理藥劑需重新招標(biāo)，可能增加部分水處理藥劑費(fèi)用，經(jīng)咨詢部分水處理藥劑生產(chǎn)廠家，答復(fù)現(xiàn)暫無 法量化具體數(shù)額。2.提高機(jī)組真空和降低凝汽器端差的經(jīng)濟(jì)性分析由于影響凝汽器換熱效率的部分影響因素?zé)o法量化進(jìn)行直接的經(jīng)濟(jì)性計(jì)算，很難獲得直接的經(jīng)濟(jì)效益結(jié)果。但從考察的濟(jì)寧運(yùn)河電廠#2機(jī)和聊城冠縣祥瑞電廠改造前后對(duì)比情況可以看出，經(jīng)濟(jì)性較為可觀。2010年底，濟(jì)寧運(yùn)河電廠完成#2機(jī)(上汽產(chǎn)145MW機(jī)組)凝汽器換不 銹鋼管改

8、造工作，與未改造的#1機(jī)參數(shù)對(duì)比情況如下表所示：機(jī)組時(shí)間平均負(fù)荷(MW)循環(huán)水進(jìn) 口溫度(C)循環(huán)水出 口溫度(C)真空(KPa)排汽溫度(C)端差(C)備注#12010 年 2月95.1413.6223.85-96.0832.558.7#2 機(jī)因堵管較 多，改造前后真 空差別較大，故 進(jìn)行了改造后#22011 年 1月94.969.0916.08-97.7925.058.9742011 年 2月107.2112.3420.90-97.0628.928.02機(jī)與未改造的#1 機(jī)參數(shù)比較#22010 年 2月92.5914.5025.81-94.6938.0812.272011 年 1月95.4

9、99.0717.15-97.8526.569.412011 年 2月107.9912.6322.23-97.1729.357.12從上表可以看出，#2機(jī)凝汽器換管后，在其平均負(fù)荷較#1機(jī)高的情況下, 其對(duì)應(yīng)的真空值仍高分別0.06和0.11 KPa,循環(huán)水出口溫度也明顯升高，端差 減小，說明改造后改善了凝汽器換熱效果。3.2 2011年4月，聊城冠縣祥瑞電廠進(jìn)行了#1機(jī)(北重產(chǎn)50MW機(jī)組)凝汽 器換不銹鋼管改造工作，改造前后參數(shù)對(duì)比情況如下表所示：序 號(hào)時(shí)間平均負(fù)荷(MW)循環(huán)水進(jìn) 口溫度(C)循環(huán)水出 口溫度(C)真空(KPa)排汽溫度(C )端差(C)備注111 年 04 月 07 日

10、09時(shí)21.9323.636.7-93.240.94.2改造時(shí)間為 2011年 4 月初10 年 10 月 31 日 10時(shí)22.0923.836.9-92.742.35.4211 年 04 月 07 日 14時(shí)22.2224.738.0-92.542.04.010 年 10 月 31 日 16時(shí)22.0024.837.8-92.043.25.4311 年 04 月 08 日20.8021.834.5-94.038.64.110 年 10 月 19 日20.5021.734.8-93.440.25.4從上表可以看出，改造后機(jī)組真空平均升高0.53KPa,由于該機(jī)組負(fù)荷率較低(約42%)，故效果

11、比較明顯，如負(fù)荷率提高應(yīng)達(dá)不到這樣的效果。從以上比較結(jié)果看出，將凝汽器換熱管換為不銹鋼管后，真空和端差有明 顯的變化，降低了發(fā)供電煤耗。假如我公司60MW機(jī)組1臺(tái)凝汽器改造后真空 可提高0.1KPa、端差降低0.1C，查主要小指標(biāo)耗差分析圖表可知，供電煤耗 將分別下降0.479和0.241g/KWh,每年可減少燃煤費(fèi)用(以每年運(yùn)行8000h,平均負(fù)荷58MW，標(biāo)煤按910元/噸)(0.241 + 0.479 ) X58000 X8000 X910 -106=304012.8元四、結(jié)論通過對(duì)凝汽器換熱效果影響因素、不銹鋼管與銅管物理性能比較及換管后的經(jīng)濟(jì)性分析可知，將凝汽器換熱管由黃銅管更換為TP316(L)不銹鋼管，并5提高循環(huán)水濃縮倍率至4.0，可以達(dá)到節(jié)水和提高機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的目標(biāo)。由于現(xiàn)在用循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)的還有發(fā)電機(jī)空冷器、 汽輪機(jī)冷油器及給 水泵電機(jī)空氣冷卻器等，此部分換熱器采用的都是銅管，循環(huán)水中520mg/l的Cl-含量將對(duì)銅管有不利影響，為確保以上換熱設(shè)備的安全運(yùn)行，建議采用如下 方案實(shí)施：將#3、#4機(jī)循環(huán)水系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的#2冷卻塔作為一個(gè)獨(dú)立單元，