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凝汽器運行狀況差的原因？解決辦法BFe10-1-1銅鎳合金管凝汽器換管改造技術？
凝汽器運行狀況差的原因？解決辦法BFe10-1-1銅鎳合金管凝汽器換管改造技術？
山西化肥廠汽輪機組使用合成氨裝置投運后,凝汽器壓力和汽輪機汽托率一直高于沒計值.尤其夏天商溫季節(jié),問題顯得更為突出,裝置不得不降負荷運行。為了適應工廠生產的發(fā)展.對機組還提出了增容的要求.希望增容改造后的額定功率比原來增大10%s以上。上述兩方面導致了凝汽器換管改造必須與汽輪機同時改造。
凝汽器換管改造及運行工況分析：
4111-K2E6凝光器是4111-K:T汽輪機的配套設備，采用2276根19mm42mm碳鋼管作玲卻管,有效管長為5630mm。冷卻管與碳鋼臂板采用脹管連接。管子在管板上呈角形排列,排臂節(jié)距為25mm,正常工況時凝汽器壓力P:=0.0147MPa.主機排汽量為Gs=60t/h;額定工況時主機最大排汽量681-65 8t,'h.冷卻水流量W=3206t/h.設計冷卻水溫t一34C,銘牌上往明冷卻面積P=770m"。
凝汽器換管改造實際運行情況表明:在滿足主機正常工況設計功率的情況下，蒸汽耗量達68t/h.比設計值多耗氣81h。此時凝光器樂力P-0.039MPa以上。凝水溫度高達75亡t 右,由于常年真空度偏低,導致排汽溫度偏高,嚴重威脅主機安全可靠運行。由此可知，該凝汽器實際運行時冷卻面積嚴重不足,只能掌提高凝汽器換管改造背壓,增大汽耗量,犧牲經濟性來滿足機組功率的需要。經分析主要是下列因素造成:
▲原設計冷卻面積不足。采用目前國際通用的美國傳熱協(xié)會HET 方法對4111-K,E6凝汽器進行熱力特性復核,計算結果表明原設計工況參數(shù)運行時，需玲卻面積P=766m".而實際冷卻面積尸-764.8m(按有效管長計算),就略顯不足，更不要談余量了。
▲冷卻水管銹蝕、嚴重結垢，熱阻增加。經估算,其污垢系數(shù)已從設計值的0.85降為0.45.巖再考慮增容改造。燕汽流量將從601/h增加到78.2t/h,則原凝汽器就更不能滿足要求 了。
凝汽器改造方案及關鍵技術：
為了解決冷卻面積的不足并滿足增容改造的需娶,對4111-K:E6凝汽器換管改造考慮如下方案:
重新設計一臺較大冷卻面積的新復汽器。該方案要受到現(xiàn)場空間尺寸和循環(huán)水流量的限制,要增加凝汽器的有效管長，從而增大冷卻面積,則受到其它設備和檢修空間的制約;若增加冷卻管數(shù),即增加凝汽器的直徑.則受到機基混凝土框架和凝水泵吸入壓頭的限制,加大直徑也就降低了熱水井被位高度,減小了凝結水泵的吸入高度，有可能導致凝結水泵產生汽蝕而影響正常運行;此外，該廠循環(huán)水盤不富裕，凝汽器用循環(huán)水量要受到管網中其它用水設備的制約。要改變循環(huán)水系統(tǒng)增加容量也不現(xiàn)實,其改造工程量、工期和資金均有極大的難度。綜上所述,該方案實施難度大,投資也大.
●凝汽器換管改造方案。根據(jù)熱力計算結果可知。在不改動原凝汽器殼體的情況下,采用傳熱性能好的BFe10-1-1銅鎳合金管替代全部碳鋼管,維持原冷卻面積和循環(huán)水量,就可以滿足機組性能的需要。但必須解決以下兩個關鍵技術問題:第1,氨腐蝕向題�；蕪S不可避免地有氮氣存在，能否對BFe10 1-1銅鎳合金管產生氮腐蝕，這是能否采用BFe10-1-1鋼鎳合金管改造凝汽器的關鍵向題，也是先決條件。特進行了BFe10 1-1銅鎳合金管氨腐蝕試驗,結果表明:只要空氣中的氨濃度低于某定值，BFe10-11鋼鎳合金管就不會產生氨腐蝕。關于這一點目前已被化肥廠采用BFe10-11管凝汽器換管改造實際運行所證實。
冷卻管振動何題。這一直是凝汽器運行中的- 一個大問題。有關管子振動的理論和振動的計算方法已有許多文獻和資料作了研究和介紹.這里不作更多的探討，增容改造由碳鋼管更換成BFe10-i 1管后，下列3個因素會對冷卻水管振動產生影響:
材料不同,彈性模底不同。碳鋼管的彈性模量E= 205GPa;BFe10 1-1管的彈性模社B=145GPa;BEe10-1-1管的剛度與碳鋼管差許多。
管子壁厚不同,碳鋼管壁厚為2mm.而BFe10 1-1管壁厚為1mm.
汽流速度不同，增容改造后,汽輪機排汽量由60t/b猛增至78.2t/h.而排汽口尺寸未變,蒸汽流速增加30%以上,繞流冷卻管 的高速汽流的激振作用增加。
雖然冷卻管振動而損傷的例子并不多見,但忽視這一點往往可能會出現(xiàn)問題。如寶鋼自備電站300MW發(fā)電機組，是從日本引進的設備。在投運1年多時間內,其1*、2機組的鈦冷卻管由于汽流的激振作用均發(fā)生振動損傷,造成漏泄事故。這種由于汽流歉振的基本機理目前尚不清楚，現(xiàn)有的幾種計算冷卻管汽流繳振的經驗公式也不成熟,還處在探討、試驗研究階段。根據(jù)許多研究冷卻管振動的文獻和資料介紹:為了避免冷卻水管與汽輪機轉速發(fā)生共振而損壞，其避振格度須大于25%以上。
為此，特進行了BFe10-1-1銅鎳合金管固有頻率測定和自激振動試驗研究。試驗結果表明;為了滿足避振裕量大于25% 以上的要求,防止高速汽流的微振作用，建議在原凝汽器跨距內增設支承隔板。所以，對4111K:E6凝汽器改造時，在原來3 個中間跨度內增設了3塊半隔板,以縮短冷卻管的跨度。這樣,BFe10-1-1鋼鎳合金玲卻管就不會引起明顯的自微振動，從而使振動應力大大減小，使凝汽器安全可靠地運行。
在解決了以上兩項關鍵技術問題后，4111KZE6凝汽器改造決定采用換管方案。
凝汽器換管改造工藝：
4111-KZE6凝汽器改造的特點是工作量大,時間短，在短短的十幾天時間內必須完成全部改造任務，即要將2276根碳鋼管全部拔除。然后換成BFe1C 1-1管,這是整個換管改造~ C程的關鍵工藝。采取了特殊的撥管工藝:用特制絲維攻絲。用振動法打松管子。然后再用卷揚機拔i H瞥子.采用這種拔管工藝簡易、快捷、不損傷管板，是行之有效的方法,已在許多化肥廠的凝汽器及換熱器換管改造中得到了應用。
凝汽器換管改造后運行工況分析：
根據(jù)對機組運行工況測試結果分析得 知.改造后的凝汽器換熱效果大大增強,特別是經過夏天高溫季節(jié)的考核,已體現(xiàn)出極大的優(yōu)越性。能保訓機組排汽壓力常年達到設計值.減少了循環(huán)水量的需求。循環(huán)水蠊閥開度由改造前的100%降為改造后的34%左右，大大緩和了夏天高溫季節(jié)用水緊張的矛盾，為機組安全可靠高效運行創(chuàng)造了有利條件。
據(jù)鎮(zhèn)海煉化股份有限公司化肥廠節(jié)能效益分析介紹，整個機組經改造后,汽耗量明顯下降、全年可節(jié)約蒸汽323921,全年節(jié)汽量折合燃油為2532t,節(jié)約軟化水1620t.凝汽器循環(huán)水流量減少,相應地節(jié)約了水泵耗功和循環(huán)水補充量.節(jié)約的總效益為:全年節(jié)約資金210萬元以上。
凝汽器換管改造總結：
a\BFe10 1-1鋼鎳合金管用于某些化肥廠凝汽設備是可行的,不會出現(xiàn)氨腐蝕,采取的避振措施是可靠的。
b\用BFe10-11管更換碳鋼管，強化了傳熱效果，提高了凝汽器換熱作用,解決了4111-K,E6凝汽器常年真空度偏低的矛盾，保證汽輪機正常運行,降低了汽耗,減少冷卻水流量和降低循環(huán)水泵的功耗,達到并超過了預期的目的。
C\多年運行實踐證明.4111-K,E6換管改遣和4111-K;T 汽輪機組改造技術是成功的,其工藝是可行的,改造后取得了明量的節(jié)能效果和可觀的經濟效益。
d\凝汽器改造技術和換管工藝已成熟可靠,可推廣應用于其它相類似的凝汽器和冷卻器的技術改造工程。
為了適應大化肥擴能的需要,用國內技術改造進口設備,走國產化改造的路子,是切實可行的。