瑙鲁海水温差发电站的最大输出功率为120kW,但上网电力为31.5kW,其余的88.5kW为电站自用。这座电站的发电装置用低沸点介质为-40.8℃的氟氯烷R-22(CHCIF2)。其蒸发器及冷凝器的热传输管均为薄壁焊接工业纯钛管。蒸发器及冷凝器总称换热器,由于管内外介质温差不大,总循环效率较低,因此必须做得大大的,同时要求使用期限长达30年以上,还要求维修工作量尽量少,在选择材料时,必须综合考虑材料制造成本和材料的腐蚀性能、磨蚀性能。总之,钛管是综合性能最佳的换热器材料。
滨海电站冷凝器
海滨火电站及核电站均用海水作冷却剂,因此凝汽器最好用薄壁工业纯钛焊管制造,凝汽器是电站关键设备之一。由于日本是岛国,几乎所有的大电厂都用海水作冷却剂,1963年开始试用焊接钛管作插管试验,1969年大面积推广使用。20世纪60年代后期东邦(Toho)钛业公司建成从钛以焊接钛管全流程生产体系,开始生产外径25.4mm、壁厚约0.6mm的焊接-拉伸钛管,1969年钛管壁厚减薄至0.5mm,现在已减至0.45mm,1979年日本研发成世界首台金钛冷凝器,即热传输管与管板都是钛的。目前,日本是全钛冷凝器用得最多的国家,也是出口量最大的国家。钛冷凝器的优点如下:
耐海水和氨的腐蚀。对海水和蒸汽中的氨有很强的抗蚀性,使用寿命长,可超过20年,比黄铜管、铜-镍合金管的长1倍以上或更长。
冷却水的流动速度可提高。钛管表面不会结垢,不会有泥砂、腐蚀物聚积,可以提高水的流动速度,铜-镍管的水流速度为1.8m/s~2.1m/s,而钛管内的流速可达2.7m/s,因而冷却面积可减少30%。
不需要防漏设施,采用非钛冷凝器时,为防止随时可发生的管路泄漏,必须设置防漏设备,而钛冷凝器的运转安全可靠。
热交换特性高。钛的抗蚀性优秀,故钛管壁厚可比铜合金的薄得多。虽然钛的热导率比铜的低,但其热交换能力却比铜的高3%~5%。
节省泵的动力。对于外径相同的管来说,由于所用钛管壁厚比铜合金管的薄,所以钛管内径比铜合金管的大一些,因而泵的动力可省一些。
中国研发冷凝器钛管始于1978年;1981年决定采用国产无缝钛管制的全钛凝汽器;1983年8月,中国第一台无缝钛管全钛凝汽器在台州电厂125MW的2号机组上投入运转,运转情况良好,1985年通过技术鉴定。当前,中国建在海滨以海水作为冷却剂的热电厂和核电站的凝汽器都用上了焊接钛管,但遗憾的是,所用钛管大都是从日本、美国、法国、英国等进口的,20多年来每年的进口量平均在250吨以上。
链接:走向海洋钻探和电站的钛(一)