超臨界直流爐停爐后的真空干燥法保養分析

馬士東，馬運平，朱道華，操 亮

(安徽華電宿州發電有限公司，安徽宿州234101)

0 引言

某電廠一期工程安裝2臺600 MW超臨界燃煤汽輪發電機組。鍋爐為東方鍋爐集團有限公司制造的DG－1913/25.4－II3型直流爐，采用超臨界壓力變壓運行、單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、Π型布置。由于該鍋爐有時處于臨修或調停備用狀態，在停運期間如果沒有采用適當的保護措施，進入鍋爐內的氧氣就會造成潮濕的金屬表面產生嚴重的氧腐蝕。因此，對2臺超臨界鍋爐停運期間應該采取適當的防腐措施，即真空干燥保養，以延長鍋爐設備的使用壽命。

1 影響腐蝕的因素

實踐證明，運行中的鍋爐比冷備用的鍋爐(即使采取了保養措施)因腐蝕而造成的損失小。鍋爐在冷備用狀態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，金屬的腐蝕性越嚴重，而溶解氧的濃度與系統的水溫、補水量有直接關系。金屬鐵受水中溶解氧的腐蝕是一種電化學腐蝕，鐵和氧形成2個電極，組成腐蝕電池。鐵的電極電位總是比氧的電極電位低，鐵是陽極，會受到腐蝕。鍋爐水中只要有溶解氧存在，就會造成金屬氧化腐蝕，而且鍋水溶解氧越多，金屬鐵腐蝕越嚴重。

b.pH值。pH值是表示水中氫離子濃度的負對數，故pH值越低，水中氫離子濃度越高，而氫離子是去極化物，會加速金屬的腐蝕速度。當水中有溶解氧存在時，pH值增大(pH=10～13)，腐蝕速度明顯下降，這是因為氫氧離子濃度增高，在鐵的表面會形成保護膜，使腐蝕速度下降。

2 真空干燥防腐保養

鍋爐停爐保養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.不讓空氣進入鍋爐的汽水系統;b.保持停用后鍋爐汽水系統金屬表面干燥;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劑的水溶液中。冷備用鍋爐保養時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法和氮氣置換法。濕式保養法比較簡單，監視方便，但在冬季必須采用防凍措施;氮氣置換法在有凍結危險時，使用較為方便，但需要有操作經驗和技術。

鍋爐采用哪種保養法應根據鍋爐停爐時間長短和附屬設備情況來決定。現場實踐檢驗表明，超臨界鍋爐在停運期間保養宜采用干法保養，這樣可以延長鍋爐使用壽命。真空干燥防腐保養是在干式保養法的基礎上研究出來的保養方法。

2.1 真空干燥保養系統結構

圖1為帶高壓、低壓旁路的中間再熱機組真空干燥系統結構示意圖。

圖1 真空干燥系統示意圖

2.2 真空干燥保養操作步驟

a.停爐前2 h，加大給水系統加氨量(此時應將化學精處理解列)，提高省煤器入口給水pH值至9.4～10.0(取消原來的加聯氨工況)。

b.鍋爐停運后，迅速關閉鍋爐各風門、擋板，封閉爐膛，防止熱量過快散失。

c.當鍋爐壓力降至運行規程允許的放水壓力時(0.8 MPa)，迅速放凈爐水。

d.放水結束后，關閉所有爐側的放水、疏水、向空排氣和排污門。

e.按正常開機前的方法啟動凝汽器真空泵，建立凝汽器真空(汽輪機停機時和停機后，凝汽器也可根據運行工況不破壞真空，保持凝汽器的真空狀態)。

f.打開高壓、低壓旁路門，對鍋爐再熱器、過熱器、水冷壁和省煤器進行抽真空。

g.在過熱器出口聯箱、前屏過熱器出口聯箱、啟動分離器等處安裝真空表，監測真空干燥過程中系統的真空變化情況，要求所安裝的真空表能夠滿足0.053 MPa真空的測量要求。

h.維持抽真空過程(啟動分離器處真空0.053 MPa)，并維持3 h。

i.每間隔0.5 h依次開啟省煤器、水冷壁、過熱器等部位的空氣門，進行空氣置換，并維持真空0.053 MPa，要求最后1個空氣門開啟后維持抽真空2 h。該過程應嚴密監視爐管壁溫下降速度不能超過規定值(控制汽水分離器金屬降溫速度≤2℃/min，金屬溫度偏差≤50℃ )。若出現溫度下降過快的情況則暫時停止真空干燥工作。

j.干燥過程結束后，關閉高壓、低壓旁路門，開啟向空排汽門，破壞鍋爐一、二次系統真空，破壞凝汽器真空，系統恢復正常。開啟鍋爐本體各疏放水門、放空氣門。

k.其它停爐(機)保護措施執行安徽華電宿州發電有限公司發布的《停(備)用熱力設備防銹蝕保護制度》，及時做好凝汽器(汽側、水側)、除氧器、高低加及凝結水、給水系統放水工作。化學專業做好精處理樹脂再生備存工作。

2.3 真空干燥保養操作注意事項

a.停爐期間連續監督給水、蒸汽的pH值。

b.在保護期間，宜將凝結水精處理系統退出運行。

c.鍋爐降壓、放水過程中，應嚴格控制啟動分離器上、下壁溫差不超過制造廠的運行值和運行規程要求。

d.在實施對系統抽真空時，應將系統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、二次閥關閉，以防止其損壞。在完成干燥、真空破壞后，應及時將這些閥門恢復到原有狀態。

e.對高壓、低壓旁路門進行手動開啟時，可能受到正常運行中開啟這些閥門所需條件的限制，可臨時解除閉鎖條件或強制開啟，但工作完成后必須及時恢復。

f.干燥過程結束后，應將凝汽器水、汽側的水放凈，并分別通風干燥。

3 防腐效果檢驗

鍋爐受熱面管材腐蝕速度主要取決于pH值與溶解氧的擴散速度。當pH值小于4時，金屬表氧化膜會全部溶解，金屬直接與酸性介質接觸，加大了酸性腐蝕的速度;當pH值大于13時，金屬表面的氧化膜又會被堿直接溶解，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前，沿用的是濕法保養，由于停爐前給水、凝結水的pH值控制不當，再熱器、過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號機調停備用開機后，對3號高加正常疏水調門、危急疏水調門全開，水位偏高，對高加解列。對疏水調節門解體檢查時發現，門芯已被脫落的氧化皮堵塞。經化驗分析，認為是停爐保養pH值控制不當導致腐蝕的氧化皮脫落所致。對1號、2號爐實施真空干燥保養后，停爐前2 h嚴格控制給水系統加氨量(此時應將化學精處理解列)，提高省煤器入口給水pH值至9.4～10.0(取消原來的加聯氨工況)。2010年5月2號機小修時，對爐管進行割管檢查，沒有再出現氧化皮脫落堵塞調門門芯的現象。

4 結論

通過對DG－1913/25.4－II3型直流鍋爐采用采用真空干燥法保養進行分析，得知鍋爐在停運期間必須進行保養，并要選擇合理的保養方法，以減少鍋爐金屬的腐蝕。另外，鍋爐在運行中要嚴格控制爐水的含氧量、pH值等，使之達到鍋爐水質標準的要求，確保鍋爐設備安全、經濟、穩定運行。