氨水鈍化真空干燥停爐保養法在火電機組上的應用

韋力寶

(國能(泉州)熱電有限公司，福建 泉州 362804)

1 概述

大型鍋爐停用期間，不論是正常大小修、停備，還是事故停運，都面臨鍋爐受熱面保養問題，如果不采取有效的防護措施，在氧氣、水分和溫度的作用下，金屬內表面便會產生溶解氧腐蝕。因為鍋爐停用后，大量外界空氣會進入鍋爐汽水系統內，此時，鍋爐雖然存水已放盡，但管內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，很容易引起金屬的腐蝕。鍋爐管屏腐蝕易造成機組啟動過程中汽水品質變差，汽水系統沖洗時間延長，嚴重時會引起受熱面爆管事故，從而影響電廠的安全生產。因此，采用有效的停爐保養方法對鍋爐安全經濟運行、延長鍋爐壽命具有重要意義。

2 設備概況及背景

國能(泉州)熱電有限公司鍋爐選用哈爾濱鍋爐廠有限責任公司自主設計和制造的超臨界參數變壓運行直流爐、單爐膛、前后墻對沖燃燒、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構∏型布置、三分倉回轉式空氣預熱器、正壓冷一次風直吹式制粉系統、帶高低壓二級串聯旁路系統的燃煤鍋爐，型號為HG-2115/25.4-YM12，根據廠家提供的運行規范，鍋爐長時間停運時(7天以上)，采用加氨和聯胺濕法保養。自該公司向食品企業供熱以來，為保證供熱蒸汽滿足食品企業要求，取消使用具有毒性的聯銨作為停爐保養藥劑，保養效果較原來有所降低，每次開機沖洗時間長、用水量大，不但影響機組開機時間及能耗，而且鍋爐爆管風險增加。

3 鍋爐保養的原則及要求

3.1 鍋爐保養原則

在熱力系統設備停運期間，設備與氧接觸從而發生腐蝕。由于表面有濕分及氧氣的存在，因此，保養原則為：不讓空氣進入鍋爐的汽水系統中；防止水膜的形成，使金屬表面干燥；濕法保養中，應保證pH值在規定范圍；避免氧化膜的破壞，在金屬表面形成可靠的鈍化膜；冬季應采取防凍措施，如果溫度低于0℃，則不宜采用堿液法和氨液法。

3.2 鍋爐保養要求

為保證機組設備的安全、經濟運行，機組設備在停(備)用期間，必須采取有效的防腐蝕措施，避免熱力設備銹蝕損壞：停(備)用設備防銹蝕方法的選擇，應根據停運設備所處的狀態、停運時間的長短、防銹蝕材料藥劑的供應情況、設備系統的嚴密程度、周圍環境溫度和防銹蝕方法本身的工藝要求等綜合因素確定；保持停運的汽、水系統及設備金屬內表面干燥或金屬內表面形成具有防腐蝕作用的保護膜；對退出運行的鍋爐，不論是檢修或備用均應按相應方法對鍋爐進行保養；停運保養的汽輪機、鍋爐與相鄰的汽、水系統必須隔離；防止空氣進入停運設備系統的管道內；當環境溫度低于5℃時，對停(備)用設備應采用防凍措施。

4 常用的鍋爐保養方法

常用的鍋爐停爐保養方法有壓力保養、濕法保養、干法保養、充氣保養等，它們各有優缺點和適用條件。

4.1 壓力法保養

當停爐時間不超過7d時，可采用壓力保養。即在停爐過程終止之前使汽水系統灌滿水，維持余壓為0.05～0.1MPa，維持鍋水溫度在100℃以上，這樣可阻止空氣進入鍋爐內。由鄰爐通汽加熱或本爐定期加熱，以維持鍋爐內壓力的溫度。

4.2 濕法保養

當鍋爐停用時間不超過一個月時，可采用濕法保養。濕法保養是使鍋爐汽水系統中注滿含堿液的軟水，不留汽空間。因為具有適當堿度的水溶液能與金屬表面形成一層穩定的氧化膜，從而防止腐蝕繼續進行。在濕法保養過程中，應定期用微火烘爐，保持受熱面外部干燥。定期開泵使水循環流動，定期化驗水的堿度，如堿度降低則應適當補加堿液。

4.3 干法保養

當鍋爐停用時間較長時，可采用干法保養。停爐后將鍋水放凈，利用爐膛余溫將鍋爐烘干，及時清除鍋內垢渣，然后將裝有干燥劑的托盤放入鍋筒內及爐排上，最后關閉所有閥門和人孔、手孔門。定期檢查保養情況，及時更換失效的干燥劑。

4.4 充氣保養

充氣保養可用于長期停爐保養。鍋爐停爐后，不要放水，使水位保持在高水位線上，通入氮氣或氨氣，使充氣后的壓力維持在0.2～0.3MPa，由于氮與氧生成氧化氮，使氧不能與鋼板接觸，氨溶于水后使水呈堿性，從而有效防止氧腐蝕。充氣保養效果較好，但要求鍋爐汽水系統具有好的嚴密性。

5 改進與應用

該公司嘗試改用帶壓放水余熱烘干法保養，即停爐后當壓力降至某一值時，迅速放盡鍋爐內存水，利用爐膛余熱烘干鍋爐受熱面，但效果也不甚理想。因為熱爐放水后，熱力設備內部汽空間充滿與大氣壓平衡的蒸汽，隨著熱力設備溫度的降低，一部分蒸汽會凝結成水，殘留在熱力設備中，造成氧腐蝕。

為了解決這個問題，該公司經過多次調研、分析和試驗，將氨水濕法保養和帶壓放水余熱烘干干燥保養相結合，再利用現有火電機組自身設備，將汽機抽真空系統通過高低旁路與鍋爐連接，使水在低于100℃情況下汽化蒸干，將鍋爐受熱面內部的濕蒸汽用負壓抽到汽輪機凝汽器中，最大程度地干燥鍋爐受熱面，達到良好保養效果。

5.1 主要原理

①氨水鈍化：加大對凝結水、給水的加氨量，使凝結水、給水、爐水的pH值達到9.6～10.0，當pH值接近10時，鐵在堿性溶液中形成Fe3O4，而Fe3O4是一種致密的磁性氧化物，它覆蓋在管壁上形成了鐵的保護膜。

②帶壓放水：鍋爐停運后，當壓力降至某一值時，迅速放盡鍋爐內存水，后開啟鍋爐所有排空氣門，利用爐膛余熱烘干鍋爐受熱面。

③鍋爐抽真空：將汽機抽真空系統通過高低旁路與鍋爐連接，將鍋爐受熱面內部的濕蒸汽用負壓抽到汽輪機凝汽器中，同時因為受熱面內的負壓降低了爐水的沸點，更多爐水變成蒸汽被抽走，從而充分帶走鍋爐帶壓放水時所留下的濕氣和存水，有效降低了受熱面內的濕度。

5.2 主要工藝流程

①鍋爐停爐前4小時，對給水和凝結水系統增大加氨量，凝結水經處理切混床旁路運行，每隔30分鐘對省煤器入口給水、汽水分離器水測取樣化驗，使給水pH值達到9.6～10，爐水pH值到達9.6～10。

②當給水和爐水pH升至9.6～10.0后，退出機組給水及凝結水加氨泵，并關閉加氨泵出口手動門，在分離器壓力降至4.0MPa時保持4小時。

③鍋爐MFT后，當分離器出口壓力降至2.0MPa時，迅速放盡爐內存水。

④當分離器出口壓力達0.2MPa時，開啟鍋爐所有排空門，利用爐膛余熱烘干鍋爐受熱面，悶爐保持較高爐溫。

⑤汽水分離器出口壓力降至0.1MPa，關閉鍋爐側所有排空門、疏放水門、化學取樣門，封閉鍋爐，在分離器處安裝真空表。

⑥對鍋爐過、再熱器系統進行抽真空烘干，將鍋內濕氣抽干，最大程度減小鍋內濕度，達到烘干效果。抽真空過程中，嚴格監視汽輪機上下缸溫差，保證汽輪機上下缸溫不超過規定值。

⑦檢查循環水、凝結水系統運行正常，連續監視排汽溫度，視情況投入低壓缸噴水、低旁減溫水、低旁三級減溫水。

⑧抽真空工作結束的標準：高旁全開且汽水分離器處真空不低于-70kPa維持10小時以上，高旁出口溫度、各疏水集管溫度下降速率恢復至試驗前水平，緩慢關小高、低旁，監視各疏水集管溫度下降無明顯變緩或升高趨勢，即可判斷汽水系統內水汽已抽干，保養結束。

⑨緩慢關閉高旁減壓閥，關閉低旁減壓閥，退出低旁減溫水，退出低旁三級減溫水，破壞真空，停運系統及設備，保持疏放水門、排空門均在關閉狀態，避免機組在停運狀態下，環境中水汽進入腐蝕系統。

5.3 需要注意的問題

①加強停機后汽機各項重要參數的監視和記錄工作。

②鍋爐降壓、放水過程中，應控制貯水箱內外壁溫差和鍋爐壁溫溫差，使其不超過允許值。

③鍋爐金屬壁溫下降速率不得超過規定，注意傾聽汽機各瓦聲音正常。

④抽真空操作前應將系統中所有不允許在負壓下工作的壓力表、壓力變送器等設備可靠隔離。

⑤開高旁減壓閥時，注意高旁后溫度在設計允許范圍內。

⑥抽真空過程中，嚴格監視汽輪機上下缸溫差，保證汽輪機上下缸溫不超過規定值，若出現穩定非正常下降、上下缸溫差超限并逐漸增大時，停止操作，并立即破壞真空，查明原因后再繼續。

⑦排氣溫度不可過高，真空過低，防止大小機防爆膜動作。

⑧鍋爐系統真空無法提升，應對排空放水閥進行校嚴。

⑨鍋爐抽真空速度低，應及時按照疏放水檢查卡系統查找真空泄漏點。

⑩放水期間每小時檢查一次放水是否結束，注意監視混溫箱及貯水箱水位。

6 機組抽真空保養效果檢驗

6.1 節約運行成本

以該公司一期兩臺300MW機組，二期兩臺670MW機組計算，每次可節約冷態沖洗時間10小時，熱態沖洗4小時，300MW機組每次節約沖洗用水1500t，節約水費1.5萬元，節約電費0.96萬元，節約燃料費2.25萬元，670MW機組每次可節約3000t，節約水費3.0萬元，節約電費1.66萬元，節約燃料費4.5萬元。按照每臺爐每年停運2次計算，扣除加藥和抽真空電耗2.12萬元，年累計節約53.36萬元。另外，該保養方法使用現有火電機組自身設備，無需改造設備，節約了成本。

6.2 保養效果

自2016年起，該公司機組停機期間按已制訂爐側抽真空氨水鈍化保養方法進行保養，利用機組停運檢修機會，對水冷壁、低溫過熱器、屏式過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器管屏進行割管檢查，割管位置取自下彎頭等低點位置發現各管屏內均無積水且表面干燥無銹蝕，外觀呈鋼灰色，由此證明，采用抽真空氨水鈍化爐保養可以收到良好效果。福建中試所電力調整試驗有限責任公司提供的大修鍋爐管屏割管檢驗分析結論及效果評價結為：對水冷壁及各過熱器和再熱器管段檢查結果，內表面光滑，無明顯積鹽痕跡，無腐蝕坑，顏色呈均勻，膜保存完整，過熱器、再熱器管段內基本沒有腐蝕。

7 結束語

通過實際應用證明，抽真空氨水鈍化保養法適用性強、操作簡便，無需新增設備，無需改造系統，鍋爐停爐保養效果好，適合高蒸汽品質要求的鍋爐進行保養，可廣泛適用于直流爐、汽包爐、供熱鍋爐等各種類型鍋爐。