走向海洋鉆探和電站的鈦(二)

  瑙魯海水溫差發電站的最大輸出功率為120kW,但上網電力為31.5kW,其余的88.5kW為電站自用。這座電站的發電裝置用低沸點介質為-40.8℃的氟氯烷R-22(CHCIF2)。其蒸發器及冷凝器的熱傳輸管均為薄壁焊接工業純鈦管。蒸發器及冷凝器總稱換熱器,由于管內外介質溫差不大,總循環效率較低,因此必須做得大大的,同時要求使用期限長達30年以上,還要求維修工作量盡量少,在選擇材料時,必須綜合考慮材料制造成本和材料的腐蝕性能、磨蝕性能??傊?,鈦管是綜合性能最佳的換熱器材料。

  濱海電站冷凝器

  海濱火電站及核電站均用海水作冷卻劑,因此凝汽器最好用薄壁工業純鈦焊管制造,凝汽器是電站關鍵設備之一。由于日本是島國,幾乎所有的大電廠都用海水作冷卻劑,1963年開始試用焊接鈦管作插管試驗,1969年大面積推廣使用。20世紀60年代后期東邦(Toho)鈦業公司建成從鈦以焊接鈦管全流程生產體系,開始生產外徑25.4mm、壁厚約0.6mm的焊接-拉伸鈦管,1969年鈦管壁厚減薄至0.5mm,現在已減至0.45mm,1979年日本研發成世界首臺金鈦冷凝器,即熱傳輸管與管板都是鈦的。目前,日本是全鈦冷凝器用得最多的國家,也是出口量最大的國家。鈦冷凝器的優點如下:

  耐海水和氨的腐蝕。對海水和蒸汽中的氨有很強的抗蝕性,使用壽命長,可超過20年,比黃銅管、銅-鎳合金管的長1倍以上或更長。

  冷卻水的流動速度可提高。鈦管表面不會結垢,不會有泥砂、腐蝕物聚積,可以提高水的流動速度,銅-鎳管的水流速度為1.8m/s~2.1m/s,而鈦管內的流速可達2.7m/s,因而冷卻面積可減少30%。

  不需要防漏設施,采用非鈦冷凝器時,為防止隨時可發生的管路泄漏,必須設置防漏設備,而鈦冷凝器的運轉安全可靠。

  熱交換特性高。鈦的抗蝕性優秀,故鈦管壁厚可比銅合金的薄得多。雖然鈦的熱導率比銅的低,但其熱交換能力卻比銅的高3%~5%。

  節省泵的動力。對于外徑相同的管來說,由于所用鈦管壁厚比銅合金管的薄,所以鈦管內徑比銅合金管的大一些,因而泵的動力可省一些。

  中國研發冷凝器鈦管始于1978年;1981年決定采用國產無縫鈦管制的全鈦凝汽器;1983年8月,中國第一臺無縫鈦管全鈦凝汽器在臺州電廠125MW的2號機組上投入運轉,運轉情況良好,1985年通過技術鑒定。當前,中國建在海濱以海水作為冷卻劑的熱電廠和核電站的凝汽器都用上了焊接鈦管,但遺憾的是,所用鈦管大都是從日本、美國、法國、英國等進口的,20多年來每年的進口量平均在250噸以上。

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