黄邓翔
国家电投集团郑州燃气发电有限公司 河南郑州 ? 450001
摘要:随着发电利用小时数的下降,很多机组特别是燃机锅炉机组面临频繁启停以及长时间停运等情况。因此分析机组系统腐蚀原因,并对机组保养提出了优化建议是使机组高质量运行的关键。对机组系统腐蚀进行了原因分析,并对机组保养提出了优化建议。
关键词:燃机;腐蚀;停炉保养;负压抽干
一、常见高压蒸发器炉管腐蚀原因分析
1.1机组停运放水后炉管积水
在以往的停炉保养热炉放水过程中,因管路水平布置,在无压或较低压力下,管内的水无法完全放空,导致在管内残留半管左右的水,水中溶氧基本接近饱和,使管内壁快速腐蚀。以某厂家为例,该厂家机组最近几年运行小时偏少,投产11年间共运行约18000小时,机组停运时间较长。设计制造使炉管为水平布置,内部存水无法放空,少量积水长期存在,当外界空气进入后,逐渐在水浸没的炉管处发生溃疡状氧腐蚀。割管剖开后发现,下侧金属表面凹凸不平,有大小不等的鼓疱,鼓疱外层是红褐色或黄色,是三氧化二铁形态;刮开上层发现内层是褐色带黑色,属于未完全氧化的四氧化三铁;腐蚀产物疏松多孔,将鼓疱清洗后呈现出大小深浅不等的坑,坑底露出金属光泽;而水冷壁管上部,由于没有水浸没,表面有一层原先的保护膜,所以溃疡性氧腐蚀较少,表面较光洁。根据电化学腐蚀机理］,坑底裸露的金属表面为最活泼的阳极区是腐蚀的中心,金属首先在此遭受破坏,由于有水和外界进入到氧气的存在,形成腐蚀电池。阳极反应:2Fe=2Fe2++4e;阴极反应:O2+2H2O+4e=4OH－;总电化学反应方程式2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步反应生成Fe3O4和Fe2O3;这种腐蚀具有明显溃疡性氧腐蚀的特征。
1.2日常运行水汽指标较差
表1合格率较低的水汽指标统计情况
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根据表1中的水汽报表情况分析,机组启动及投入运行后,凝结水、给水溶氧经常性超标,给水溶氧最高达到400μg/L以上;证明炉水铁含量很高。多方面指标表明机组启动过程中,水质较差时进入锅炉并进行汽轮机冲转投入运行等工作,导致凝结水给水溶氧、炉水硅、蒸汽钠硅均有超标现象,造成系统炉管内部结垢。
2清洗方案的确定
2.1清洗介质与工艺
因该锅炉蒸发器管腐蚀坑较深,为防止在清洗过程中发生泄露事故,化学清洗介质不宜选择无机酸或有机强酸（如羟基乙酸+甲酸）,选择柠檬酸这种有机弱酸,危险性较小。因柠檬酸与铁的氧化物反应所生成的柠檬酸铁溶解度较小,易产生柠檬酸铁沉淀,通常在柠檬酸清洗液中加氨,将溶液pH调节至3.5~4.0。在该条件下,绝大部分柠檬酸转化为柠檬酸单铵（NH4C6H5O7）,它可与铁垢作用生成易溶的络合物,对腐蚀坑内的腐蚀产物能够达到有效去除,此时柠檬酸对铁垢的酸性溶解只起辅助作用。化学清洗采用催化柠檬酸进行循环清洗。催化柠檬酸是在清洗剂中加入缓冲能力较强的药品,清洗全过程不需调节pH,避免了普通柠檬酸清洗后期pH升高发生柠檬酸铁沉淀现象；缓蚀剂采用Lan-826。清洗后采用EDTA-2Na对清洗后管道内表面进行漂洗和钝化处理。
2.2清洗系统及设备
锅炉的结垢部位主要为锅炉高压系统,高压环境可加快原电池反应的速度,进而加速钢材的腐蚀,更容易出现漏穿。化学清洗的范围包括：高压蒸发系统、高压省煤器、高压汽包、高压给水、高压循环泵进出口部分管道。清洗系统设计包括：
（1）化学清洗采用以清洗泵和高压循环水泵为动力的双循环清洗方式。其中清洗泵主要完成水冲洗、系统升温及配药、省煤器系统清洗；高压循环水泵主要完成蒸发器系统及循环泵进、出口管道的清洗。
（2）在高压蒸发器Ⅰ水平鳍片管内安装监视管,用于化学清洗期间检查清洗效果。
（3）在清洗泵出口和清洗箱回液口安装取样管,用于循环清洗时取样分析。
（4）在监视管和汽包内部分别放置1片与水冷壁同材质的金属腐蚀指示片,用于检测化学清洗的腐蚀速率。
（5）将高压给水电动调节阀后逆止阀阀芯拆除,并加装临时盖板,盖板上开孔连接高压省煤器上药管。
（6）将高压蒸发器进口管至疏水扩容器一次阀阀芯拆除,并加装临时盖板,盖板上开孔连接高压蒸发器上药管。
（7）将高压循环水泵进口滤网端盖拆除,安装临时盖板,并在盖板上开孔连接回液母管。
3化学清洗过程
3.1水冲洗
水冲洗采用清洗泵作为动力。水冲洗流程：清洗箱→清洗泵→高压省煤器/高压蒸发器→高压汽包→排放口→雨水井。冲洗水直接排入附近雨水井,直至出水澄清透明。水冲洗过程中,不断改变冲洗流量,使得存积在弯管处的氧化铁皮、铁锈、焊渣、泥沙等杂物尽可能被冲洗水带出,同时巡回检查临时管道和化学清洗接口的严密性,出现泄漏时应及时消缺。水冲洗后打开监视管和高压汽包人孔门,放置1片腐蚀指示片,以监测化学清洗的腐蚀速率。在挂指示片前,按要求处理其金属表面,并用分析天平称重。
3.2酸洗
酸洗采用双回路循环,配药时采用清洗泵作为动力。配药完成后,启动高压循环水泵,建立双循环回路。在酸洗过程中控制汽包水位在中心线±250mm,防止液位过低导致高压循环水泵停运或液位过高导致满水至过热器。酸洗2h时,回液酸质量分数对比起始酸质量分数明显下降。在酸洗3h时补加清洗剂,此时进液pH为3.85,酸质量分数达到5.08%。酸洗7h后,各项分析数据趋于平稳。循环回路的进出口pH、酸浓度和总铁离子含量变化趋势符合锅炉酸洗过程中垢溶解和酸消耗规律。
3.3酸洗后水冲洗
酸洗后水冲洗采用清洗泵作为动力。冲洗流程：清洗箱→清洗泵→高压省煤器/高压蒸发器→高压汽包→机组排水槽→机组排水泵→专用废水池。冲洗水直接排入机组排水槽,通过排水泵排至专用废水池。冲洗过程中监测排放口总铁离子含量,当总铁质量浓度＜50mg/L时,冲洗合格。高压蒸发器鳍片管为水平布置且微弯曲,水冲洗过程中很难将管内溶液排尽,且系统容积小,因此酸洗后水冲洗宜采用顶排的方式进行,这大大缩短了酸洗后水冲洗时间。
3.4漂洗和钝化
酸洗后水冲洗合格后,建立双回路循环开启辅汽对系统加热,控制系统温度高于60℃后加入缓蚀剂和EDTA-2Na,漂洗时间控制为1~2h。漂洗结束后向系统加氨水调节漂洗液pH至9.0~9.6,在EDTA介质下进行钝化,钝化时间控制为4~6h。钝化结束后将系统内钝化液尽可能排尽。
4结论及建议
近年由于机组负荷率的整体下降,尤其燃机机组全年负荷率很低且启停频繁,各电厂需根据机组实际运行情况和现场条件优化停炉保养措施,防止机组在停炉期间机组腐蚀带来安全隐患和经济损失。建议如下：（1）机组停炉保养后,由于高压蒸发器的鳍片管水平布置使得管内的存水未能排尽,不能有效成膜,且存水蒸发后造成鳍片管壁长期处于高湿度环境中,加速了管壁的腐蚀,这是造成蒸发器腐蚀的主要原因。（2）采用催化柠檬酸进行化学清洗,充分利用了柠檬酸单铵的络合作用,有效剥离了管道腐蚀坑内腐蚀产物,取得了良好的清洗效果。（3）化学清洗只能暂时解决该余热锅炉蒸发器腐蚀结垢问题,选择何种停炉保养方式、如何做好停炉保养工作才是解决问题的关键。对这类启动次数少、停炉时间长的锅炉,建议使用“热炉放水+热干风干燥+气相缓蚀剂”联合保养方式进行停炉保养。
参考文献
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