第一篇 凝汽器铜管更换为不锈钢管不同方案选择的探讨
齐俊良
作者单位：中电投贵州金元集团股份有限公司纳雍发电总厂：热机检修二部
【摘要】凝汽器是汽轮发电机组重要的冷源设备，由于铜材具有较好的传热系统，以前普遍采用
黄铜管作为换热材质。近20年来，由于水系的污染造成铜腐蚀泄漏不断加剧，以及国际市场有色金属价格不断上长，凝汽器检修中使用不锈钢管替代铜管成为趋势！但不同的改造实施方案对凝汽器改造效果及长期运行维护有着不同影响。本文通过对三种实施优、缺点的分析，提出了作者的个人建议，有一定的参考价值。 【关键词】
一、 凝汽器更换不锈钢换管概述
凝汽器是汽轮发电机组重要的冷源设备，由于江河湖海水系的污染，使凝汽器冷却管腐蚀速度加剧，造成凝汽器频繁发生泄漏，严重影响正常生产。特别是铜管易受氨离子、硫化物等腐蚀而造成泄漏，同时由于铜管内壁不光滑易附着微生物及各种污垢，使铜管的使用寿命大大降低。
由于国际市场有色金属价格不断的上长，采用不锈钢焊接钢管主要用于火力发电凝汽器换热管道成为一种趋势。常用的材质有：304、304L、316、316L、317、317L。前两种材料主要用于常规河流水质，内陆火力发电厂普遍采用，而后三种则用于特殊腐蚀性较强的水源，较多用于沿海地区和水质特殊要求。
国内凝汽器不锈钢焊接钢管是引进进口制管设备制造而成，质量与进口管材相当或略强，焊缝金相组织与母材一样，强度等机械性能略好。由于带材厚薄均匀，表面光滑平整，其质量确比同种材质的冷拨、热轧无缝不锈钢管好。延伸率大于35%，并且硬度小，易于胀接。 二、 凝汽器不锈钢换管优点
1、 凝汽器换管工程采用不锈钢管作为换热管，管子用胀管法固定在端管板上，
中间有隔板支撑管子向上绕曲防止共振，管束布置较多采用汽流向心式，弧向布置，三角形排列，其特点是汽阻小，过冷度小，管束的耐腐蚀性强，整体使用寿命长。以下为凝汽器不锈钢换热管材质材料化学分析：
序号 材料 1 304 O Si Mn P S Nl Cr Mo - ≤0.080 ≤0.75 ≤2.00 ≤0.040 ≤0.030 8.00～11.00 18.00～20.00 2 304L ≤0.035 ≤0.75 ≤2.00 ≤0.040 ≤0.030 8.00～11.00 18.00～20.00 3 316 ≤0.080 ≤0.75 ≤2.00 ≤0.040 ≤0.030 10.00～14.00 4 316L ≤0.080 ≤0.75 ≤2.00 ≤0.040 ≤0.030 10.00～15.00 5 管子 N ＜0.02 O H Fc O ＜0.12 Al 25.35 16.00～18.00 16.00～18.00 V 23.20 2.00～3.00 2.00～3.00 - ＜0.05 ＜0.015 ＜0.25 2、 凝汽器采用不锈钢管具有优良性能
1） 抗蚀性能强，耐点蚀、氨蚀和一般腐蚀，使用寿命可达二十年以上。 2） 由于不锈钢材料为TP304、TP316L等高性能合金钢，表面具有很高的强度，管子内壁光滑，使得其边界层流底层厚度减薄，因此具有很强的耐高温蒸汽的冲蚀性能。
3） 不锈钢管采用壁厚0.5～0.8mm薄壁材料，提高了换热性能，在相同的换热面积下接近铜管的换热性能。
4） 管子的刚性明显提高，抗振性能好。同时由于管子内壁光滑，实际上提高了抗结垢性能。
5） 经济性好，在同等换热面积下，成本目前约为铜管的60%左右，可直接进行换管。
6） 不锈钢管制造现普遍由高精度自动化制管设备，通过自身蚀溶焊接，翻卷成形，在无任何金属填充物下，充入气体保护（管子内外侧）焊接而成，正规厂家均作在线固溶涡流探伤，质量有一定的保障。
7） 不锈钢管与外侧管板联接采用胀接加焊接的工艺，消除了铜管可能出现的胀吕泄漏现象。
8） 由于制造工艺的提高，尺寸误差普遍较小，外径偏差一般为±0.10mm，壁厚偏差±10%，长度偏差±5mm。
9） 由于凝汽器更换不锈钢管后无需进行冷却管镀膜工作，维护工作及费用将大量减少。
三、 国内凝汽器铜管更换不锈钢的发展历程 1、 用不锈钢螺纹管直接更换的改造方案。特点：
1） 不对凝汽壳体及内部管板进行改动，不改动凝汽管束布置方式，减小不锈钢管壁厚，用螺纹管增加管道内的扰动来补充铜管与不锈钢不同导热系统造成的冷却效率的降低，具有改造施工简单，成本低的明显优点。
2） 随着使用时间的增加问题也普遍暴露出来，由于冷却面积未发生变化，单靠减小不锈钢管壁厚，用螺纹管增加管道内的扰动来补充铜管与不锈钢不同导热系统造成的冷却效率的降低，除由于原铜管积垢和堵塞造成的冷却效率下降得到一定的恢复外，实际并未达到原凝汽器厂家采用铜管时的设计效果，加上螺纹管本身造成了内部不光滑平面的产生，无形中增加了水垢沉积的机率，而不光滑平面的存在对胶球清洗效果也产生一定不良影响。
本方案早期较多使用，由于成本低，曾经在国内火电厂较大范围内的实施，特别是当时许多由于国家经济调整，即将淘汰的小型机组中普遍采用。 2、 用不锈钢光管直接替换原铜管。特点：
此方案除光管与螺纹管形线不同外，其它实施内容与上方案一样，采用传统的胀管工艺，外径的公差与钢管一致，不需要改变管板孔的加工公差，利于直接选用，特别方便老机组铜管换为不锈钢换热管，冷却效率低于上方案，但水垢沉积及对胶球系统的不良影响明显比上方案好，由于冷却效率原因，采用不多。 3、 对凝汽器内部进行整体改造
1） 保留原凝汽器喉部、热井、外壳及其支承方式不变、与低压缸排汽口的连接方式不变、
凝汽器中心位置不变的条件下，对凝汽器壳体内部进行改造。
2） 将端管板及中间支撑板全部予以更换，为便于冷却管与端板的焊接且保证质量，端管板
采用碳钢与不锈钢复合管板，端管板与壳体的联接采用全焊接形式，与壳体构成一个整体。中间支撑板周围与壳体通过夹板相连接，并对中间支撑板的数量和间距进行了调整。 3） 原壳体中的挡汽板全部予以更换，并对其结构形式进行改变，使汽流通道更加流畅。 4） 冷却水管管束重新设计，达到减少汽阻，提高换热性能。冷却水管管径减小、增加冷却
管数量，采用不锈钢光管，同时根据现场实际适当增加凝汽器长度达到增加冷却面积的目的。
5） 优化凝汽器喉部结构或采用导游板设计，减少低压缸排汽口至冷却管间流道间的汽流阻
力，达到提高冷却效率的目的。
6） 前水室及后水室都重新优化设计使循环水流畅性能更好。
此类方案在近年来选用较多，特别结合机组增容改造，同时用于不考虑增容机组同样较好，各电厂凝汽器铜管陆续达到使用周期而普遍实施，从实施效果看各方面性能优于前两种方案，但由于管束设计布置不同，效果存在一定的差距。
从我厂两台机组改造后效果来看，一厂凝汽器改造（配用哈汽300MW机组）性能优于二厂#1机组凝汽器改造（配用上汽300MW机组）；两个厂改造的冷却面积接近，而两者改造主要的区别是管束布置不同（一厂为半边二组布置，二厂二厂#1机组为半边三组布置）和冷却管直径的不同（一厂凝汽器改造采取较小管径，增加冷却管数量的方式增大冷却面积，二厂#1、#2机组采取增加冷却管长度的方式增大冷却面积，管径相对较大）而所更换两台设备是同一公司设计、施工，主机设备除厂家不同，性能接近。因此管束布置的合理性对凝汽器冷却效率有一定的影响。
而后改造的二厂#2机组二组布置，管径和长度与二厂#1机组凝汽器相同，喉部导流性能进行了加强，二厂#3、4机组由于冷却水流量较二厂#1、2机组偏小，采用与一厂凝汽器改造类似的方案，喉部导流性能进行了加强。
四、 结论
1、 采用同直径、同长度不锈钢光管直接更换，除非即将淘汰机组考虑成本原因外，不应采用。
2、 采用同直径、同长度不锈钢光管直接更换，由于后期易产生水垢沉积且对胶球清洗有一定不同影响，建议不要采用。
3、 凝汽器内部进行整体改造，各方面性能均优于以上两种方案，应是今后凝汽器铜管更换为不锈钢管的主要选择，但应采用合理的管束布置方案，以使改造后达到最佳效果。
由于近年来，本世纪初投产的火电机组的凝汽器设备铜管均接近使用寿命，各机组凝汽器冷却管泄漏经常发生，换管工作已经成为必然，使用不锈钢管国际上形成主流趋势。但在选择改造设计、施工单位上尽量选择正规具有一定资质的单位进行。
而各种方案实施改造时，实际招标真正费用相差并不是特殊悬殊（相差在10%左右），而从设备长期运行效率上考虑，对凝汽器内部进行整体改造是一个最为可行的方案。
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