“熱風干燥+氣相緩蝕劑”法在電廠機組停爐保養(yǎng)中的應用

陳建偉，劉祥亮，石素娟

(1.中電華創(chuàng)電力技術研究有限公司，上海　200086；2.平頂山姚孟發(fā)電有限責任公司，河南　平頂山　437031)

某火力發(fā)電廠地處我國西南地區(qū)，水電資源非常豐富，夏季豐水期因環(huán)保及調(diào)峰要求，需要長期停機。機組在停運后，外界空氣大量進入鍋爐等熱力系統(tǒng)導致腐蝕。根據(jù)碳鋼材料在大氣中的腐蝕機理，空氣相對濕度是決定碳鋼材料腐蝕速度的決定因素，當相對濕度高于臨界值60%時，碳鋼的腐蝕急劇加速；相對濕度60%～100%時，碳鋼的腐蝕速度是相對濕度30%～55%下的100～1 000倍[1]。因為隨著空氣相對濕度的增加，在管內(nèi)金屬表面上因受潮而附著一層水膜，空氣中的氧便溶解在此水膜中，使水膜飽含溶解氧，如果不采取有效的防護措施，在空氣中氧氣和溫度的作用下，金屬內(nèi)表面便很容易發(fā)生溶解氧腐蝕。腐蝕產(chǎn)物主要是由高價氧化鐵組成，在鍋爐重新投入運行時起著腐蝕微電池的陰極去極化劑作用，使腐蝕過程逐漸發(fā)展。當金屬表面形成一定數(shù)量的氧化物后，這種氧化物便有可能轉移到高熱負荷區(qū)，產(chǎn)生沉積物下腐蝕，導致傳熱過程惡化，造成金屬管壁超溫。如果氧化物隨蒸汽進入汽輪機，沉積在汽輪機葉片表面，則會影響機組安全、高效運行[2-5]。

因此，在鍋爐等熱力設備停用期間采取合適的保護措施，對防止設備腐蝕，確保機組安全穩(wěn)定運行，延長熱力設備的使用壽命，具有非常重要的意義。

1　保養(yǎng)方案的設計與實施

1.1　方案的選擇

目前電廠比較常用的停爐保養(yǎng)方法有濕法堿化保養(yǎng)、充氮保養(yǎng)等，但都有各自的缺陷。電廠所在地區(qū)冬季有短期冰凍天氣，如果采用濕法保養(yǎng)，爐管內(nèi)的保護液結冰后體積膨脹，對爐管產(chǎn)生應力，影響爐管的金屬性能。充氮保護法對系統(tǒng)嚴密性要求較高，不易實現(xiàn)。所以，根據(jù)電廠停運機組停爐保養(yǎng)所需要求和特點，設計采用“熱風干燥+氣相緩蝕劑”聯(lián)合技術進行停爐保養(yǎng)。熱風系統(tǒng)使緩蝕劑充分揮發(fā)，提高保養(yǎng)效率，也可提高系統(tǒng)內(nèi)溫度，便于干風攜帶金屬表面的濕氣，保證系統(tǒng)相對濕度在金屬腐蝕較緩的區(qū)域。氣相緩蝕劑的作用主要營造停爐階段的緩蝕劑分子擴散和微堿性緩蝕環(huán)境。使用氣相緩蝕劑后，受保護系統(tǒng)內(nèi)的一些支路管道可在緩蝕劑分子無序擴散的情況下得到最佳保護，同時滿足系統(tǒng)內(nèi)空氣不流動、濕度較低時的金屬腐蝕防護[6-7]。

按照保護范圍內(nèi)空間容積，每臺機組配備1套600 m3/h風量的停爐保養(yǎng)裝置一體機，如圖1所示。該保養(yǎng)裝置由新風過濾、除濕干燥、風機、加熱和加藥模塊等部分構成，可以保證每小時將熱力系統(tǒng)內(nèi)空氣置換1～2次。

(a)裝置外觀(b)加藥模塊圖1　停爐保養(yǎng)裝置一體機

1.2　系統(tǒng)設計

根據(jù)電廠要求，本次機組封存保養(yǎng)的系統(tǒng)涉及整個熱力系統(tǒng)，可分為兩大部分：鍋爐側與汽機側。

鍋爐側：將出風口分兩路，一路接到凝結水母管，熱風依次經(jīng)過低壓加熱器、除氧器、高壓加熱器、省煤器、鍋爐水冷壁、汽包、過熱器，經(jīng)末級過熱器向空排氣閥排出，濕度檢測儀器安裝在過熱器向空排氣閥出口。另外一路接到汽機再熱冷段逆止閥后原強冷接口，熱風經(jīng)再熱器后，通過再熱器向空排氣閥排出，濕度檢測儀器安裝在再熱器向空排氣閥出口。

汽機側：將出風口分兩路，分別接到5 m層夾層加熱手動隔離閥后與三抽逆止閥前，熱風依次經(jīng)過高壓缸、中壓缸、低壓缸、凝汽器熱井，經(jīng)凝汽器熱井底部放水閥排出，濕度檢測儀器安裝在凝汽器熱井底部放水閥處。

1.3　方案的實施

首先打開熱力系統(tǒng)的排水閥、疏水閥、排空閥，盡量放凈系統(tǒng)內(nèi)存水。然后在凝汽器、除氧器、鍋爐汽包、再熱器、中壓缸、高壓缸等合適位置懸掛腐蝕指示片，以監(jiān)測停爐保養(yǎng)期間各熱力設備腐蝕速率。最后通過系統(tǒng)連接管路向受保護系統(tǒng)內(nèi)通入熱風。在干燥和保護過程期間，每天測定1次排氣相對濕度，當相對濕度連續(xù)3 h均在50%以下，即為合格，可關閉停爐保護裝置。保養(yǎng)期間，保養(yǎng)裝置每周運行3天以上，每次開4～6 h，每月加2 kg的氣相緩蝕劑。停爐保養(yǎng)裝置運行期間相對濕度數(shù)據(jù)記錄見圖2所示。

由圖2可知，機組保養(yǎng)期間的相對濕度保持在30%～50%，整個熱力系統(tǒng)均處于金屬腐蝕較緩的區(qū)域，同時加入氣相緩蝕劑營造微堿性緩蝕環(huán)境，最大程度減少了熱力系統(tǒng)在機組停爐保養(yǎng)期間的金屬腐蝕。

圖2　停爐保養(yǎng)裝置運行期相對濕度數(shù)據(jù)

2　保養(yǎng)效果評價

2.1　熱力設備腐蝕檢查

停爐保養(yǎng)裝置運行半年后，對電廠4號、5號機組的鍋爐汽包、凝汽器、除氧器等熱力設備腐蝕狀況進行檢查，鍋爐汽包腐蝕檢查如圖3所示。由圖3可以看出，4號、5號機組汽包內(nèi)部均比較干燥，整體呈灰色。汽包保養(yǎng)狀況良好，只有4號機組旋風分離器的側壁面存在輕微腐蝕現(xiàn)象。

凝汽器腐蝕檢查照片如圖4所示。由圖4中可以看出，凝汽器管整體保養(yǎng)狀況良好，4號機組部分區(qū)域呈現(xiàn)輕微腐蝕現(xiàn)象，5號機組保養(yǎng)狀況要優(yōu)于4號機組。

(a)4號機組　　　　　　　　(b)5號機組 圖3　鍋爐汽包腐蝕檢查照片

圖5為除氧器腐蝕檢查照片。由圖5可以看出，4號、5號機組除氧器整體呈銹紅色，表面無明顯腐蝕產(chǎn)物，局部呈灰色，部分管道上存在灰色沉積物。

(a)4號機組　　　　　　　　(b)5號機組 圖4　凝汽器腐蝕檢查照片

(a)4號機組　　　　　　　　(b)5號機組 圖5　除氧器腐蝕檢查照片

從圖3—圖5的熱力設備腐蝕檢查結果來看，電廠4號、5號機組熱力系統(tǒng)保養(yǎng)狀況總體良好，均無明顯的大面積腐蝕現(xiàn)象。

2.2　腐蝕速率計算

將各個熱力設備腐蝕掛片取出，然后清洗、干燥、稱重，計算保養(yǎng)期間熱力設備掛片腐蝕速率，結果見表1。

表1　熱力設備掛片腐蝕速率結果

從表1可以看出，保養(yǎng)期間，各個熱力設備掛片腐蝕速率均比較低，均在0.04 mm/a以下。高壓缸掛片腐蝕速率非常輕微，只有0.011 mm/a，凝汽器掛片腐蝕速率稍高，這可能與熱井里的積水未排凈、相對濕度較大有關。

3　結束語

采用“熱風干燥+氣相緩蝕劑”等聯(lián)合技術對機組實施長期停備用保護，取得良好的保養(yǎng)效果。各個熱力設備掛片腐蝕速率均比較低，表明停爐保養(yǎng)使得設備在停爐期間的腐蝕降到最低，熱力系統(tǒng)保養(yǎng)狀況總體良好，均無明顯的大面積腐蝕現(xiàn)象。如今火力發(fā)電機組設備利用小時數(shù)逐年下降，機組因頻繁參與調(diào)峰，停機時間越來越長，對機組的停備用保養(yǎng)技術要求也越來越高。該停爐保養(yǎng)技術成本較低，保護效果好，可操作性較強，監(jiān)督檢測方便，是一種經(jīng)濟、高效、可以廣泛應用的停爐保養(yǎng)技術。

參考文獻：

[1]火力發(fā)電停(備)用熱力設備防銹蝕導則：DL/T 956—2005[S]．

[2]劉爽,胡新芳,劉蕊,等．鍋爐水冷壁管內(nèi)壁腐蝕泄漏原因分析及處理[J]．腐蝕與防護，2014，35(5):528-529．

[3]劉建平,楊喜平,閻向陽．熱力設備停用保護現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J]．廣東化工，2006,33(7):58-59．

[4]成志平,吳敏．用真空干燥法進行鍋爐停用保護[J]．中國電力，2005，38(1):15-17．

[5]王睿,何云信．氣相緩蝕劑在鍋爐停爐保護上的應用[J]．輕工科技,2014，16(2)：39.

[6]劉永昌,賈丹瑤．新型熱力設備停用緩蝕劑的試驗研究[J]．腐蝕與防護,2006,27(5):230-231．

[7]冀國龍．碳酸銨緩蝕劑在機組長期停備用保護中的實踐[J]．山西電力,2012,29(5): 69-71．