超臨界直流爐停爐后的真空干燥法保養(yǎng)分析

馬士東，馬運(yùn)平，朱道華，操 亮

(安徽華電宿州發(fā)電有限公司，安徽宿州234101)

0 引言

某電廠一期工程安裝2臺(tái)600 MW超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組。鍋爐為東方鍋爐集團(tuán)有限公司制造的DG－1913/25.4－II3型直流爐，采用超臨界壓力變壓運(yùn)行、單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、Π型布置。由于該鍋爐有時(shí)處于臨修或調(diào)停備用狀態(tài)，在停運(yùn)期間如果沒(méi)有采用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，進(jìn)入鍋爐內(nèi)的氧氣就會(huì)造成潮濕的金屬表面產(chǎn)生嚴(yán)重的氧腐蝕。因此，對(duì)2臺(tái)超臨界鍋爐停運(yùn)期間應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)姆栏胧凑婵崭稍锉ｐB(yǎng)，以延長(zhǎng)鍋爐設(shè)備的使用壽命。

1 影響腐蝕的因素

實(shí)踐證明，運(yùn)行中的鍋爐比冷備用的鍋爐(即使采取了保養(yǎng)措施)因腐蝕而造成的損失小。鍋爐在冷備用狀態(tài)所受到的腐蝕主要是氧化腐蝕(此外還有CO2腐蝕等)。影響鍋爐氧腐蝕的因素如下:

a.溶解氧的濃度。水中的含氧量越高，金屬的腐蝕性越嚴(yán)重，而溶解氧的濃度與系統(tǒng)的水溫、補(bǔ)水量有直接關(guān)系。金屬鐵受水中溶解氧的腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，鐵和氧形成2個(gè)電極，組成腐蝕電池。鐵的電極電位總是比氧的電極電位低，鐵是陽(yáng)極，會(huì)受到腐蝕。鍋爐水中只要有溶解氧存在，就會(huì)造成金屬氧化腐蝕，而且鍋水溶解氧越多，金屬鐵腐蝕越嚴(yán)重。

b.pH值。pH值是表示水中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，故pH值越低，水中氫離子濃度越高，而氫離子是去極化物，會(huì)加速金屬的腐蝕速度。當(dāng)水中有溶解氧存在時(shí)，pH值增大(pH=10～13)，腐蝕速度明顯下降，這是因?yàn)闅溲蹼x子濃度增高，在鐵的表面會(huì)形成保護(hù)膜，使腐蝕速度下降。

2 真空干燥防腐保養(yǎng)

鍋爐停爐保養(yǎng)的目的主要是為了防止或減輕鍋爐受熱面管的腐蝕，基本原則如下:

a.不讓空氣進(jìn)入鍋爐的汽水系統(tǒng);b.保持停用后鍋爐汽水系統(tǒng)金屬表面干燥;c.在金屬表面形成具有防腐作用的薄膜，以隔絕空氣;d.使金屬浸泡在含有除氧劑或其它保護(hù)劑的水溶液中。冷備用鍋爐保養(yǎng)時(shí)常采用的防腐方法有濕式防腐、干式防腐和氣體防腐等方法。大容量鍋爐一般采用濕式保養(yǎng)法和氮?dú)庵脫Q法。濕式保養(yǎng)法比較簡(jiǎn)單，監(jiān)視方便，但在冬季必須采用防凍措施;氮?dú)庵脫Q法在有凍結(jié)危險(xiǎn)時(shí)，使用較為方便，但需要有操作經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。

鍋爐采用哪種保養(yǎng)法應(yīng)根據(jù)鍋爐停爐時(shí)間長(zhǎng)短和附屬設(shè)備情況來(lái)決定。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐檢驗(yàn)表明，超臨界鍋爐在停運(yùn)期間保養(yǎng)宜采用干法保養(yǎng)，這樣可以延長(zhǎng)鍋爐使用壽命。真空干燥防腐保養(yǎng)是在干式保養(yǎng)法的基礎(chǔ)上研究出來(lái)的保養(yǎng)方法。

2.1 真空干燥保養(yǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1為帶高壓、低壓旁路的中間再熱機(jī)組真空干燥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 真空干燥系統(tǒng)示意圖

2.2 真空干燥保養(yǎng)操作步驟

a.停爐前2 h，加大給水系統(tǒng)加氨量(此時(shí)應(yīng)將化學(xué)精處理解列)，提高省煤器入口給水pH值至9.4～10.0(取消原來(lái)的加聯(lián)氨工況)。

b.鍋爐停運(yùn)后，迅速關(guān)閉鍋爐各風(fēng)門、擋板，封閉爐膛，防止熱量過(guò)快散失。

c.當(dāng)鍋爐壓力降至運(yùn)行規(guī)程允許的放水壓力時(shí)(0.8 MPa)，迅速放凈爐水。

d.放水結(jié)束后，關(guān)閉所有爐側(cè)的放水、疏水、向空排氣和排污門。

e.按正常開(kāi)機(jī)前的方法啟動(dòng)凝汽器真空泵，建立凝汽器真空(汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)和停機(jī)后，凝汽器也可根據(jù)運(yùn)行工況不破壞真空，保持凝汽器的真空狀態(tài))。

f.打開(kāi)高壓、低壓旁路門，對(duì)鍋爐再熱器、過(guò)熱器、水冷壁和省煤器進(jìn)行抽真空。

g.在過(guò)熱器出口聯(lián)箱、前屏過(guò)熱器出口聯(lián)箱、啟動(dòng)分離器等處安裝真空表，監(jiān)測(cè)真空干燥過(guò)程中系統(tǒng)的真空變化情況，要求所安裝的真空表能夠滿足0.053 MPa真空的測(cè)量要求。

h.維持抽真空過(guò)程(啟動(dòng)分離器處真空0.053 MPa)，并維持3 h。

i.每間隔0.5 h依次開(kāi)啟省煤器、水冷壁、過(guò)熱器等部位的空氣門，進(jìn)行空氣置換，并維持真空0.053 MPa，要求最后1個(gè)空氣門開(kāi)啟后維持抽真空2 h。該過(guò)程應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視爐管壁溫下降速度不能超過(guò)規(guī)定值(控制汽水分離器金屬降溫速度≤2℃/min，金屬溫度偏差≤50℃ )。若出現(xiàn)溫度下降過(guò)快的情況則暫時(shí)停止真空干燥工作。

j.干燥過(guò)程結(jié)束后，關(guān)閉高壓、低壓旁路門，開(kāi)啟向空排汽門，破壞鍋爐一、二次系統(tǒng)真空，破壞凝汽器真空，系統(tǒng)恢復(fù)正常。開(kāi)啟鍋爐本體各疏放水門、放空氣門。

k.其它停爐(機(jī))保護(hù)措施執(zhí)行安徽華電宿州發(fā)電有限公司發(fā)布的《停(備)用熱力設(shè)備防銹蝕保護(hù)制度》，及時(shí)做好凝汽器(汽側(cè)、水側(cè))、除氧器、高低加及凝結(jié)水、給水系統(tǒng)放水工作。化學(xué)專業(yè)做好精處理樹(shù)脂再生備存工作。

2.3 真空干燥保養(yǎng)操作注意事項(xiàng)

a.停爐期間連續(xù)監(jiān)督給水、蒸汽的pH值。

b.在保護(hù)期間，宜將凝結(jié)水精處理系統(tǒng)退出運(yùn)行。

c.鍋爐降壓、放水過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制啟動(dòng)分離器上、下壁溫差不超過(guò)制造廠的運(yùn)行值和運(yùn)行規(guī)程要求。

d.在實(shí)施對(duì)系統(tǒng)抽真空時(shí)，應(yīng)將系統(tǒng)中所有不允許在真空條件下工作的壓力表和壓力變送器的一、二次閥關(guān)閉，以防止其損壞。在完成干燥、真空破壞后，應(yīng)及時(shí)將這些閥門恢復(fù)到原有狀態(tài)。

e.對(duì)高壓、低壓旁路門進(jìn)行手動(dòng)開(kāi)啟時(shí)，可能受到正常運(yùn)行中開(kāi)啟這些閥門所需條件的限制，可臨時(shí)解除閉鎖條件或強(qiáng)制開(kāi)啟，但工作完成后必須及時(shí)恢復(fù)。

f.干燥過(guò)程結(jié)束后，應(yīng)將凝汽器水、汽側(cè)的水放凈，并分別通風(fēng)干燥。

3 防腐效果檢驗(yàn)

鍋爐受熱面管材腐蝕速度主要取決于pH值與溶解氧的擴(kuò)散速度。當(dāng)pH值小于4時(shí)，金屬表氧化膜會(huì)全部溶解，金屬直接與酸性介質(zhì)接觸，加大了酸性腐蝕的速度;當(dāng)pH值大于13時(shí)，金屬表面的氧化膜又會(huì)被堿直接溶解，使金屬表面的堿性腐蝕快速增加。某電廠在未采用真空干燥保養(yǎng)前，沿用的是濕法保養(yǎng)，由于停爐前給水、凝結(jié)水的pH值控制不當(dāng)，再熱器、過(guò)熱器部分管段存水未放凈，多次啟停爐后加劇了腐蝕和氧化皮的脫落形成速度。2009年2月，2號(hào)機(jī)調(diào)停備用開(kāi)機(jī)后，對(duì)3號(hào)高加正常疏水調(diào)門、危急疏水調(diào)門全開(kāi)，水位偏高，對(duì)高加解列。對(duì)疏水調(diào)節(jié)門解體檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，門芯已被脫落的氧化皮堵塞。經(jīng)化驗(yàn)分析，認(rèn)為是停爐保養(yǎng)pH值控制不當(dāng)導(dǎo)致腐蝕的氧化皮脫落所致。對(duì)1號(hào)、2號(hào)爐實(shí)施真空干燥保養(yǎng)后，停爐前2 h嚴(yán)格控制給水系統(tǒng)加氨量(此時(shí)應(yīng)將化學(xué)精處理解列)，提高省煤器入口給水pH值至9.4～10.0(取消原來(lái)的加聯(lián)氨工況)。2010年5月2號(hào)機(jī)小修時(shí)，對(duì)爐管進(jìn)行割管檢查，沒(méi)有再出現(xiàn)氧化皮脫落堵塞調(diào)門門芯的現(xiàn)象。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)DG－1913/25.4－II3型直流鍋爐采用采用真空干燥法保養(yǎng)進(jìn)行分析，得知鍋爐在停運(yùn)期間必須進(jìn)行保養(yǎng)，并要選擇合理的保養(yǎng)方法，以減少鍋爐金屬的腐蝕。另外，鍋爐在運(yùn)行中要嚴(yán)格控制爐水的含氧量、pH值等，使之達(dá)到鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，確保鍋爐設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。