西宁火电厂间冷塔散热器管束管口防冲刷衬管

西宁火电厂间冷塔散热器管束管口防冲刷衬管

周艳来寇志超杨红军

(国家电投青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁发电分公司青海省西宁市811699)

摘要:间冷空冷机组目前已经在我国已进行了广泛的推广，国家电投青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁发电分公司表凝式间接空冷（以下简称间冷塔）在机组168小时试运行后，2台间冷塔陆续出现散热器泄漏问题，泄漏点的共同特点位于扇区进水联箱进水侧管束管口处，且泄漏量不断增大，导致化学制水量维持不住间冷塔补水量，严重影响机组安全运行。本文就间冷塔散热器管束管口处泄漏问题进行了原因分析及现场修复方法论证，并提出了可行的参考意见。

关键词:间冷管束管口；漏水；衬管

1系统现状

国家电投青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁发电分公司间冷塔共计2台，由哈尔滨空调股份有限公司设计及制造，每台间冷塔10个扇区，178组分左右两侧的三角散热器，每个散热器由144根铝管组合构成。机组在168小时试运行后，2台间冷塔陆续出现散热器泄漏问题，泄漏点的共同特点位于扇区进水联箱进水侧管束管口处，经检查管束管口存在明显的汽蚀麻点及冲刷段（如下图），且泄漏点逐渐扩大，导致2台间冷塔系统一方面除盐水补水量增大，一方面因部分扇区退备造成机组高负荷时背压偏高、经济性差。在环境较高时，投运泄漏量大的扇区后，化学制水量维持不住间冷塔补水量，导致除盐水箱水位急剧下降，严重影响机组安全运行。

常规散热器管束泄漏的处理方式主要为采用胀堵管端封堵的方式，将漏水管束进行封堵隔离；亦或对漏水管束加衬管的方式维修。但由于西宁发电分公司2台间冷塔散热器中至少有半数以上散热器均存在漏水情况，泄漏数量大且均存在散热器管束入口70mm内汽蚀冲刷问题，故采用常规胀堵管端封堵的方式无法对泄漏的散热器管束进行修复，必须选用一种耐冲刷、汽蚀的材料将管束管口进行保护，防止对其直接进行接触，进而防止出现管束管口泄漏现象。

2管束管口泄漏原因分析及对策实施

目前国内间接空冷系统的散热器管束都采用铝合金材质，为保证换热效率，管壁设计1mm左右，管壁进行钝化处理后形成一层钝化膜。散热器底部管束联箱与管束散热器管水分配过程中必然产生压力变化，而流体在高速流动和压力变化条件下，在变化区域形成空穴（气泡），空穴在高压区被压破并产生冲击压力，破坏散热器管表面上的保护膜，表现出的特征是先在散热器管表面形成许多细小的麻点，然后逐渐扩大成洞穴，即典型的汽蚀损坏。

铝合金散热器管汽蚀后铝合金表面钝化膜被破坏，进而形成电化学腐蚀，即汽蚀过程中，局部高温在无钝化膜的铝合金表面形成热电偶，形成微电池，阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用，从而引起铝合金管的局部腐蚀，而且这种腐蚀一般是坑蚀。

在汽蚀的物理冲击和电化学腐蚀的共同作用下，散热器铝合金管口深70mm范围内管壁损坏严重，使用不到一个月时间大面积破损泄漏，除盐水量供不应求，严重影响火力发电厂机组正常运行。

故解决散热器管束入口70mm内汽蚀的问题，必须选用一种耐冲刷、冲击的材料（具有良好的弹性变形性能），此材料还必须具备足够的机械加工硬度，散热器铝管硬度HB100左右，选用材料硬度应在HB80左右。

同时解决散热器管束入口70mm内电化学腐蚀的问题，需选取一种在任何条件下都不会形成“微电池”的材料，针对已经产生汽蚀现象和电化学腐蚀现象的管束，还必须保证介质与管壁有效隔离。

针对以上条件，本次解决间冷塔散热器管束泄漏选取材质为单体浇注尼龙材料（MC尼龙：是用已内酰胺单体在强碱（如NaoH）和一些助催化剂的作用下，用模具直接聚合成型，因而成型方便、设备投资少，易于制造），利用浇筑的方式形成衬管（如下图），衬管与

散热器管束嵌入式配合，形成保护层，阻止介质与管束易冲刷区域直接接触，解决散热器进水侧管束因汽蚀冲刷而造成的泄漏问题。

3实施效果及总结

为保证选用的尼龙衬管能更好的起到防冲刷汽蚀导致的管束泄漏情况，将尼龙套管与管束配合分为过盈配合区和填充区（如下图），填充区为中性硅酮结构胶；过盈配合区过盈量逐渐过渡，从+0mm-+0.02mm；衬管设计有不超过1mm的凸台，作用是既要防止衬管完全嵌入到散热器管内部，又要完全保护住散热器管头不被汽蚀，还要保证不影响散热器管接头和联箱接头的密封；填充区和过盈区对汽蚀区形成了双重保护，确保介质不与金属接触。

通过对泄漏散热器管束管口加装尼龙套管后，截止目前机组运行时间已超过两年多，未再发现管束管口泄漏情况，有效防止了散热器管束的泄漏。在减少因管束泄漏而浪费大量除盐水的同时，更重要的确保了间冷塔在运行时能满足机组背压等各项参数要求，保证了机组运行安全性。

通过对泄漏散热器加装尼龙套管后效果检查，基本解决了因管束管口汽蚀冲刷而造成的散热器泄漏问题。实践证明加装尼龙套管具有抗汽蚀、杜绝电化学腐蚀的效果，同时在操作上安装简单，效率高，加之本身设计简单，采用浇筑方式，可批量生产且成本低，能以较小的代价解决间冷塔散热器及其他行业相似的泄漏问题，保证了设备使用的经济性、安全性及使用寿命。

随着大型火电机组间冷系统的占比不断增大，通过此次对泄漏散热器进行加装尼龙套管处理，为后续大型火电机组间接式空冷系统的运行稳定性提供了借鉴经验，同时该项成果亦可应用于大小型换热设备、暖通系统换热器等其他行业易冲刷、腐蚀、磨损的区域，设计简单、安装方便，具有很强的现实可操作性。

参考文献：

[1]山西省电力工业局.丁而谋，主编.《发电厂空冷技术》.水利电力出版社.

[2]《西宁发电分公司表凝式间接空冷系统设备说明书》.哈尔滨空调股份有限公司.