“热风干燥+气相缓蚀剂”法在电厂机组停炉保养中的应用

陈建伟，刘祥亮，石素娟

(1.中电华创电力技术研究有限公司，上海　200086；2.平顶山姚孟发电有限责任公司，河南　平顶山　437031)

某火力发电厂地处我国西南地区，水电资源非常丰富，夏季丰水期因环保及调峰要求，需要长期停机。机组在停运后，外界空气大量进入锅炉等热力系统导致腐蚀。根据碳钢材料在大气中的腐蚀机理，空气相对湿度是决定碳钢材料腐蚀速度的决定因素，当相对湿度高于临界值60%时，碳钢的腐蚀急剧加速；相对湿度60%～100%时，碳钢的腐蚀速度是相对湿度30%～55%下的100～1 000倍[1]。因为随着空气相对湿度的增加，在管内金属表面上因受潮而附着一层水膜，空气中的氧便溶解在此水膜中，使水膜饱含溶解氧，如果不采取有效的防护措施，在空气中氧气和温度的作用下，金属内表面便很容易发生溶解氧腐蚀。腐蚀产物主要是由高价氧化铁组成，在锅炉重新投入运行时起着腐蚀微电池的阴极去极化剂作用，使腐蚀过程逐渐发展。当金属表面形成一定数量的氧化物后，这种氧化物便有可能转移到高热负荷区，产生沉积物下腐蚀，导致传热过程恶化，造成金属管壁超温。如果氧化物随蒸汽进入汽轮机，沉积在汽轮机叶片表面，则会影响机组安全、高效运行[2-5]。

因此，在锅炉等热力设备停用期间采取合适的保护措施，对防止设备腐蚀，确保机组安全稳定运行，延长热力设备的使用寿命，具有非常重要的意义。

1　保养方案的设计与实施

1.1　方案的选择

目前电厂比较常用的停炉保养方法有湿法碱化保养、充氮保养等，但都有各自的缺陷。电厂所在地区冬季有短期冰冻天气，如果采用湿法保养，炉管内的保护液结冰后体积膨胀，对炉管产生应力，影响炉管的金属性能。充氮保护法对系统严密性要求较高，不易实现。所以，根据电厂停运机组停炉保养所需要求和特点，设计采用“热风干燥+气相缓蚀剂”联合技术进行停炉保养。热风系统使缓蚀剂充分挥发，提高保养效率，也可提高系统内温度，便于干风携带金属表面的湿气，保证系统相对湿度在金属腐蚀较缓的区域。气相缓蚀剂的作用主要营造停炉阶段的缓蚀剂分子扩散和微碱性缓蚀环境。使用气相缓蚀剂后，受保护系统内的一些支路管道可在缓蚀剂分子无序扩散的情况下得到最佳保护，同时满足系统内空气不流动、湿度较低时的金属腐蚀防护[6-7]。

按照保护范围内空间容积，每台机组配备1套600 m3/h风量的停炉保养装置一体机，如图1所示。该保养装置由新风过滤、除湿干燥、风机、加热和加药模块等部分构成，可以保证每小时将热力系统内空气置换1～2次。

(a)装置外观(b)加药模块图1　停炉保养装置一体机

1.2　系统设计

根据电厂要求，本次机组封存保养的系统涉及整个热力系统，可分为两大部分：锅炉侧与汽机侧。

锅炉侧：将出风口分两路，一路接到凝结水母管，热风依次经过低压加热器、除氧器、高压加热器、省煤器、锅炉水冷壁、汽包、过热器，经末级过热器向空排气阀排出，湿度检测仪器安装在过热器向空排气阀出口。另外一路接到汽机再热冷段逆止阀后原强冷接口，热风经再热器后，通过再热器向空排气阀排出，湿度检测仪器安装在再热器向空排气阀出口。

汽机侧：将出风口分两路，分别接到5 m层夹层加热手动隔离阀后与三抽逆止阀前，热风依次经过高压缸、中压缸、低压缸、凝汽器热井，经凝汽器热井底部放水阀排出，湿度检测仪器安装在凝汽器热井底部放水阀处。

1.3　方案的实施

首先打开热力系统的排水阀、疏水阀、排空阀，尽量放净系统内存水。然后在凝汽器、除氧器、锅炉汽包、再热器、中压缸、高压缸等合适位置悬挂腐蚀指示片，以监测停炉保养期间各热力设备腐蚀速率。最后通过系统连接管路向受保护系统内通入热风。在干燥和保护过程期间，每天测定1次排气相对湿度，当相对湿度连续3 h均在50%以下，即为合格，可关闭停炉保护装置。保养期间，保养装置每周运行3天以上，每次开4～6 h，每月加2 kg的气相缓蚀剂。停炉保养装置运行期间相对湿度数据记录见图2所示。

由图2可知，机组保养期间的相对湿度保持在30%～50%，整个热力系统均处于金属腐蚀较缓的区域，同时加入气相缓蚀剂营造微碱性缓蚀环境，最大程度减少了热力系统在机组停炉保养期间的金属腐蚀。

图2　停炉保养装置运行期相对湿度数据

2　保养效果评价

2.1　热力设备腐蚀检查

停炉保养装置运行半年后，对电厂4号、5号机组的锅炉汽包、凝汽器、除氧器等热力设备腐蚀状况进行检查，锅炉汽包腐蚀检查如图3所示。由图3可以看出，4号、5号机组汽包内部均比较干燥，整体呈灰色。汽包保养状况良好，只有4号机组旋风分离器的侧壁面存在轻微腐蚀现象。

凝汽器腐蚀检查照片如图4所示。由图4中可以看出，凝汽器管整体保养状况良好，4号机组部分区域呈现轻微腐蚀现象，5号机组保养状况要优于4号机组。

(a)4号机组　　　　　　　　(b)5号机组 图3　锅炉汽包腐蚀检查照片

图5为除氧器腐蚀检查照片。由图5可以看出，4号、5号机组除氧器整体呈锈红色，表面无明显腐蚀产物，局部呈灰色，部分管道上存在灰色沉积物。

(a)4号机组　　　　　　　　(b)5号机组 图4　凝汽器腐蚀检查照片

(a)4号机组　　　　　　　　(b)5号机组 图5　除氧器腐蚀检查照片

从图3—图5的热力设备腐蚀检查结果来看，电厂4号、5号机组热力系统保养状况总体良好，均无明显的大面积腐蚀现象。

2.2　腐蚀速率计算

将各个热力设备腐蚀挂片取出，然后清洗、干燥、称重，计算保养期间热力设备挂片腐蚀速率，结果见表1。

表1　热力设备挂片腐蚀速率结果

从表1可以看出，保养期间，各个热力设备挂片腐蚀速率均比较低，均在0.04 mm/a以下。高压缸挂片腐蚀速率非常轻微，只有0.011 mm/a，凝汽器挂片腐蚀速率稍高，这可能与热井里的积水未排净、相对湿度较大有关。

3　结束语

采用“热风干燥+气相缓蚀剂”等联合技术对机组实施长期停备用保护，取得良好的保养效果。各个热力设备挂片腐蚀速率均比较低，表明停炉保养使得设备在停炉期间的腐蚀降到最低，热力系统保养状况总体良好，均无明显的大面积腐蚀现象。如今火力发电机组设备利用小时数逐年下降，机组因频繁参与调峰，停机时间越来越长，对机组的停备用保养技术要求也越来越高。该停炉保养技术成本较低，保护效果好，可操作性较强，监督检测方便，是一种经济、高效、可以广泛应用的停炉保养技术。

参考文献：

[1]火力发电停(备)用热力设备防锈蚀导则：DL/T 956—2005[S]．

[2]刘爽,胡新芳,刘蕊,等．锅炉水冷壁管内壁腐蚀泄漏原因分析及处理[J]．腐蚀与防护，2014，35(5):528-529．

[3]刘建平,杨喜平,阎向阳．热力设备停用保护现状及发展方向[J]．广东化工，2006,33(7):58-59．

[4]成志平,吴敏．用真空干燥法进行锅炉停用保护[J]．中国电力，2005，38(1):15-17．

[5]王睿,何云信．气相缓蚀剂在锅炉停炉保护上的应用[J]．轻工科技,2014，16(2)：39.

[6]刘永昌,贾丹瑶．新型热力设备停用缓蚀剂的试验研究[J]．腐蚀与防护,2006,27(5):230-231．

[7]冀国龙．碳酸铵缓蚀剂在机组长期停备用保护中的实践[J]．山西电力,2012,29(5): 69-71．