馬 揚(yáng)， 李曉軍，2， 張?jiān)龇?/p>

（1.山西世紀(jì)中試電力科學(xué)技術(shù)有限公司，山西 太原 030001；2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

0 引言

隨著可再生能源的持續(xù)開發(fā)和發(fā)電業(yè)的產(chǎn)能過剩，使得傳統(tǒng)火電機(jī)組將不可避免地處于短期、中期或長(zhǎng)期停用狀態(tài)和頻繁的調(diào)峰狀態(tài)。由于停運(yùn)時(shí)機(jī)組熱力系統(tǒng)內(nèi)的水通常無法徹底排盡，若維護(hù)不當(dāng)，熱力設(shè)備將與大氣充分接觸，水汽系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的腐蝕，直接影響機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，所以停機(jī)時(shí)的防銹蝕工作也變得尤為重要。有機(jī)胺類或咪唑啉類有機(jī)物能有效抑制或緩解熱力設(shè)備的腐蝕問題，咪唑啉及其衍生物具有生物可降解性，能夠滿足綠色環(huán)保的要求[1]，逐漸成為最受關(guān)注的環(huán)保型防腐蝕劑。SW-ODM主要成分是陽離子咪唑啉，其分子式為C22H42N2O，pH值為7～8，無毒，水溶性較好[2]，是一種優(yōu)良高效環(huán)保型防腐蝕劑，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于600 MW及以下的停機(jī)保護(hù)中。本文對(duì)SW-ODM應(yīng)用于停機(jī)保護(hù)時(shí)，加藥位點(diǎn)、加藥量及加藥濃度、機(jī)組參數(shù)等因素對(duì)保養(yǎng)效果的影響進(jìn)行了深入探討。

1 SW-ODM防腐蝕原理

ODM分子中同時(shí)含有親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)，親水基團(tuán)（咪唑啉雜環(huán)，支鏈中C=O鍵）上的單電子對(duì)或π電子與金屬表面的活性位點(diǎn)上的空閑d軌道配位，疏水基團(tuán)（烷基鏈，圖1中R2），則覆蓋在金屬表面形成一種致密、均勻的單分子層吸附膜，起到一層屏障的作用[3]，阻止氧、CO2等腐蝕因子侵入金屬表面，如圖1所示。這種特殊的分子結(jié)構(gòu)使得咪唑啉類能夠在金屬表面產(chǎn)生更強(qiáng)的吸附作用，所以相比烷基胺類，咪唑啉類有更好的防腐效果[4]。

圖1 ODM與管壁上吸附示意圖

2 SW-ODM停用保護(hù)的工藝控制

2.1 加藥點(diǎn)的選擇

加藥點(diǎn)的選擇對(duì)成膜效果有至關(guān)重要的影響，加藥點(diǎn)選擇不當(dāng)，容易造成保護(hù)無效，并引發(fā)多種問題。有些電廠將加藥點(diǎn)選擇在凝泵入口管道，此方法可能導(dǎo)致凝泵吸入空氣引起跳閘，存在比較大的安全隱患；或直接將藥品倒入排汽裝置，這樣會(huì)造成局部藥物濃度過高，產(chǎn)生沉積。為了盡可能保證在停運(yùn)保護(hù)過程中機(jī)組的各個(gè)部分被保護(hù)到，且藥品濃度能夠達(dá)到理想的水平，在停機(jī)保護(hù)過程中應(yīng)采用多點(diǎn)加藥方式。加藥點(diǎn)布置如圖2所示，一是利用原有的凝結(jié)水加藥系統(tǒng)和爐水加藥系統(tǒng)（加藥點(diǎn)1和加藥點(diǎn)3，直流爐無爐水加藥點(diǎn)），將藥液加入精處理出口管道上和汽包中；二是設(shè)置臨時(shí)加藥系統(tǒng)，將藥液加到除氧器下降管中（加藥點(diǎn)2）。

2.2 加藥量及加藥濃度

加藥量根據(jù)機(jī)組容量和系統(tǒng)總水汽容積確定，一般300 MW機(jī)組藥品用量為400～500 kg，600 MW機(jī)組藥品用量為700～800 kg（大修或長(zhǎng)期停運(yùn)藥品用量適當(dāng)增加）。SW-ODM藥物濃度在20～30 mg/L時(shí)即可取得良好的成膜保護(hù)效果，考慮到藥品成膜過程中的消耗，原有的加藥泵出力小，加藥時(shí)間過長(zhǎng)，而且達(dá)不到理想濃度。可采取的最佳方案為，設(shè)置專用停爐保護(hù)加藥系統(tǒng)接入除氧器下降管，增大加藥泵出力到1 m3/h，約3/4的藥品從專用系統(tǒng)加入，其余仍從凝結(jié)水加氨系統(tǒng)和爐水加藥系統(tǒng)加入，利用專用系統(tǒng)可縮短加藥時(shí)間，藥品經(jīng)前置泵和給水泵后充分混合，有利于藥品充分循環(huán)。

2.3 機(jī)組參數(shù)

目前，SW-ODM高效停爐防腐劑目前越來越廣泛地應(yīng)用于亞臨界和超臨界大容量機(jī)組中，加藥時(shí)的機(jī)組參數(shù)要求也進(jìn)行了調(diào)整。SW-ODM需要在停機(jī)前3～4 h加入，以保證充足的循環(huán)時(shí)間。有些電廠的專用加藥泵出力過大，在5～10 min時(shí)間內(nèi)就將藥品全部加入，后期檢查成膜效果時(shí)，汽側(cè)成膜效果不佳，而且在排汽裝置和除氧器等流速較慢的地方發(fā)現(xiàn)有藥品沉積。為了達(dá)到最佳效果并避免藥品沉積浪費(fèi)，加藥時(shí)間應(yīng)控制在40～60 min，給水流量應(yīng)不低于600 m3/h，保證在一次水汽循環(huán)將藥品全部加入。

以往加藥時(shí)主汽溫度要求控制在350～450℃，但應(yīng)用于亞臨界機(jī)組要求主汽溫度不低于420℃，超臨近機(jī)組主汽溫度不得低于480℃。主汽溫度過低，汽輪機(jī)最后幾級(jí)蒸汽濕度增加，將引起葉片的水蝕，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致汽機(jī)異常震動(dòng)，主汽溫度降低還會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)高壓級(jí)部分蒸汽焓值減小，反動(dòng)度增大，引起軸向推力增大，對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行也會(huì)帶來不利影響[5]。

3 效果檢查

2016年3月17日山西河曲某電廠4號(hào)超臨界機(jī)組正常停機(jī)，在水質(zhì)合格，主汽溫度合適情況下選用SW-ODM高效防腐劑對(duì)機(jī)組進(jìn)行了化學(xué)保護(hù)，加藥過程如下。

a）00：05開始加藥，加藥點(diǎn)為除氧器下降管、凝結(jié)水精處理出口。

b）01：19加藥完畢，除鹽水沖洗加藥泵、藥箱，開始循環(huán)。

c）03：00機(jī)組打閘停機(jī)，按照固態(tài)排渣鍋爐的要求進(jìn)行熱爐防水，余熱烘干。停機(jī)加藥過程中主要參數(shù)見表1。

表1 2016年3月17日加藥過程中主要參數(shù)

2016年04月01日4號(hào)機(jī)組進(jìn)入檢修階段，04月10日后，排氣裝置、除氧器、高壓加熱器等部分熱力設(shè)備人孔陸續(xù)打開，試驗(yàn)人員對(duì)此次停爐保護(hù)的效果進(jìn)行了檢查，檢查情況如下。

3.1 排汽裝置及乏汽母管檢查

排汽裝置內(nèi)部支架內(nèi)壁整體為藍(lán)灰色，支架的迎汽面由于蒸汽沖刷露出鋼材本色，側(cè)面及背面為藍(lán)灰色，表面的鐵銹略帶紅色，現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)其表面的水珠晶瑩剔透，在輕微的振動(dòng)或吹動(dòng)下可自由滾動(dòng)，保護(hù)膜的疏水性非常明顯，如圖3、圖4所示。

乏汽母管顏色呈藍(lán)灰色，表面光滑，停機(jī)時(shí)凝結(jié)的水珠掛在乏汽母管的頂部，閃閃發(fā)亮，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)乏汽管道內(nèi)壁形成的保護(hù)膜均勻且有較好的疏水性，如圖5所示。

圖3 排氣裝置內(nèi)部檢查圖

圖4 排氣裝置內(nèi)部檢查圖

圖5 空冷島乏汽母管檢查圖

3.2 除氧器檢查

除氧器內(nèi)部基本成鐵銹紅色，表面有藍(lán)色的保護(hù)膜形成，膜面平整有金屬光澤。除氧器成膜面平整，現(xiàn)場(chǎng)檢查噴灑水滴時(shí)，表面的水珠晶瑩剔透，在輕微的振動(dòng)或吹動(dòng)下可自由滾動(dòng)，接觸角大于90°，表明膜具有良好的疏水性；而且在水滴滾動(dòng)過程中在膜表面未發(fā)生潤(rùn)濕痕跡，說明成膜均勻、致密，如圖6、圖7所示。

圖6 除氧器內(nèi)部檢查圖

圖7 除氧器內(nèi)部檢查圖

3.3 高壓加熱器檢查

高壓加熱器出水側(cè)有藍(lán)灰色的保護(hù)膜形成，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)憎水性表現(xiàn)一般，原因可能是設(shè)備基體表面金屬氧化物破壞了水的表面張力。但藍(lán)灰色的保護(hù)膜已經(jīng)形成，停機(jī)期間只要不再接觸水，系統(tǒng)就不會(huì)再發(fā)生新的腐蝕，如圖8、圖9所示。

圖8 高壓加熱器內(nèi)部檢查圖

圖9 高壓加熱器內(nèi)部檢查圖

4 結(jié)論

a）SW-ODM具有生物可降解性，是一種環(huán)保型停爐保護(hù)劑，減輕了企業(yè)在使用過程中的環(huán)保負(fù)擔(dān)，符合綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展理念。

b）SW-ODM是通過化學(xué)鍵作用吸附到金屬壁上，相比普通的物理吸附更強(qiáng)力，而且其極性結(jié)構(gòu)能使其更均勻地分散在水汽中，可以在金屬表面形成更牢固、均勻、致密的保護(hù)膜。

c）停爐保護(hù)中，加藥操作及機(jī)組參數(shù)等各工藝條件對(duì)保護(hù)效果具有重要影響，本文優(yōu)化了工藝參數(shù)，確定了最佳操作方案。

d）通過檢查機(jī)組除氧器、排氣裝置、高壓加熱器可以看出機(jī)組熱力系統(tǒng)形成了良好的保護(hù)膜，在機(jī)組停運(yùn)期間能有效地防止熱力系統(tǒng)發(fā)生腐蝕，說明SW-ODM可以成功應(yīng)用于高參數(shù)超臨界機(jī)組中，并能取得良好的效果。