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热交换器：不锈钢用于热交换器维护

　　需要作出许多决定来管理发电厂，这对公司的盈利能力有重大影响。正确的管理团队在正确决策时会受到表扬，做出错误的决定意味着意外。由于清洗的困难程度是随着垢层厚度或沉积的增加而迅速增大的，所以清洗间隔时间不宜过长，应根据生产装置的特点，换热介质的性质，腐蚀速度及运行周期等情况定期进行检查，修理及清洗。燃料成本急剧上升，美国天q气价格从高峰时的每1000立方英尺2美元上升到14美元。煤炭合同价格(包括运费合同价格)比前几年翻了一番。任何操作和操作的改变，如管道堵塞，将导致加热成本的显著增加。

　　1、管道故障

　　发电厂热交换器管道有许多潜在的破坏机理。铜合金中常见的破坏机理与不锈钢和高性能合金钢的破坏机理有很大区别。下面分别进行论述。

　　1.1 铜合金的问题

　　· 蒸汽侧侵蚀

　　蒸汽侧的铜合金最常见的破坏机理是氨沟槽和应力腐蚀裂纹。

　　氨造成的沟槽——除氧添加剂，如联氨，可造成氨沟槽。氨与冷凝水相结合，沿支撑板向下流生成沟槽。

　　应力腐蚀裂纹(SCC)——无论是h军黄铜还是铝黄铜均对氨引起的应力腐蚀裂纹敏感。管子的残余应力高和氨会迅速形成应力腐蚀裂纹。由氨沟槽和应力腐蚀裂纹造成冷凝器的管道破坏很常见。

　　· 冷却水侧侵蚀

　　冲蚀—腐蚀——当水的流速大时，水会冲掉铜合金上的保护氧化层，造成冲蚀—腐蚀。对于h军黄铜和铝黄铜来说，当水的流速大于1.8米/秒时会产生这种情况。采用人字形板片组合时，相邻板片互相倒置，波纹相互接触，形成了密度大、分布均匀的支点，板片角孑L及边缘密封结构已逐步完善，使换热器具有很好的承压能力。即使水的整体速度较低，但是局部区域涡流也会造成这种现象。一般产生这种冲蚀的地方是水入口端部。管道堵塞——如夹具形成的管道凸起造成的阻塞——四周形成的涡流会在几天内造成管道穿孔。

　　H2S和硫酸侵蚀——H2S和硫酸会破坏保护用的氧化层和阻止氧化层重新生成。这是指现场不能更换设备，并且设备不能停止，如果条件允许，最h更换和维修。绝大多数H2S和硫酸来源于腐朽的植物、硫酸还原x菌(MIC腐蚀)或是使用处理过的废水。通常，当把现有的冷却水源从清水转换为处理过的废水六个月后，90-10铜镍管道就会开始发生这种破坏。

　　一般腐蚀和铜的传递铜管上的氧化层是多孔的，可使铜离子扩散到水中。当铜溶解时，管道逐渐变薄。当水的条件为非腐蚀性时，铜的溶解很慢，使用年限为25年的铜管并不少见。然而，铜的传递仍然会对其他地方造成影响。

　　例如，在更换典型的300MW的用h军黄铜管制造的冷凝器的管道时，原管道的重量会比原40万磅少50%。这说明，已溶解了20万磅的铜合金。这些铜不是进入了蒸汽就是进入了冷却水。当铜镀在锅炉的管道上时，它会造成灾难性的液态金属脆化。

　　1.2 不锈钢

　　· 蒸汽侧

　　所有的不锈钢，包括商用钢种(TP 304，TP316和其衍生钢种)和高性能的钢种耐包括所有联氨衍生物在内的多数锅炉用化学药品。在温度更高时，有一种机理造成早期损坏，氯化物应力腐蚀裂纹(SCC)，这些损坏发生在给水加热器内。

　　含8%Ni的钢种(TP 304)对应力腐蚀裂纹敏感，见图1所示。当发电设备从基本负载切换到循环模式时，设备发生破坏的情况就更多。氯化物在干湿交替的区域，主要在过热后的冷却区域浓缩。

　　· 冷却水侧

　　点蚀和缝隙腐蚀—TP304和TP316对点蚀，缝隙腐蚀和与缝隙腐蚀相关的MIC敏感。垫圈材料是一个极为关键的因素，目前已成为影响板式换热器使用范围的一个重要因素，选择垫圈的材料要考虑其耐温、耐压和化学稳定性，以及弹性等性质。如果冷却水内的氯化物含量分别超过150ppm 和500ppm，就不应考虑使用TP304和TP316。和铜合金一样，如果是以处理的废水作为冷却水源，也不应考虑采用TP304和TP316。

　　可采用价值比较分析来确定何时开始进行清理和/或更换管道。在确定何时更换管道时，应基于“寿命周期”进行。应对设备的剩余寿命时间进行分析。进行分析时要考虑的各种因素包括：

　　· 初始管道成本;

　　· 安装成本;

　　· 提高热性能后燃料的节约;

　　· 降低冷却水化学处理的成本;

　　· 由于汽轮机效率的损失，发电的减少;

　　· 降低或省去锅炉管道和高压汽轮机的清理费用;

　　· 减少事故停车/减少堵塞泄漏的管道。

　　1.3 钛

　　人们认为Titanium Grade 2耐发电厂冷却管路中产生的各种腐蚀。惟一的例外可能是零排放设备中使用的结晶装置。二、清洗工艺的确定对于未拆开的板式换热器可以采用静态清洗或动态的清洗工艺。在该装置必须考虑采用Grade 7和12才行。但是，由于其弹性模数低，它容易产生振动损坏。这一问题可能通过适当的工程设计来加以解决。

板式换热器的优点

　　1.适应性大。可通过增减板片达到所需要的传热面积。一台换热器可分成几个单元，可适应同时进行几种流体间的加热或冷却。

　　2.结构紧凑，体积小，耗材少。每立方米体积间的传热面积可达250 m2，每平方米传热面仅需金属15 kg左右。

　　3.传热系数高。板式换热器的流道小，板片是波形，截面变化复杂，使流体的流动方向和流速不断变化，增加了流体的扰动，因而能在很小的流速下达到紊流，具有较高的传热系数。特别适用于液一液换热及茹度较大的流体问换热。

　　4.污垢系数小。由于流动扰动大，污垢不易沉积;所用板片材质较好，很少有腐蚀，这些都使其污垢系数值较小。

　　5.易于拆洗、修理。

　　6.传热系数高和金属消耗少，使其传热有效度可达85% 一90% 以上。

　　7.板式换热器主要用金属板材，因而原材料价格比同种金属的管材要低廉。

　板式换热器的缺点

　　1.流道小，不适宜于气一气换热或蒸汽冷凝。

　　2.密封性较差，易漏泄。需常更换垫圈，较麻烦。

　　3.使用温度受垫圈材料耐温性能的限制。

　　4.使用压力受一定限制，一般不超过1MPa。

　　5.易堵塞，不适用于含悬浮物的流体。

　　6.流阻较管壳式为大。

怎样才能提高板式换热器效能呢？

　　板式换热器是间壁传热式换热器，冷热流体通过换热器板片传热，流体与板片直接接触，传热方式为热传导和对流传热。提器为大家介绍怎样才能提高板式换热器效能呢？

　　一、提高换热器传热系数只有同时提高板片冷热两侧的表面传热系数，减小污垢层热阻，选用热导率高的板片，减小板片的厚度，才能有效提高换热器的传高板式换热器传热效率的关键是提高传热系数和对数平均温差。

　　1.提高板片的表面传热系数

　　由于板式换热器的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流 (雷诺数一 150时 )，因此能获得较高的表面传热系数，表面传热系数与板片波纹的几何结构以及介质的流动状态有关。板片的波形包括人字形、平直形、球形等。经过多年的研究和实验发现，波纹断面形状为三角形 (正弦形表面传热系数最d，压力降较小，受压时应力分布均匀，但加工困难？密封槽，位于板片的周围，是安放密封垫圈之用，使工作流体不向外泄露和内部相互泄露。 )的人字形板片具有较高的表面传热系数，且波纹的夹角越大，板间流道内介质流速越高，表面传热系数越大。

　　2.选用热导率高的板片

　　板片材质可选择奥氏体不锈钢、钛合金、铜合金等。不锈钢的导热性能好，热导率约 14.4 W/(m·K) ，强度高，冲压性能好，不易被氧化，价格比钛合金和铜合金低，供热工程中使用最多，但其耐氯离子腐蚀的能力差。

　　3.减小污垢层热阻

　　减小换热器的污垢层热阻的关键是防止板片结垢。板片结垢厚度为 1 mm时，传热系数降低约 10%。因此，必须注意监测换热器冷热两侧的水质，防止板片结垢，并防止水中杂物附着在板片上。有些供热单位为防止盗水及钢件腐蚀，在供热介质中添加药剂，因此必须注意水质和黏 *剂引起杂物沾污换热器板片。如果水中有黏性杂物，应采用专用过滤器进行处理。选用药剂时，宜选择无黏性的药剂。板式换热器是间壁传热式换热器，冷热流体通过换热器板片传热，流体与板片直接接触，传热方式为热传导和对流传热。

　　4.减小板片厚度

　　板片的设计厚度与其耐腐蚀性能无关，与换热器的承压能力有关。板片加厚，能提高换热器的承压能力。采用人字形板片组合时，相邻板片互相倒置，波纹相互接触，形成了密度大、分布均匀的支点，板片角孑 L及边缘密封结构已逐步完善，使换热器具有很好的承压能力。国产可拆式板式换热器最d承压能力已达到了 2.5 MPa。板片厚度对传热系数影响很大，厚度减小 0.1mm，对称型板式换热器的总传热系数约增加 600W/(m ·K)，非对称型约增加 500 W/(m ·K)¨ 。在满足换热器承压能力的前提下，应尽量选用较小的板片厚度。蓄热式换热器蓄热式换热器通过固体物质构成的蓄热体，把热量从高温流体传递给低温流体，热介质先通过加热固体物质达到一定温度后，冷介质再通过固体物质被加热，使之达到热量传递的目的。