600MW超臨界機(jī)組過熱器、再熱器化學(xué)清洗

摘 要：國(guó)內(nèi)某600MW超臨界機(jī)組過熱器及再熱器因氧化皮脫落發(fā)生爆管，為了消除氧化皮脫落給機(jī)組帶來的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)其進(jìn)行了化學(xué)清洗。化學(xué)清洗范圍包括省煤器、水冷壁、啟動(dòng)分離器、頂棚和包墻過熱器、分隔屏過熱器、后屏過熱器、末級(jí)過熱器及末級(jí)再熱器；化學(xué)清洗采用有機(jī)復(fù)合酸清洗工藝，選用大流量高揚(yáng)程清洗泵，避免了清洗中出現(xiàn)氣塞和堵管，通過分段差別化清洗保證了每個(gè)清洗部位清洗干凈且沒有出現(xiàn)過洗現(xiàn)象。工程實(shí)踐證明，化學(xué)清洗可以快速、徹底地解決過熱器、再熱器氧化皮問題。

關(guān)鍵詞：超臨界；過熱器；再熱器；化學(xué)清洗

國(guó)內(nèi)某電廠600MW超臨界機(jī)組投產(chǎn)不足4年，過熱器及再熱器發(fā)生爆管，對(duì)爆管位置檢查發(fā)現(xiàn)彎頭處沉積有大量氧化皮，對(duì)分隔屏過熱器和后屏過熱器割管檢查也發(fā)現(xiàn)有氧化皮脫落現(xiàn)象，但是末級(jí)過熱器和末級(jí)再熱器脫落最為嚴(yán)重。通過割管對(duì)彎頭處沉積的氧化皮進(jìn)行清理，機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間再次因?yàn)檠趸っ撀湟鸨埽瑖?yán)重影響了機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性[1]。為了徹底清除氧化皮，特進(jìn)行了化學(xué)清洗。

1 小型試驗(yàn)部分

1.1 垢量的測(cè)定

割取水冷壁、末級(jí)過熱器、末級(jí)再熱器不同材質(zhì)的管樣，按照《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》（DL/T 794-2012）中的方法測(cè)定垢量，結(jié)果見表1。

由于管樣在割取和運(yùn)輸過程中大量氧化皮發(fā)生脫落，末級(jí)過熱器和末級(jí)再熱器真實(shí)垢量遠(yuǎn)大于所測(cè)定值，本次試驗(yàn)值僅作為參考，實(shí)際化學(xué)清洗時(shí)要對(duì)清洗工藝參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整。

1.2 垢的成分分析

將末級(jí)再熱器及末級(jí)過熱器管樣內(nèi)表面垢物刮取約1.0g左右，混勻研細(xì)后，采用能譜分析（EDS）其成份，定量說明垢的成份，能譜分析（EDS）結(jié)果見表2，由此可知，末級(jí)過熱器和末級(jí)再熱器內(nèi)表面垢物成份主要為Fe、Cr的氧化物。

1.3 清洗試驗(yàn)

因水冷壁垢量較小，且垢較易溶解，故本次動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)不選擇水冷壁管樣，只選擇末級(jí)過熱器和末級(jí)再熱器管樣。將垢量試驗(yàn)剩下的管樣安裝在動(dòng)態(tài)模擬平臺(tái)上，根據(jù)實(shí)際清洗的工況設(shè)定清洗參數(shù)，詳見表3。

動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果表明：采用6%復(fù)合酸+0.5%N-106緩蝕劑+0.3%助溶劑N-101A+0.2%助溶劑N-101B+適量還原劑+適量消泡劑清洗，末級(jí)再熱器清洗3次共62.5小時(shí)，管樣已清洗干凈，除垢率95%以上；末級(jí)過熱器清洗3次共77小時(shí)，管樣已清洗干凈，除垢率95%以上。動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)每次清洗的腐蝕速率及腐蝕總量如表4所示，均符合《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》（DL/T794-2012）的相關(guān)規(guī)定，能滿足該清洗的技術(shù)要求。

2 工程部分

2.1 化學(xué)清洗范圍

包括省煤器、水冷壁系統(tǒng)、啟動(dòng)分離器、頂棚和包墻過熱器、分隔屏過熱器、后屏過熱器、末級(jí)過熱器及末級(jí)再熱器。

2.2 化學(xué)清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝

根據(jù)清洗各部位垢量的差異，設(shè)計(jì)了分段差別化清洗流程，垢量較大的末級(jí)過熱器及末級(jí)再熱器可以單獨(dú)清洗。由于過熱器和再熱器的通流面積很大（詳見表5），為了滿足清洗時(shí)對(duì)流速的要求，選用了2臺(tái)2300t/h和2臺(tái)1000t/h的大流量高揚(yáng)程清洗泵，清洗時(shí)不僅可實(shí)現(xiàn)各清洗部位不小于0.5m/s的清洗流速[3]，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)通流面積最大的末級(jí)再熱器沖洗時(shí)1.0m/s的流速。

主系統(tǒng)全部使用DN600PN2.5的焊接閘閥，比清洗泵揚(yáng)程高一等級(jí)，清洗臨時(shí)系統(tǒng)管道全部氬弧焊打底后焊接，并在清洗系統(tǒng)與正式系統(tǒng)連接處設(shè)置濾網(wǎng)，避免過熱器、再熱器系統(tǒng)引入雜質(zhì)[4]。

2.3 化學(xué)清洗結(jié)果

整個(gè)清洗工作一共分了五個(gè)階段，第一、二階段末級(jí)過熱器單獨(dú)清洗，第三階段為分隔屏過熱器、后屏過熱器和末級(jí)過熱器先清洗，在結(jié)束前和垢量很小的水冷壁、省煤器一起清洗，第四、五階段末級(jí)再熱器單獨(dú)清洗。清洗后統(tǒng)計(jì)，末級(jí)過熱器清洗約51.25小時(shí)；頂棚和包墻過熱器、分隔屏過熱器和后屏過熱器清洗約25.5小時(shí)；水冷壁及省煤器的清洗約14.5小時(shí)；末級(jí)再熱器清洗約42小時(shí)。

2.3.1 化學(xué)清洗腐蝕速率及腐蝕總量

每個(gè)清洗階段都在系統(tǒng)內(nèi)懸掛了和清洗部位材質(zhì)相對(duì)應(yīng)材質(zhì)的腐蝕指示片，平均腐蝕速度均小于8g/（m2·h），腐蝕總量均小于80g/m2。

2.3.2 除垢率

在線監(jiān)測(cè)的末級(jí)過熱器監(jiān)視管段、末級(jí)再熱器監(jiān)視管段及清洗后的割管檢查，管內(nèi)的垢已清洗干凈，除垢率大于95%。

本次化學(xué)清洗溶解鐵垢（以Fe3O4計(jì)）共計(jì)12716.2公斤。其中：

第一、二次清洗溶解鐵垢的量為：

150×（8288+3500）×10-3×1.38=2440.12公斤（其中：150為末級(jí)過熱器清洗水溶積，8288和3500為兩次清洗最終全鐵量）

第三次清洗溶解鐵垢的量為：

243.4×3864×10-3×1.38=1297.89公斤

463.7×8512×10-3×1.38=5446.88公斤；（其中：243.4為過熱器清洗水溶積，3864為最終全鐵量；463.7為鍋爐和過熱器清洗水溶積，8512為清洗最終全鐵量）

第四、五次清洗溶解鐵垢的量為：

370×（5544+1372）×10-3×1.38=3531.31公斤；（其中：370為末級(jí)再熱器清洗水溶積，5544和1372為兩次清洗最終全鐵量）

化學(xué)清洗后割管檢查，管內(nèi)的垢已清洗干凈，無殘留氧化物和焊渣，無明顯金屬粗晶析出的過洗現(xiàn)象，并形成了完整的鈍化膜，無二次銹蝕和點(diǎn)蝕。

2.3.4 金相實(shí)驗(yàn)

化學(xué)清洗后割取過熱器和再熱器中T91、T23、TP347H、12Cr1MoVG共4種材質(zhì)的管樣做金相實(shí)驗(yàn)，，未出現(xiàn)晶間腐蝕。

3 結(jié)束語

采用有機(jī)復(fù)合酸清洗工藝，除垢干凈，腐蝕速率小，無點(diǎn)蝕，無晶間腐蝕，無過洗現(xiàn)象；此工藝方以溶解垢為主，部分難溶物以顆粒形式懸浮于清洗液中，輔之以大流量高揚(yáng)程清洗泵，有效地避免清洗過程中氣塞和堵管的發(fā)生；整個(gè)清洗過程未出現(xiàn)因氧化皮沉積而堵管；根據(jù)垢量大小差別化清洗，既實(shí)現(xiàn)末級(jí)過熱器、末級(jí)再熱器等特別難洗部位清洗干凈，又避免了其他垢量小的部位長(zhǎng)時(shí)間清洗而發(fā)生過洗；機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行后過熱器再熱器壁溫差恢復(fù)正常值；實(shí)踐表明化學(xué)清洗對(duì)于解決過熱器、再熱器氧化皮問題是行之有效的。

參考文獻(xiàn)

[1]馮偉忠.超超臨界機(jī)組蒸汽氧化及固體顆粒侵蝕的綜合防治[J].中國(guó)電力，2007，40（1）：69-72.

[2]杜越，趙建祖，衛(wèi)攀麗，等.亞臨界及超臨界機(jī)組鍋爐過熱器清洗緩蝕劑的應(yīng)用[J].腐蝕與防護(hù)，2014，35（2）：23-27.

[3]喻亞非，鍋爐化學(xué)清洗[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013：105-106.

[4]DL/T794-2012.火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則[S].