凝汽器换热管性能比较
凝汽器铜管与不锈钢管结垢速率比较
凝汽器铜管与不锈钢管结垢速率比较
1、不锈钢管的导热系数较铜管的低，为了使两者传热相当，在面积相同的情况下，不锈钢管较薄，但内壁光滑度较高，结垢相对小。
2、不锈钢管腐蚀产物较少，管壁光洁,不易沾污.因此具有较高的清洁系数和较低的流动阻力，不锈钢管堵管率较低；f.机组的凝汽器铜管换成不锈钢管后，由于阻力变小，冷却水流速相对提高，
3、不锈钢管的热传导系数比铜管低，但通过减小壁厚使它们的热传导系数的差值缩小，由于不锈钢管内壁比铜管更光滑，对流换热系数比铜管高，不锈钢管外壁比铜管光滑，凝结放热系数比铜管高，根据多台机组的测试和计算，壁厚为0.7mm的不锈钢管比壁厚为1mm的铜管的总体传热系数高2.124%左右；随着运行时间的增长，不锈钢管的总体传热系数下降很缓慢，而铜管的总体传热系数下降速度比不锈钢管大得多。
同时，不锈钢管比铜管更耐腐蚀，抗振性和耐磨性能好，使用寿命是铜管的三倍。
从长远考虑，使用不锈钢管整体上提高机组的经济性显而易见，同时也提高了机组的安全性。
4、总结国内外设计、运行经验，与黄铜管相比，焊接不锈钢管有如下优势：
1、管子内壁光滑，使得其边界层流底层厚度减薄，既强化换热，又提高了抗结垢性能。
2、不易沾污，不易结垢，寿命可达30年～40年；
3、我公司采用的换热管可采用0.5-0.7mm的薄壁管材，提高了整体换热性能，在相同的换热面积下，总体的传热系数比铜管提高2.121-8.408%。
4、由于材质采用美国标准AISI304、316等优质不锈合金钢，使其具有较高的硬度，管子的钢度也明显提高，因此，具有很强的耐高温蒸汽的冲击性能
5、管壁热阻只占总热阻的3%～5%。
管内水速提高、清洁系数加大、壁厚减小，从而使得不锈及抗振性能。
凝汽器冷却水管管材类型、性能特点及应用
2．传热效果 表面式凝汽器的传热过程如下：冷却水管外表面 的蒸汽凝结换热；通过管壁及污垢层的导热；以 及管内冷却水的对流换热。当凝汽器冷却水管采 用铜管时（以HSn-1A为例)，其导热系数为 100w/m.k，管内冷却水流速最高为2.0m/s；而采 用不锈钢管时，其导热系数为12w/m.k 。虽然铜 管的导热系数比不锈钢管大，但根据美国传热学 会（HEI）标准《表面式蒸汽凝汽器》中规定的 总体传热系数为 K=K03tm, k0=C1(Vw)1/2 式中：k0为基本传热系数，C1为结构系数，3为 清洁系数，t为冷却水温度系数，m为管材及壁 厚修正系数。
凝汽器冷却水管管材类型、性 能特点及应用
凝汽器是凝汽式或抽汽凝汽式汽轮发电机组的重 要辅机设备。凝汽器的运行情况的优劣直接影响 到整个机组的正常运行。作为凝汽器的主要传热 部件冷却水管的材质选择，显得尤为重要。 凝汽器冷却水管管材选择应遵循在采用一般维护 措施的条件下，冷却水管应不出现严重的腐蚀、 泄漏，尽量延长凝汽器使用寿命为原则。 首先讨论冷却水管腐蚀、泄漏的机理。 第一，胀口不严密或长期运行导致胀口破裂。 第二，汽流对冷却水管束的冲刷、振动和腐蚀。
在凝汽器水侧，管子端部可能会含有气泡和水中杂质颗粒对 管道内壁进行冲刷；并且管子内壁产生结垢导致的垢下腐蚀。 在凝汽器的空气冷却区内，由于积聚了一些不凝结气体，如 氨气、氧气、二氧化碳等，对管子进行腐蚀。 在凝汽器汽侧，容易出现在凝汽器的上部，湿蒸汽对管外壁 的冲刷；排汽夹带水滴高速通过管束引起管子的振动；由于 疏水排放位置选择不合理，造成的管子的冲刷。 目前，国内主要采用的两种凝汽器冷却水管：铜管和不锈钢 管。以下从材料性能、胀管方式和传热效果和经济性等方面 对上述两种材质做详细地比较。
城市中水应用下凝汽器换热管的选择
４
总硬度（ ｃ ｃ ， 以 ａ ｏ￣
／ ／） ｍｇ Ｌ
４Ｏ ５
４Ｏ ５
５
氨氮（ Ｎ计 ， 班 ） 以 ｒ ｎ
１ ０
若凝汽 器冷却 管采用 铜合金 ， 通常应选 择含硼 管材 ， 利
用 硼在管 材表 面 的富集 ，使铜 管加 硼后 表面具 有较大 的 阻
、
凝 汽 器 换 热 管 的 腐 蚀 及 防 护
易产生沉积物 ； 同时城市 中水的硬度较大 ， 在换热过程 中易 为合金 中锌 的选 择性溶 解 。 脱锌 的 因素 与水的 ｐ 值和含盐 态 ， Ｈ
可 或 ％ ％的锡 抑制 对 于凝 汽器的冷却 管 ， 最主要 问题就是 泄漏。凝 汽器冷 力 ， 以抑制脱 锌腐 蚀 ； 向铜 管 中添加 ｌ ～２ 却管 内侧受 冷却 水 中杂 质 的腐 蚀 ， 受水 流 中携 带 的漂砂 、 也
气泡 及水 流本 身的侵蚀 ； 外侧受 蒸 汽携带 水滴 的侵蚀 ， 也受
组使 用不 锈钢 管和钛 管 。通常 凝汽 器铜管 的腐蚀 主要 表现
以解 决脱锌腐 蚀 问题 。
２冲 刷 腐 蚀 。 ．
冲刷腐蚀 主要发生 在管端 ， 端冲刷腐蚀也 是铜管 的重 管 要 腐蚀形 态 。管端 冲蚀不 仅与 材质有 关 ， 与管端 流速 、 还 流 减少水 中 固体颗粒 的措 施 ，都能 防止 或减缓 凝汽 器冷却 管 管端 的 冲刷 腐蚀 。
蚀乃 至泄 漏造成 冷却水漏 人凝 结水 中 ， 恶化凝 结水 水质 ， 将
量 有关 ， 般在 低 硬度 、Ｈ值 较低 、 盐 量较 大 的水 中 ， 一 ｐ 含 铜
管 易发生层 状脱锌腐蚀 。管内冷却 水流速缓 慢、 内表面有 管 疏松 附着 物 时也会 加剧脱 锌腐 蚀 。根据 下表 的城市 中水水 质 ，合理 选用 凝汽 器冷却 管 的材质 是 防止凝 汽器冷却 管脱
凝汽器铜管更换为不锈钢管不同方案选择的探讨Microsoft Office Word 文档 (3)
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：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。
凝汽器不锈钢管和铜管换热面抗结垢能力分析
凝汽器不锈钢管和铜管换热面抗结垢能力分析蒋超友【摘要】循环水中含有Ca2+、Mg2+等离子,容易在黄铜材质的凝汽器管壁结垢,造成凝汽器管换热效果降低,而凝汽器管采用不锈钢材质,可以有效降低凝汽器结垢速率,并在实际生产中得以验证.【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】3页(P56-57,62)【关键词】抗结垢;不锈钢管;铜管【作者】蒋超友【作者单位】山东钢铁股份有限公司莱芜分公司能源动力厂,山东莱芜 271104【正文语种】中文【中图分类】TK264.1前言凝汽器是汽轮机组重要的辅助设备，其可靠性直接影响机组的安全、经济运行。
凝汽器管束的泄漏、堵塞严重影响机组的水汽品质、换热效率，对机组正常的生产运行造成严重的制约。
凝汽器一旦出现问题，将使汽轮机组运行效率大大降低，进而影响后续鼓风机或发电机的出力，严重时会导致整个机组被迫停机，对后续工序造成影响。
山东钢铁股份有限公司莱芜分公司能源动力厂老区8#、9#汽轮鼓风机在同一套冷却循环系统中（899区域），且负荷比较接近，其中8#风机凝汽器管材质为304不锈钢，9#风机凝汽器管材质为海军黄铜HSn70—IA。
2017年，能源动力厂与上海某公司签订了电化学除垢试验合作协议，并与9月底在899区域循环水系统进行试验。
试验期间，系统退出加药流程，采取电化学除垢的方法，消除循环水系统的结垢问题。
设备运行一段时间后发现系统内9#风机凝汽器结垢严重，尤其是凝汽器上部，越向上结垢情况越严重，形成大块状污垢，造成上侧凝汽器管堵塞严重，且主要集中在管道两头，中间结垢相对较少，为了确保机组的安全稳定运行，被迫退出试验，9#风机降负荷对凝汽器进行高压除垢清洗。
而同在该循环系统内的8#风机凝汽器结垢不明显，对机组运行未造成影响。
1 水质分析图1为电化学除垢试验前后系统循环水硬度值变化情况，从图1中可以看到，在使用电化学除垢试验前循环水硬度在22 mmol/L左右，使用电化学除垢系统后（退出加药系统），硬度值没有明显变化。
S44660与其他凝汽器管材的性能对比分析
S44660与其他凝汽器管材的性能对比分析[摘要]火力发电厂凝汽器换热管选材的关键是机械性能、耐腐蚀性等性能与预算成本，目前国内已投产的各型号机组所用换热管材基本为铜管或钛管，这两种材料在技术经济性上各有利弊。
本文将以新兴的超级铁素体不锈钢管S44660的研究数据和最新成果作为依据，分析其在凝汽器换热管上替代铜管和钛管的可行性，并对换管改造工作提出意见和建议。
【关键词】凝汽器；超级铁素体不锈钢S44660；钛管1、前言在滨海电站机组中，凝汽器换热管的选择，对凝汽器投资总额和运行维修费用的影响较大。
本文从超级铁素体不锈钢S44660（以下简称“S44660”）的化学成分、耐蚀性能、物理和力学性能等方面的指标，对比其与钛管和铜管各自具有的性能特点，分析超级铁素体不锈钢管在凝汽器换热管安装改造中的技术经济性。
2、S44660的机械性能S4660的超级铁素体不锈钢管的特点是Cr，Mo元素的含量较高，并用Ti，Nb作为稳定化元素，S44660含C+N低于400ppm，PRE值大于37，决定了其优异的耐蚀性能和加工、焊接性能。
经过特殊设计和工艺处理的S44660焊管能够在海水环境中、在Cl-含量高的化工行业中进行长期服役，目前在役的最高已达31年。
在美国等发达国家S44660焊管已经广泛在沿海电厂发电机组的冷凝器、海水淡化、制盐业、含氯离子较高的化工等行业中使用。
对比S44660目前主流使用的凝气器管材的主要力学性能如表1所示。
表1 S44660与其他凝气器管材的力学性能比较表机械性能S44660 Ti Grade2 BFe30-1-1 HSn70-1密度（g/cm3） 7.7 4.4 8.9 8.54硬度（HRB）100 92 97 90抗拉强度（MPa）≧585 ≧450 ≧370 ≧295屈服强度（MPa）≧450 ≧320 ≧167 ≧147弹性模量（GPa）214 110 118 108延伸率 20% 18% 25% 35%热导率20℃/W（m·K）17 17 46 109线胀系数（×10-6/℃）10 9.0 17.8 20.2从表1中数据进行分析，S44660在力学性能具有以下优势：（1）硬度（HRB），该指标主要衡量管材的耐磨性，硬度越高，材料的耐磨性越好。
凝汽器常用管材牌号特性和主要应用范围
凝汽器常用管材牌号特性和主要应用范围钢号与技术条件特性主要应用范围类似钢号H68A GB/T 8890-98H68A黄铜具有很好的塑性和较高的强度，切削加工性好，易于焊接。
由于黄铜中含有微量砷，故能有效地拟制黄铜的脱锌腐蚀。
在大气及淡水中有较高的耐蚀性，但在轻度污染的冷却水中会出现层状脱锌与溃蚀。
用于凝汽器管时，冷却水中允许的悬浮物和含砂量不超过100mg/L，在采用硫酸亚铁处理时，悬浮物的允许含量可提高到500mg/L～1000mg/L用于制造热交换器铜管，如低压加热器、凝汽器铜管，使用在溶解固形物＜300mg/L、氯离子＜50mg/L的冷却水中70/30Brass(CZ105)(英国)ЛМЩ-68-0.06(前苏联)HSn70-1 GB/T 8890-98HSn70-1A称为锡黄铜，具有良好的力学性能，在热态和冷态下加工性能好，切削性能尚可，易于焊接和钎焊。
在大气和淡水中有较高的耐腐蚀性，但在管子表面有沉积物或碳膜时易发生点蚀。
由于锡黄铜中含有微量砷，用于制造凝汽器管，使用在溶解固形物＜1000mg/L、氯离子＜150mg/L的冷却水中Admiraltybrass(CZ111)(英国)CuZn28Sn(SOMS71)(德国)ЛМЩ故有一定的抗脱锌能力，用于凝汽器管时，冷却水中允许的悬浮物和含砂量不超过300mg/L，在采用硫酸亚铁处理时，悬浮物含量可提高到500mg/L～1000mg/L -70-1-0.06(前苏联)BSTF(日本)CuZn29Sn1(法国)Alloy 433(美国)HAI77-2 GB/T 8890-98HAI77-2A称铝黄铜。
由于加入少量铍，使其具有高的强度、硬度和良好的塑性。
可在热态及冷态下进行压力加工。
又由于铝黄铜中含有微量砷和锑，故对海水及盐水有良好的耐蚀性。
HAI77-2A管耐砂蚀性能差，用于凝汽器管时，冷却水中允许的悬浮物和含砂量不超过50mg/L，在悬浮物及含砂量较高的海水或淡水中，会使冷却水入口处管端产生严重的冲刷和腐蚀，腐蚀表面呈金黄色，腐蚀坑呈马蹄形，并有方向性。
凝 汽 器 管材
选材原则： 换热管的选材，主要需考虑 其应具备优良的传热性能，同时 需具有良好的耐腐蚀、耐冲刷和 耐磨性能，还应具有良好的强度 和刚度，更要考虑经济性和采购 方便及易加工性能。
国内凝汽器换热管材料的发展趋势
铜管：黄铜管(H68，H68A)，锡黄铜管 (HSn70一1A)，铝黄铜管(HAl77—2A)， 镍白铜管(BFelo、BFe30)等 奥氏体不锈钢管 ：304、316 L 铁素体不锈钢管：TP439铁素体不锈钢； 铁素体—奥氏体双相不锈钢管： 22管 奥氏体不锈钢
铁素体不锈钢
易加工性能、适中的价格、 对复杂水质的耐受度差， 易得 强度、刚度、焊接加工性 能也较差 耐冲蚀性强、强度硬和极 铬镍型奥氏体不锈钢对抗 好的塑性韧性，以及优良 氯离子腐蚀能力较差。 的可加工性及可焊接性
导热系数大，膨胀系数小， 可塑韧性差，特别是不耐 抗氧化性好，抗应力腐蚀 深冲等大变形的冷加工， 性能优良对氯根离子基本 焊接等高温后的塑性，耐 不敏感。 蚀性会明显降低 制造工艺高 更优良的耐综合腐蚀能力， 综合力学性能好，可焊性 好，导热系数大. 优异的耐海水腐蚀性能， 价格昂贵，管壁薄 比强度高，综合性能好。
铁素体—奥氏 体双相不锈钢 钛管
选材 淡水冷却系统 黄铜（HSn70一1）， 奥氏体不锈钢管 （304、316 L）
咸水，微咸水
铝黄铜管(HAl77—2A) 白铜管（BFe10-11/BFe30-1-1）
钛管
海水
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凝结器（凝汽器）换热管性能比较
作者：管理员发布于：2013-01-19 15:01:24 文字：【大】【中】【小】
热力发电厂的汽轮机凝结器（凝汽器）是热力循环中一个很重要的换热设备，其换热管又是该设备中的主要换热元件，换热管的材质好坏直接影响着换热效率和使用寿命，对整个热力循环暨发电效率起着重要的作用，早期人们大多设计的换热管都是紫铜管或黄铜管，从材质上讲铜的导热系数要远远大于304不锈钢，但目前凝汽器的换热管逐渐更换为不锈钢换热管，经实际运行证明不锈钢换热管具有良好的换热效果和长久的使用寿命。
其主要原因如下：
1、铜管材质较软，光滑的表面容易被水中的杂质冲刷成粗糙面，在此粗糙面上容易形成污垢层，其污垢层的热阻严重影响了铜管的换热效果，使本来具有良好的导热性能变得很差，特别是在炎热的夏季循环水温度较高，凝汽器真空就会恶化，极大的影响了发电热效率。
2、铜管在换热过程中长时间运行容易形成电腐蚀和脱锌，在铜管内表面容易出现麻坑，随着时间的延长麻坑越来越多，污泥等杂物很容易沉积在麻坑内形成污垢层，污垢层逐渐硬化并向四周扩展，甚至连成片，同样严重影响换热效果。
3、铜管相对于不锈钢管刚度低单性较差，涨口容易泄漏，复涨时不容易涨严，不得不采取堵管措施。
4、不锈钢管材质较硬表面光滑，不容易冲刷成粗糙面，相对于铜管不容易形成污垢层。
综合以上几点原因分析不难看出，铜管虽然具有很好的导热效果，但污垢层的出现严重影响了换热效果，因此不锈钢管逐渐被人们所认识并被广泛利用。
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