張 兆，黨志軍，文慧峰，連 衛(wèi)

(1.西安益通熱工技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054；2.西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710054)

火力發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期停(備)用，如果不采取有效防銹蝕保護(hù)措施，系統(tǒng)中殘留水分和外界空氣進(jìn)入，會(huì)使整個(gè)熱力系統(tǒng)金屬內(nèi)表面遭到氧腐蝕，即發(fā)生停用腐蝕[1-7]，其腐蝕速率一般遠(yuǎn)大于運(yùn)行期間的腐蝕速率，從而造成機(jī)組熱力設(shè)備的腐蝕損壞，影響機(jī)組安全，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。干風(fēng)保養(yǎng)是一種有效防止停用腐蝕的技術(shù)，適用于長(zhǎng)期停(備)用機(jī)組熱力設(shè)備的保養(yǎng)[8]，其成本低、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、環(huán)保、能耗低、安全可靠。當(dāng)前，與干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用案例主要集中于單體熱力設(shè)備、結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單系統(tǒng)的腐蝕防護(hù)，運(yùn)行方式主要采用開式運(yùn)行和閉式運(yùn)行[9-18]。結(jié)合火電機(jī)組汽水系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)火電機(jī)組整個(gè)汽水系統(tǒng)全保護(hù)采用干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行了論述。

1 干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)原理

根據(jù)DL/T 956—2017《火力發(fā)電廠停(備)用熱力設(shè)備防銹蝕導(dǎo)則》，對(duì)于火電機(jī)組汽水系統(tǒng)普遍采用的碳鋼材料來(lái)說(shuō)，“當(dāng)空氣濕度高于臨界值60%時(shí)，碳鋼的腐蝕速率急劇增加，高的相對(duì)濕度下(60%～100%)碳鋼的腐蝕速度是低相對(duì)濕度(30%～55%)的100～1000倍”，碳鋼腐蝕速率與相對(duì)濕度變化關(guān)系如圖1所示?？諝庵邢鄬?duì)濕度是影響材質(zhì)腐蝕的主要因素之一，在機(jī)組停(備)用期間維持熱力設(shè)備內(nèi)相對(duì)濕度小于臨界值，就能有效保護(hù)熱力設(shè)備，即保證熱力設(shè)備內(nèi)相對(duì)濕度處于免受腐蝕的干燥狀態(tài)[19-20]。

圖1 碳鋼腐蝕速率與空氣相對(duì)濕度的關(guān)系

干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)通過設(shè)計(jì)一整套保養(yǎng)系統(tǒng)、采用特定的運(yùn)行方式，將常溫空氣通過專門的除濕設(shè)備除濕，產(chǎn)生常溫干燥空氣(干風(fēng))，再將干風(fēng)通入熱力設(shè)備，除去熱力設(shè)備中的殘留水分，使熱力設(shè)備表面達(dá)到干燥而得到保護(hù)。

2 干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)在火電機(jī)組汽水系統(tǒng)全保護(hù)中的應(yīng)用分析

火電機(jī)組汽水系統(tǒng)主要包括低壓給水系統(tǒng)、高壓給水系統(tǒng)、鍋爐、汽輪機(jī)及其相關(guān)的輔助系統(tǒng)等，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備多、支路多、容積大、循環(huán)阻力大、停運(yùn)后整體嚴(yán)密性差、系統(tǒng)殘留水多、不易排凈、系統(tǒng)盲端多等特點(diǎn)。

對(duì)比其他腐蝕防護(hù)保養(yǎng)技術(shù)，火力發(fā)電機(jī)組汽水系統(tǒng)保護(hù)采用干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可有效去除系統(tǒng)內(nèi)殘留水分，尤其是通過擴(kuò)散和攜帶去除系統(tǒng)盲端的殘留水分，使整個(gè)汽水系統(tǒng)處于免受腐蝕的干燥狀態(tài)，同時(shí)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。結(jié)合火電機(jī)組汽水系統(tǒng)的特點(diǎn)分析，干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)在火電機(jī)組汽水系統(tǒng)中的應(yīng)用存在以下限制因素：①干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)采用全閉式循環(huán)運(yùn)行方式不適用于汽水系統(tǒng)全保護(hù)，若長(zhǎng)期采用開式運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)成本、能耗相對(duì)較高；②對(duì)除濕設(shè)備干風(fēng)出口風(fēng)壓要求更高；③汽水系統(tǒng)自身嚴(yán)密性差的特性會(huì)導(dǎo)致干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)在閉式運(yùn)行時(shí)末級(jí)熱力設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)負(fù)壓現(xiàn)象，使外部空氣漏入熱力設(shè)備，影響保養(yǎng)效果；④系統(tǒng)管道元件，尤其是止回閥，對(duì)干風(fēng)回路有隔斷作用，影響干風(fēng)的正常流通。

為了將干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用于汽水系統(tǒng)全保護(hù)，而不僅局限于單體熱力設(shè)備或結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，考慮經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行便利性、能耗等因素，采取如下應(yīng)對(duì)措施：①汽水系統(tǒng)全保護(hù)選用風(fēng)量大、風(fēng)壓高的除濕設(shè)備為汽水系統(tǒng)提供干風(fēng)及循環(huán)動(dòng)力；②干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為半開式循環(huán)方式；③根據(jù)火電機(jī)組汽水系統(tǒng)熱力設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)布置情況設(shè)計(jì)合適的系統(tǒng)接口，將火電機(jī)組汽水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為多個(gè)回路，以循環(huán)回路為主，直排回路為輔；④編制汽水系統(tǒng)閥門狀態(tài)清單，確保被保養(yǎng)回路暢通；⑤在每個(gè)回路設(shè)置多個(gè)相對(duì)濕度監(jiān)測(cè)點(diǎn)；⑥優(yōu)化干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)運(yùn)行方式。

綜上所述，根據(jù)干風(fēng)保養(yǎng)的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)組汽水系統(tǒng)實(shí)際情況，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、采用合理的運(yùn)行方式，干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)在火電機(jī)組汽水系統(tǒng)全保護(hù)中應(yīng)用是可行的，既能滿足保養(yǎng)效果，又能保證經(jīng)濟(jì)性。

3 干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

3.1 機(jī)組概況

某電廠機(jī)組為2×600 MW超臨界燃煤機(jī)組，鍋爐為東方鍋爐股份有限公司制造DG2141/25.4-II7型國(guó)產(chǎn)超臨界變壓本生直流鍋爐，鍋爐型式為一次再熱、單爐膛、前后墻對(duì)沖燃燒、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、固態(tài)排渣、平衡通風(fēng)、全鋼構(gòu)架、露天布置、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型爐。汽輪機(jī)由東方汽輪機(jī)有限公司制造C660/630-24.2/1.0/566/566型超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、抽汽凝汽式汽輪機(jī)。當(dāng)?shù)囟嗄昶骄鄬?duì)濕度為82%，由于機(jī)組需長(zhǎng)期停用，停用周期預(yù)計(jì)2年，停用周期內(nèi)為防止停用腐蝕損壞設(shè)備，影響機(jī)組啟動(dòng)安全，需對(duì)其汽水系統(tǒng)采用干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)實(shí)施全保護(hù)。

3.2 保養(yǎng)范圍

機(jī)組汽水系統(tǒng)全保護(hù)范圍主要包括凝結(jié)水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、除氧器、省煤器、水冷壁、啟動(dòng)分離系統(tǒng)、過熱器、再熱器、汽輪機(jī)、小機(jī)、軸封系統(tǒng)、漏氣系統(tǒng)、輔汽系統(tǒng)、一、二次風(fēng)暖風(fēng)器系統(tǒng)、相變換熱器凝結(jié)水側(cè)系統(tǒng)、等離子暖風(fēng)器系統(tǒng)及其連接管路等。

3.3 干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)

a.每臺(tái)機(jī)組汽水系統(tǒng)全保護(hù)，設(shè)計(jì)2臺(tái)除濕設(shè)備，分別形成回路。

b.1號(hào)除濕設(shè)備保護(hù)范圍：給水系統(tǒng)、除氧器、省煤器、水冷壁、啟動(dòng)分離系統(tǒng)、過熱器、高壓缸、高加汽側(cè)、除氧器。系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 1號(hào)除濕設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

圖3 2號(hào)除濕設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

c.2號(hào)除濕設(shè)備保護(hù)范圍：凝結(jié)水系統(tǒng)、再熱器、中低壓缸、小機(jī)供汽系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、漏氣系統(tǒng)、輔汽系統(tǒng)、一、二次風(fēng)暖風(fēng)器系統(tǒng)、相變換熱器凝結(jié)水側(cè)系統(tǒng)、等離子暖風(fēng)器系統(tǒng)及其連接管路。系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖3所示。

d.除濕設(shè)備運(yùn)行過程中自動(dòng)監(jiān)測(cè)回風(fēng)的相對(duì)濕度，當(dāng)回風(fēng)相對(duì)濕度大于設(shè)定值45%時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)除濕功能。

e.正常運(yùn)行后，在干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)循環(huán)回路末端即除氧器和凝汽器熱井內(nèi)部安裝金屬腐蝕指示片。

f.運(yùn)行方式：開式運(yùn)行與半開半閉式運(yùn)行相結(jié)合。

g.機(jī)組汽水系統(tǒng)主要熱力設(shè)備排空氣口、疏水口等位置設(shè)置多個(gè)相對(duì)濕度監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3.4 保養(yǎng)效果

干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)投運(yùn)后，爐側(cè)部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度隨時(shí)間的變化如圖4所示，機(jī)側(cè)部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度隨時(shí)間變化如圖5所示；干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)投運(yùn)6個(gè)月后，檢查干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)末端熱力設(shè)備內(nèi)懸掛的腐蝕指示片的表面狀態(tài)如圖6、圖7所示，熱力設(shè)備內(nèi)表面狀態(tài)如圖8至圖10所示。

由圖4、圖5可見，干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)投運(yùn)后，汽水系統(tǒng)內(nèi)相對(duì)濕度呈明顯下降趨勢(shì)，爐側(cè)運(yùn)行10天左右其相對(duì)濕度低于60%，機(jī)側(cè)運(yùn)行20天左右其相對(duì)濕度低于60%，機(jī)側(cè)系統(tǒng)相對(duì)濕度達(dá)到保養(yǎng)要求的時(shí)間明顯長(zhǎng)于爐側(cè)，這是因?yàn)闄C(jī)側(cè)系統(tǒng)較爐側(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜更容易有殘留水分。

圖4 爐側(cè)的部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度隨時(shí)間的變化

圖5 機(jī)側(cè)的部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)濕度隨時(shí)間的變化

(a)保養(yǎng)前

(b)保養(yǎng)6個(gè)月后圖6 凝汽器熱井腐蝕指示片表面狀態(tài)

(a)保養(yǎng)前

(b)保養(yǎng)6個(gè)月后圖7 除氧器腐蝕指示片表面狀態(tài)

由圖6、圖7可見，干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)運(yùn)行6個(gè)月后，干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)回路末端設(shè)備凝汽器熱井和除氧器內(nèi)懸掛的腐蝕指示片依舊光亮如新，無(wú)腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，保養(yǎng)效果明顯。

(a)保養(yǎng)前

(b)保養(yǎng)6個(gè)月后圖8 凝汽器熱井內(nèi)表面狀態(tài)

(a)保養(yǎng)前

(b)保養(yǎng)6個(gè)月后圖9 除氧器內(nèi)表面狀態(tài)

(a)保養(yǎng)前

(b)保養(yǎng)6個(gè)月后圖10 汽輪機(jī)葉片表面狀態(tài)

由圖8至圖10可見，干風(fēng)保養(yǎng)系統(tǒng)運(yùn)行6個(gè)月后，設(shè)備內(nèi)表面無(wú)明顯腐蝕加劇現(xiàn)象，停用腐蝕得到有效抑制，除氧器、凝汽器熱井底部積水已完全去除。

保養(yǎng)結(jié)束后，機(jī)組啟動(dòng)運(yùn)行正常，汽水系統(tǒng)指標(biāo)很快達(dá)標(biāo)，滿足DL/T 956—2017《火力發(fā)電廠停(備)用熱力設(shè)備防銹蝕導(dǎo)則》要求，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期保養(yǎng)目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)結(jié)合火電機(jī)組汽水系統(tǒng)的特點(diǎn)，經(jīng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和采用開式與半開半閉式結(jié)合運(yùn)行的方式，有效解決了火電機(jī)組汽水系統(tǒng)全保護(hù)應(yīng)用中的技術(shù)難題。通過干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)在某電廠600 MW超臨界機(jī)組汽水系統(tǒng)全保護(hù)中的首次成功應(yīng)用，進(jìn)一步說(shuō)明了干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)在長(zhǎng)期停(備)用火電機(jī)組汽水系統(tǒng)全保護(hù)中應(yīng)用可行且保養(yǎng)效果明顯，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，有效降低了經(jīng)濟(jì)成本，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染?；痣姍C(jī)組汽水系統(tǒng)全保護(hù)干風(fēng)保養(yǎng)技術(shù)的成功應(yīng)用可為其他相似復(fù)雜系統(tǒng)的全保護(hù)提供了參考和借鑒方案。