空冷岛停用保护措施研究与应用

王军昌



空冷岛停用保护措施研究与应用

王军昌

摘要本文简要介绍了通过试验，寻求了空冷发电机组空冷岛最佳停用保护的方式，并在通过现场实施，进行实际效果验证。

关键词空冷岛；停用保护方法；保护剂法；热风干燥法

0　前言

燃煤空冷发电机组在国内应用越来越普遍，以一台30万的直接空冷机组为例，空冷岛设计一般由：5个屋顶、250片换热管束和25台风机组成，每台风机向10片管束供风。空冷岛是一个庞大的金属散热器，30万直接空冷系统总换热面积约为70万m2，由于直接空冷系统的凝汽设备主要材质是碳钢，它在潮湿环境下很容易发生吸氧腐蚀。有研究表明：如果内部温度0～10℃，湿度90～95%，腐蚀速率在实验室测量为0.043 2 g/m2·h，停运15天而不加以保护，每平方米会有至少15.552 g的锈蚀，整个空冷系统的腐蚀总量（以Fe2O3计）可达10.2 t。这部分锈蚀产物会使凝结水达不到回收条件，需要进行连续的蒸汽冲洗，至少三天才能达到凝结水回收条件。这个过程需要大量除盐水、燃煤和燃油，启动三天消耗的总成本最少都在150万元以上。所以机组停运后，必须对空冷岛进行停用保护，以防止其发生停用腐蚀。

1　停用保护方法的选择

根据《火力发电厂停（备）用热力设备防锈蚀导则》，热力设备停运后，可采用的停机保护的方法有：充氮法、保持蒸汽压力法、锅炉满水保护法、干燥剂法，真空法、联胺、氨液和气相缓蚀剂等【1】，这些方法对设备要求高，要求设备严密性好，更不适合检修的设备。随着科技的发展，近年来又发展了采用停用保护缓蚀剂法（以下称停炉保护剂）来对热力设备进行停用保护，这是因为停炉保护剂可以在热力设备内表面形成保护膜，是一种简单方便的停用保护方法，对设备严密性没有要求，适宜在检修等情况应用。由于空冷岛面积庞大，又在水汽系统的末端，停炉保护剂法是否对空冷岛起到良好的保护作用，有没有改进的措施，以下对这个问题进行试验和验证。

2　停炉保护剂的应用效果

2.1实验室效果

该试验采用现场使用的停炉保护剂，在试验室分别进行了含量测试、成膜效果试验。

2.1.1含量的测试

称取1 g左右的样品（精确至0.000 2 g），小心摇动，使之在瓶底均匀摊开。置于干燥烘箱中，逐渐升温至120℃，于（120±2）℃下干燥6小时，取出放入干燥器中，冷却至室温，称量。测期含量为10.12%。

2.1.2挂片成膜试验

将停炉保护剂配成30 mg/L的试液，在310℃、10.07 MPa条件下，进行成膜效果试验，挂片效果见图1、图2、图3。

图1原始试片

图2成膜后的试片（气侧）

图3成膜后的试片（水侧）

从挂片试验来看成膜效果都较好。其中，气侧试片膜的颜色呈兰灰色，水侧试片膜的颜色呈黑灰色。

2.1.3硫酸铜点滴试验

取成膜后的试片，用硫酸铜试液进行点滴试验。停炉保护剂所成的膜都很好，远远超过了10秒。虽然外观看起来气侧的膜呈兰色，较好看，似乎感觉是气侧的膜质好，而通过硫酸铜点滴试验表明，实际上水侧的膜质优于气侧。

2.1.4小结

通过小型试验可知，本研究药品含量在10%左右，使用30 mg/L浓度时效果好，在气侧钢试片表面形成兰灰色保护膜，水侧钢试片表面形成黑灰色保护膜，硫酸铜点滴试验远超过了10秒。

2.2现场实施效果

2008年10月15日1时20分机组开始滑停，2时45分参数达到要求开始加药，至3时30分加药结束，加药共用45分钟，加药量400 kg，加药后锅炉于6时40分熄火，加药后共循环了3小时。在本次加药保护中，同时检测凝结水、主蒸汽中咪唑啉浓度分别为8.0 mg/L、10.4 mg/L。通过停机临修对热力系统检查，已形成了憎水性保护膜，保护膜憎水试验见图4。

图4保护膜憎水试验

由此可见，加入停炉保护剂后，金属表面形成了保护膜。

2.3启机效果检验

机组启动时水质状况分析，机组并网时凝结水中铁含量323 μg/L，而未加停炉保护剂时为1600 μg/L，可见水质状况明显好转，起到了良好的保护效果。本次启机空冷岛自开始冲洗至合格，总共用时33小时，期间凝水铁含量最大341.76 μg/L，多数在30 μg/L以上，可见水质状况还没有达到最佳状况，还不符合标准要求，需要进一步改进。

3　方法的改进及应用效果

3.1分析及改进思路

查相关文献【2】可知，空冷岛停用后易发生潮湿环境下的氧腐蚀，从腐蚀原理分析：在温度和其他条件相同的情况下湿度较高的环境中，金属的腐蚀速度也较高的。通过实验室挂片试验表明：金属在湿度90±5% RH条件下的平均腐蚀量是在湿度50±5%RH条件下的4.6倍左右。所以要减少金属在环境中的腐蚀，还应该尽可能的降低金属所在环境的湿度。所以空冷岛停用后，除加保护剂外，配合热风吹干法降低内部的湿度，应该是最好的保护方法。

3.2干燥法的实施

2009年5月份机组停运检修，按要求加入400Kg停炉保护剂，之后空冷岛再采用热风吹干法进行干燥保护，保护使用的主要设备为：ZCD-20000转轮除湿机，保护工作主要系统流程见图5。

图5保护工作主要系统流程

现场实施时间：2009年5月28日---2009年6月30日，实施保护期间，每隔3-4小时，对出风口的湿、温度进行测量，湿度一直保持在50%以下，温度保持在30℃，湿度趋势见图5。

图6保护期间湿度趋势图

由图可见，此次总保养时间为796小时，出风口的湿基本上保持在50%以下，符合标准的要求。其中不合格湿度所占的总时间为65小时，防锈蚀的合格率达到92%，符合导则规定。

3.3改进后的效果

本项研究结果表明【3】，检修后机组于2009年7月2 日11：00点火启动，2009年7月2日19：28并网，空冷岛开始真正的冲洗，此时凝结水的铁含量148.4 μg/L，经6.5小时的冲洗，凝结水的铁下降至102.2 μg/L，期间比较平稳，未见大幅上升。7月3日18：00凝结水的铁下降到19.6 μg/L，并从此后一直小于20 μg/L的运行标准。本次空冷岛自开始冲洗至合格，总共用时18.5小时，时间相对较短，冲洗过程中凝结水中铁含量最大值200 μg/L，多数在30 μg/L以下，比较平稳，未见大幅上升，证明空冷系统铁锈非常少。

4　结论

以上实验验证了机组停运后，空冷岛的停用保护采用：加停炉保护剂，然后再用热风干燥吹干设备，保护效果较好，也能切实保证空冷岛不发生停用腐蚀。根据原理分析，此方法可以推广应用到对火力发电机组的省煤器、高低加等不易干燥设备的停用防腐保护。

参考文献

［1］西安热工研究院.火力发电厂停（备）用热力设备防锈蚀导则[M]. 2005：18-27.

［2］周柏青、陈志和.热力发电厂水处理[M]. 2012（4）：580- 709.

［3］河津发电分公司.直接空冷系统停用保护研究与应用报告[M]. 2009：1-4.

王军昌，男，1973年出生，现在河津发电分公司生产技术部工作，工程师。

Research and Application of the Shutdown Protection Method of the Cold Air Island
Wang Junchang

Abstract：This paper simply introduces the best shutdown protection method of the cold air island of air cooling gen⁃erating unit is obtained by the tests，the actual effect is verified by the field implementation.

Keywords：cold air island；shutdown protection method；protective agent method；hot-air drying method

收稿日期：2016-01-12

作者简介

中图分类号TM621.8

文献标识码B

文章编号1000-4866（2016）02-0011-02