郭新茹，辜濤，于鵬，楊滿林，馮永勝

(1． 湖南省電力公司科學(xué)研究院，湖南 長沙410007;2． 貴州黔東電力有限公司，貴州 凱里557702)

熱力設(shè)備處于停(備)用狀態(tài)時，外界空氣會大量進(jìn)入水汽系統(tǒng)，鍋爐盡管已經(jīng)放水，但是在金屬表面常常會因受潮附著1 層水膜，溶解在水膜中的氧會引起金屬電化學(xué)腐蝕，其腐蝕速率遠(yuǎn)比熱力設(shè)備正常運行條件下的腐蝕更為嚴(yán)重。停(備)用的腐蝕危害會造成大面積的金屬發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷，氧化加劇，甚至破壞金屬晶格，降低鍋爐使用壽命，嚴(yán)重時會造成鍋爐爆管。

黔東火電廠2×600 MW 亞臨界機(jī)組工程#1，#2機(jī)組168 h 試運后于2008年10月6日起長期停用，由于項目未核準(zhǔn)的原因，機(jī)組正常發(fā)電任務(wù)沒有完全明確，機(jī)組未來2～3年內(nèi)的重要工作是停用保養(yǎng)，停用時間之長國內(nèi)外罕見。

如何在不并網(wǎng)發(fā)電的前提下，實現(xiàn)機(jī)組的長期停用保護(hù)成為保養(yǎng)的技術(shù)關(guān)鍵點，結(jié)合科研技術(shù)攻關(guān)，決定對#1 機(jī)組實施鍋爐啟動點火成膜胺停用保養(yǎng)。

1 成膜胺保護(hù)機(jī)理

成膜胺是近年來熱力設(shè)備停用保護(hù)的主要藥劑之一，常溫下蠟狀白色晶體，有效使用濃度約為10%，采用專門的乳化裝置〔1〕將成膜胺制成乳濁液，凝固點為53.1 ℃，沸點為348 ℃，分解溫度為480 ℃〔2〕。

在鍋爐點火升溫過程中，控制機(jī)組主蒸汽溫度在280～480 ℃之間，將成膜胺藥劑加入水汽系統(tǒng)中。成膜胺藥劑在高溫下與金屬表面接觸后，會在水汽系統(tǒng)金屬表面形成1 層憎水性薄膜，使金屬與空氣隔絕，防止水和大氣中的氧及二氧化碳對金屬的腐蝕，從而達(dá)到保護(hù)熱力設(shè)備的目的。這層憎水性薄膜不會對系統(tǒng)的水質(zhì)造成不良影響，在機(jī)組再次啟動過程時，由于溫度變化會和垢一起剝離溶入水中，從而減少了水汽系統(tǒng)的結(jié)垢量，減緩金屬發(fā)生腐蝕裂紋的危險。

2 成膜胺點火保養(yǎng)工藝要求

1)冷態(tài)沖洗采用排放沖洗，由低壓給水系統(tǒng)經(jīng)高壓給水系統(tǒng)至鍋爐。當(dāng)鍋爐水含鐵量小于200 μg/L 時，冷態(tài)沖洗結(jié)束。汽包爐熱態(tài)沖洗完全依靠鍋爐排污換水，當(dāng)爐水含鐵量小于200 μg/L 時，熱態(tài)沖洗結(jié)束。當(dāng)凝汽器與除氧器之間建立循環(huán)后，調(diào)整凝結(jié)水pH 值為9.8～10.0，爐水pH 值9.6 以上。

2)由于成膜胺在480 ℃以上會發(fā)生分解〔2〕，加藥期間控制蒸汽溫度在280～480 ℃，控制給水流量在400～450 t/h 之間;當(dāng)機(jī)組主蒸汽溫度達(dá)到280 ℃時，關(guān)閉凝汽器補(bǔ)水總門;開始加成膜胺至熱爐放水之前嚴(yán)密關(guān)閉連排、定排，盡量減少汽水損失;機(jī)組停運后，機(jī)組水汽系統(tǒng)內(nèi)不再補(bǔ)化學(xué)除鹽水。

3)由于精處理樹脂對成膜胺有較強(qiáng)的吸附作用〔3〕，會對精處理樹脂造成不可逆污染〔4－6〕，因此點火成膜胺停用保護(hù)，在整個加藥及熱爐放水過程中，精處理不投入運行。

4)防止成膜胺漂浮于液面之上，加藥過程中，維持除氧器高水位〔7〕。

5)除pH 值表、電導(dǎo)率表投運外，加藥全過程中關(guān)閉其余所有化學(xué)在線儀表的取樣入口閥門，保證儀表有效隔離。

6)加藥前60 min 調(diào)整并維持爐水pH 值9.6以上，停止向爐內(nèi)加藥。

3 成膜胺點火保養(yǎng)工藝過程

3.1 加藥方法

利用給水加除氧劑系統(tǒng)和爐水加磷酸鹽系統(tǒng)同時進(jìn)行加藥。給水加除氧劑系統(tǒng)加藥點位置在除氧器出口、給水泵前，爐水加藥直接進(jìn)入汽包。

3.2 加藥步驟

1)檢查給水加除氧劑泵和爐水加磷酸鹽泵的完好和出力情況以及整個加藥系統(tǒng)的嚴(yán)密性，在確保一切正常的情況下，將除氧劑溶藥箱和磷酸鹽溶藥箱放空，并用除鹽水沖洗干凈，分別將350 kg和300 kg 成膜胺藥劑倒入溶藥箱中備用。

2)機(jī)組主蒸汽溫度和過熱蒸汽溫度達(dá)到280℃時開始加藥，同時控制主蒸汽溫度和過熱蒸汽溫度不超過480 ℃，防止成膜胺高溫分解;控制給水流量在400～450 t/h 之間，盡量保持藥劑循環(huán)均勻，加藥時間控制在30～120 min 之間。

3)成膜胺藥劑加完后，向溶液箱內(nèi)注入除鹽水并繼續(xù)開啟加藥泵以沖洗加藥管道，全部注入系統(tǒng)，同時保證加藥完畢后60～120 min 的系統(tǒng)循環(huán)時間，停機(jī)后按規(guī)程帶壓放水，余熱烘干。

4)停爐后，熱力系統(tǒng)盡量不再補(bǔ)進(jìn)除鹽水;鍋爐、凝汽器按規(guī)程規(guī)定進(jìn)行放水，除氧器、加熱器待鍋爐放水后再放水。

5)加藥結(jié)束后，pH 值表、電導(dǎo)率表管道至熱爐放水后關(guān)閉。

6)自加藥開始，立即檢測給水、爐水、過熱蒸汽及凝結(jié)水的pH 值、電導(dǎo)率、鐵含量，頻率為30 min/次，數(shù)據(jù)檢測到加藥完畢后循環(huán)60 min 止。

3.3 加藥過程

2009年3月25日20 時30 分，除pH 值表、電導(dǎo)率表外其余表計有效隔離;20 時40 分停爐內(nèi)加藥設(shè)備，此時過熱蒸汽溫度升至412 ℃，再熱蒸汽溫度升至359 ℃，開始準(zhǔn)備加成膜胺藥劑，22時20 分成膜胺加藥結(jié)束，系統(tǒng)加藥時間為100 min，累計加入10%成膜胺藥劑750 kg，然后注入除鹽水沖洗加藥箱及加藥管道。系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)直至0 時20 分停爐。機(jī)組停爐后及時排凈除氧水箱、凝汽器熱井、高壓加熱器汽側(cè)疏水、低壓加熱器汽側(cè)疏水等，保持汽機(jī)側(cè)設(shè)備干燥。點火成膜胺加藥期間給水流量、過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度和壓力運行參數(shù)見表1。

表1 點火成膜胺加藥期間的機(jī)組運行參數(shù)

自加藥開始，根據(jù)《火力發(fā)電廠停(備)用熱力設(shè)備防銹蝕導(dǎo)則》的要求，主要監(jiān)督凝給水、凝結(jié)水、爐水、過熱蒸汽的電導(dǎo)率、pH 值和Fe 離子含量。加藥及循環(huán)期間電導(dǎo)率、pH 值和Fe 離子變化情況如圖1－3 所示。

圖1 給水凝結(jié)水爐水過熱蒸汽pH 值隨時間變化關(guān)系

圖2 給水凝結(jié)水爐水過熱蒸汽電導(dǎo)率隨時間變化關(guān)系

圖3 給水凝結(jié)水爐水過熱蒸汽Fe含量隨時間變化關(guān)系

從圖1－3 可以看出，由于在加藥期間停止加氨和聯(lián)氨，整個加藥循環(huán)過程中給水凝結(jié)水爐水過熱蒸汽的pH 值整體是下降趨勢;給水凝結(jié)水爐水過熱蒸汽的Fe 含量整體是上升趨勢，給水Fe 含量、爐水Fe 含量出現(xiàn)異常升高狀況;爐水的電導(dǎo)率也會出現(xiàn)異常升高狀況。

4 停用保護(hù)效果評價

2009年9月23日對省煤器管、水冷壁管、過熱器管、再熱器管割管檢查，除氧器、汽包開人孔檢查，檢查結(jié)果如表2 和圖4－8 所示。

表2 成膜氨保護(hù)后割管檢查結(jié)果

圖4 #1 爐汽包經(jīng)成膜胺處理后內(nèi)部表面形貌

圖5 #1 爐水冷壁經(jīng)成膜胺處理后形貌

圖6 #1 爐高溫過熱器經(jīng)成膜胺處理后形貌

圖7 #1 爐高溫再熱器經(jīng)成膜胺處理后形貌

圖8 #1 爐省煤器經(jīng)成膜胺處理后形貌

5 討論

1)受不能并網(wǎng)的限制，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)到3 000 r/min，實際給水流量約為150 t/h，無法達(dá)到400～450 t/h，為保證給水系統(tǒng)成膜胺濃度均勻，應(yīng)盡可能加快加藥速度;

2)東方鍋爐廠W 型鍋爐低負(fù)荷沖轉(zhuǎn)時沖轉(zhuǎn)氣溫偏高，這種爐型設(shè)計要求沖轉(zhuǎn)前必須投減溫水，如果提前投制粉系統(tǒng)會導(dǎo)致爐膛出口溫度偏高，過熱蒸汽溫度偏高，需要加大減溫水的量;這種爐型冷態(tài)啟動對蒸汽溫度有嚴(yán)格要求，過熱蒸汽溫度不允許超過360 ℃，再熱蒸汽溫度不超過330 ℃。黔東電廠點火保養(yǎng)時為了節(jié)省燃油，提前投入制粉系統(tǒng)，導(dǎo)致了過熱蒸汽溫度進(jìn)一步上升到超過360℃，因此必須提前投減溫水控制再熱蒸汽溫度;由于增大了減溫水量，主蒸汽溫度在整個流程中波動較大，而再熱蒸汽溫度相對影響較小，因此導(dǎo)致了過熱器保養(yǎng)效果欠佳。

3)通常，成膜胺在汽包爐尤其是汽包的內(nèi)壁和水冷壁管的使用效果較差。原因是成膜胺的汽液分配系數(shù)很大，給水在進(jìn)入汽包后通過分離器的分離作用，溶解在給水中的成膜胺大部分進(jìn)入汽側(cè)，只有少部分成膜胺參與水冷壁循環(huán)，因此水冷壁停用保護(hù)效果較差。黔東電廠#1 機(jī)組通過磷酸鹽泵大量加入成膜胺克服了這個問題?？傮w來看，水冷壁管、汽包內(nèi)壁的保養(yǎng)也取得很好的效果。

4)為了充分保證系統(tǒng)內(nèi)各部位成膜胺濃度分布均勻，使成膜胺得到高效利用，加藥完畢后需要繼續(xù)循環(huán)60～120 min，黔東火電廠#1 機(jī)組首次點火成膜胺保護(hù)加藥時間100 min，加藥后循環(huán)時間約120 min。

6 結(jié)束語

從省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器和汽包幾個位置的檢查結(jié)果可以看出，本次點火成膜胺保護(hù)取得了良好的效果。

由于成膜胺點火保養(yǎng)技術(shù)在亞臨界機(jī)組的應(yīng)用是一個新課題，因此需要通過進(jìn)一步的試驗來完善。

〔1〕 郭新茹． 一種罐式高剪切成膜胺乳化裝置:中國，201220071878.0［P］． 2012-08-29.

〔2〕聞人勤，丁桓如，尹鐵路． 熱力設(shè)備純十八胺停運保護(hù)技術(shù)〔J〕. 中國電力，2000(4):23-25，47.

〔3〕丁桓如，龔云峰，聞人勤，等． 烷基十八胺在離子交換樹脂上的吸附及影響研究〔J〕. 離子交換與吸附，2001，17(4):326-332.

〔4〕朱志平，王麗英． 十八胺對陰樹脂的污染及對策〔J〕. 熱力發(fā)電，2001(2):57-58.

〔5〕丁桓如，聞人勤，龔云峰，等． 大機(jī)組十八胺停運保護(hù)中凝結(jié)水處理系統(tǒng)樹脂污染問題研究〔J〕. 熱力發(fā)電，2004(7):64-67.

〔6〕孫小軍，?？≌洌R世孫，等． 十八胺法在新建超臨界機(jī)組停用保護(hù)中的應(yīng)用〔J〕. 熱力發(fā)電，2010(10):100-103.

〔7〕陳進(jìn)生，王杭州，鐘愛民． 十八胺應(yīng)用中的若干技術(shù)問題探討〔J〕. 熱力發(fā)電，2003(5):61-62，69.

〔8〕DL/T 956－2005 火力發(fā)電廠停(備)用熱力設(shè)備防銹蝕導(dǎo)則〔S〕.