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熱交換器:不銹鋼用于熱交換器維護
需要作出許多決定來管理發(fā)電廠,這對公司的盈利能力有重大影響。經(jīng)過多年的研究和實驗發(fā)現(xiàn),波紋斷面形狀為三角形(正弦形表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)最d,壓力降較小,受壓時應力分布均勻,但加工困難。正確的管理團隊在正確決策時會受到表揚,做出錯誤的決定意味著意外。燃料成本急劇上升,美國天q氣價格從高峰時的每1000立方英尺2美元上升到14美元。煤炭合同價格(包括運費合同價格)比前幾年翻了一番。任何操作和操作的改變,如管道堵塞,將導致加熱成本的顯著增加。
1、管道故障
發(fā)電廠熱交換器管道有許多潛在的破壞機理。銅合金中常見的破壞機理與不銹鋼和合金鋼的破壞機理有很大區(qū)別。下面分別進行論述。
1.1 銅合金的問題
· 蒸汽側侵蝕
蒸汽側的銅合金常見的破壞機理是氨溝槽和應力腐蝕裂紋。
氨造成的溝槽——除氧添加劑,如聯(lián)氨,可造成氨溝槽。氨與冷凝水相結合,沿支撐板向下流生成溝槽。
應力腐蝕裂紋(SCC)——無論是h軍黃銅還是鋁黃銅均對氨引起的應力腐蝕裂紋敏感。管子的殘余應力高和氨會迅速形成應力腐蝕裂紋。由氨溝槽和應力腐蝕裂紋造成冷凝器的管道破壞很常見。
· 冷卻水側侵蝕
沖蝕—腐蝕——當水的流速大時,水會沖掉銅合金上的保護氧化層,造成沖蝕—腐蝕。墊圈材料是一個極為關鍵的因素,目前已成為影響板式換熱器使用范圍的一個重要因素,選擇墊圈的材料要考慮其耐溫、耐壓和化學穩(wěn)定性,以及彈性等性質。對于h軍黃銅和鋁黃銅來說,當水的流速大于1.8米/秒時會產(chǎn)生這種情況。即使水的整體速度較低,但是局部區(qū)域渦流也會造成這種現(xiàn)象。一般產(chǎn)生這種沖蝕的地方是水入口端部。管道堵塞——如夾具形成的管道凸起造成的阻塞——四周形成的渦流會在幾天內造成管道穿孔。
H2S和硫酸侵蝕——H2S和硫酸會破壞保護用的氧化層和阻止氧化層重新生成。浮頭式換熱器的固定頭蓋端應留有足夠的空間以便能從殼體內抽出管束,外頭蓋端必須也留出一米以上的位置以便裝拆外頭蓋和浮頭蓋。絕大多數(shù)H2S和硫酸來源于腐朽的植物、硫酸還原x菌(MIC腐蝕)或是使用處理過的廢水。通常,當把現(xiàn)有的冷卻水源從清水轉換為處理過的廢水六個月后,90-10銅鎳管道就會開始發(fā)生這種破壞。
一般腐蝕和銅的傳遞銅管上的氧化層是多孔的,可使銅離子擴散到水中。當銅溶解時,管道逐漸變薄。當水的條件為非腐蝕性時,銅的溶解很慢,使用年限為25年的銅管并不少見。然而,銅的傳遞仍然會對其他地方造成影響。
例如,在更換典型的300MW的用h軍黃銅管制造的冷凝器的管道時,原管道的重量會比原40萬磅少50%。這說明,已溶解了20萬磅的銅合金。這些銅不是進入了蒸汽就是進入了冷卻水。當銅鍍在鍋爐的管道上時,它會造成災難性的液態(tài)金屬脆化。
1.2 不銹鋼
· 蒸汽側
所有的不銹鋼,包括商用鋼種(TP 304,TP316和其衍生鋼種)和的鋼種耐包括所有聯(lián)氨衍生物在內的多數(shù)鍋爐用化學藥品。在溫度更高時,有一種機理造成早期損壞,氯化物應力腐蝕裂紋(SCC),這些損壞發(fā)生在給水加熱器內。
含8%Ni的鋼種(TP 304)對應力腐蝕裂紋敏感,見圖1所示。當發(fā)電設備從基本負載切換到循環(huán)模式時,設備發(fā)生破壞的情況就更多。氯化物在干濕交替的區(qū)域,主要在過熱后的冷卻區(qū)域濃縮。
· 冷卻水側
點蝕和縫隙腐蝕—TP304和TP316對點蝕,縫隙腐蝕和與縫隙腐蝕相關的MIC敏感。減小板片厚度板片的設計厚度與其耐腐蝕性能無關,與換熱器的承壓能力有關。如果冷卻水內的氯化物含量分別超過150ppm 和500ppm,就不應考慮使用TP304和TP316。和銅合金一樣,如果是以處理的廢水作為冷卻水源,也不應考慮采用TP304和TP316。
可采用價值比較分析來確定何時開始進行清理和/或更換管道。在確定何時更換管道時,應基于“壽命周期”進行。應對設備的剩余壽命時間進行分析。進行分析時要考慮的各種因素包括:
· 初始管道成本;
· 安裝成本;
· 提高熱性能后燃料的節(jié)約;
· 降低冷卻水化學處理的成本;
· 由于汽輪機效率的損失,發(fā)電的減少;
· 降低或省去鍋爐管道和高壓汽輪機的清理費用;
· 減少事故停車/減少堵塞泄漏的管道。
1.3 鈦
人們認為Titanium Grade 2耐發(fā)電廠冷卻管路中產(chǎn)生的各種腐蝕。傳熱系數(shù)高和金屬消耗少,使其傳熱有效度可達85%一90%以上。惟一的例外可能是零排放設備中使用的結晶裝置。在該裝置必須考慮采用Grade 7和12才行。但是,由于其彈性模數(shù)低,它容易產(chǎn)生振動損壞。這一問題可能通過適當?shù)墓こ淘O計來加以解決。
板式換熱器基本構件及作用
板式換熱器基本構件及作用:
板式換熱器是用薄金屬板(厚度一般為0.5一1.5mm左右)壓制成具有一定形狀波紋的換熱板片,然后疊裝而成的一種換熱器。清洗后的板式換熱器投入生產(chǎn)后效果顯著,在水側進出口蝶閥全開時,出水溫度降到37℃,出口酸溫為60℃,可滿足正常生產(chǎn)。工作流體在兩塊板片所形成的窄小而曲折的通道中流過。冷熱流體依次通過各自流道,中間隔一層板片,通過此板片進行換熱板式換熱器主要由板片、墊圈、機架、壓緊機構等組成。
一、板片是板式換熱器的主要部分,即換熱面。板片是用薄金屬板沖壓而成的一個整張,大致由下列幾部分組成
1.板片本體部分,它是主要的換熱面部分。
2.液體進出孔(角孔),它是流體的進出通道,同時也起到聯(lián)箱的作用。
3.進出口導流部分,它介于角孔與板片本體之間,主要使流體能在板間流動均勻,同時,它也有換熱的作用。
4.密封槽,位于板片的周圍,是安放密封墊圈之用,使工作流體不向外泄露和內部相互泄露。
5.定位孔及掛鉤,使板片組裝時保證相互位置及固定之用。
板式換熱器根據(jù)板片不同的花紋形狀板式換熱器可歸納為4類:回流型、波流型、網(wǎng)狀型、擾流型。目前板片使用的主要材料是奧氏體不銹鋼、欽及欽合金、鎳及鎳合金等。
二、密封墊圈是板式換熱器中一個重要的輔助零件,主要保證流體在板間流動時的密封性;墊圈的斷面尺寸常影響板間隙的工作尺寸值,從而影響其放熱強度和阻力特性。
墊圈材料是一個極為關鍵的因素,目前已成為影響板式換熱器使用范圍的一個重要因素,選擇墊圈的材料要考慮其耐溫、耐壓和化學穩(wěn)定性,以及彈性等性質。目前常用的材料有丁睛橡膠、三元乙丙橡膠、氟橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠、聚四氟乙烯、復合墊片等。
安裝與清洗板式換熱器有哪些要點呢?
根據(jù)換熱器的形式,應在換熱器的兩端留有足夠的空間來滿足條件(操作)清洗、維修的需要。固定管板式換熱器在安裝時,兩端應留出足夠的空間以便能抽出和更換管子。并且,用機械法清洗管內時。兩端都可以對管子進行刷洗操作。進出口導流部分,它介于角孔與板片本體之間,主要使流體能在板間流動均勻,同時,它也有換熱的作用。浮頭式換熱器的固定頭蓋端應留有足夠的空間以便能從殼體內抽出管束,外頭蓋端必須也留出一米以上的位置以便裝拆外頭蓋和浮頭蓋。U形管式換熱器的固定頭蓋應留出足夠的空間以便抽出管束,也可在其相對的一端留出足夠的空間以便能拆卸殼體。
板式換熱器不得在超過銘牌規(guī)定的條件下運行。應經(jīng)常對管,殼程介質的溫度及壓降進行監(jiān)督,分析換熱管的泄漏和結垢情況。