火力發(fā)電廠停用熱力設(shè)備的腐蝕與防護(hù)

1、火力發(fā)電廠停（備）用熱力設(shè)備的腐蝕與 防護(hù)作者：黃玉娟，曾彬來源：科技視界2015年第24期火力發(fā)電廠停（備）用熱力設(shè)備的腐蝕與防護(hù)黃玉娟1曾彬2（1.大唐華銀攸縣能源有限公司，湖南株洲412000； 2.華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州 310030）【摘要】電力設(shè)備的停用腐蝕嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對停用腐蝕的機(jī)理及腐蝕的 影響因素進(jìn)行了分析，闡述了停用腐蝕防護(hù)的重要性及必要性，并針對各熱力設(shè)備提出來相應(yīng) 的停用保護(hù)措施?！娟P(guān)鍵詞】火電廠；停用設(shè)備；腐蝕；防護(hù)TheCorrosionandProtectionofShutdownThermalEquipmentinPowerPlantHUA

2、NGYu-juan1ZENGBin2（1.DatangHuayinYouxianEnergyCo.,Ltd,ZhuzhouHunan412000,China；2.HuadianElectricPowerResearchInstitute，HangzhouZhejiang310030,China）AbstractTheerosionduringshuttingdowndolargeharmtothermalequipmentandeffectthesafeandeconomi crunningofthermalequipment.Thefoundationmechanismsandinfluen

3、cefactorsoftheerosiondu ringshuttingdownareanalyzed,theimportanceandnecessityoferosionduringshuttingdownare discussed,andconcretecountermeasuresandprecautionsaresuggested.Keywords】PowerPlant;Shutdownthermalequipment;Corrosion;Protection發(fā)電機(jī)組的鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器、加熱器等熱力設(shè)備在停運(yùn)期間，如果不采取有效的保 護(hù)措施，其表面會發(fā)生強(qiáng)烈腐蝕，這種腐蝕稱為熱力設(shè)

4、備的停用腐蝕1。多年來，我國火電機(jī) 組常因停運(yùn)后未采取防腐蝕措施或采取的防腐蝕措施不當(dāng)，造成銹蝕和損壞，尤其是水汽側(cè)的 腐蝕，對電廠的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重影響2。目前鍋爐停用腐蝕問題越來越突出，這是由于水處理技術(shù)日趨成熟，水質(zhì)穩(wěn)定，結(jié)垢積鹽 問題逐漸解決，腐蝕問題逐顯突出，直接影響機(jī)組的壽命及安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；停備用機(jī)組增多， 且停備用時(shí)間延長3。熱力設(shè)備停用腐蝕是氧和水（濕份）在金屬表面同時(shí)存在而產(chǎn)生的。其中水（濕份）的來 源為：1）機(jī)組放水后，總有一部分水滯留在金屬表面形成水膜；設(shè)備暴露在大氣中時(shí)，大氣中 所含有的水分會在金屬表面產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象而形成一層水膜。2）機(jī)組放水時(shí)，有的地方水放不干 凈，使

5、金屬浸在水中。氧的來源為：設(shè)備在停用以后，外界大氣大量進(jìn)入水汽系統(tǒng)，大氣的進(jìn) 入就相當(dāng)于大量氧的入侵。因此，停用腐蝕可看作是大氣腐蝕，實(shí)際上也是氧腐蝕。本文從發(fā) 電機(jī)組停用腐蝕的機(jī)理出發(fā)，簡述了發(fā)電機(jī)組熱力設(shè)備停用腐蝕的危害和停用保護(hù)的必要性， 以及熱力設(shè)備停用保護(hù)的相關(guān)方法4。1熱力設(shè)備停用腐蝕的基本原理和影響因素1.1基本原理機(jī)組熱力設(shè)備停用腐蝕的機(jī)理同金屬發(fā)生大氣腐蝕的機(jī)理類似。即熱力設(shè)備金屬表面由于 電化學(xué)不均勻性(包括金屬化學(xué)成分的不均勻性、組織結(jié)構(gòu)的不均勻性、物理狀態(tài)的不均勻性、 金屬表面膜的不完整性等)，各部位的電位有高低之分，一旦大氣中的氧溶解在水膜中，即水、 氧、鹽類共存時(shí)，

6、就會形成腐蝕微電池而發(fā)生停用腐蝕5。停用腐蝕的反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e4OH-(陰極反應(yīng))，2Fe-2Fe2+4e(陽極反應(yīng))。生成的Fe2+和OH-會進(jìn)一步反應(yīng)：Fe2+2OH-fFe(OH)2脫水-Fe2O3(黃銹)；O2能使Fe(OH) 2進(jìn)一步氧化，生成Fe(OH)3：4Fe(OH)2+O2+2H2O-4Fe(OH)3|由于所生成的Fe(OH)3不溶于水而使陽極處的Fe濃度顯著降低，破壞雙電層平衡，從而促 使陽極反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，加劇腐蝕。1.2影響因素停用腐蝕的影響因素與大氣腐蝕的也類似，除材料本身外，對放水停用的設(shè)備，主要有溫 度、濕度、金屬表面液膜的成分和金屬表面的清潔程度等。

7、對充水停用的設(shè)備，金屬浸在水中，影響腐蝕的因素主要有水溫、水中溶解氧的含量、水 的成分和金屬表面的清潔程度等。2熱力設(shè)備停用腐蝕的危害和停用保護(hù)的必要性對于發(fā)電機(jī)組，熱力設(shè)備停用腐蝕的危害有兩方面：在短期內(nèi)使熱力設(shè)備金屬表面遭到大面積破壞。因?yàn)橥Ｓ酶g極大地?fù)p害了金屬材料本 身，并在材料上留下了塊狀蝕坑和針刺狀蝕點(diǎn)，成為運(yùn)行階段產(chǎn)生致命性局部腐蝕的誘因，因 為停用腐蝕的部位往往有腐蝕產(chǎn)物，表面粗糙不平，保護(hù)膜被破壞，成為腐蝕電池的陽極。加劇熱力設(shè)備運(yùn)行時(shí)的腐蝕，增加單位面積上的結(jié)垢量，大大縮短化學(xué)清洗的周期，影 響傳熱效率，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致爆管。因?yàn)橥Ｓ脵C(jī)組重新啟動后，停用腐蝕產(chǎn)物會進(jìn)入鍋內(nèi)，一方

8、面使水沖洗時(shí)間增加，排水量 增大，增加啟動時(shí)間和排污量，成為熱工集控的障礙，延誤機(jī)組并網(wǎng)時(shí)間，降低負(fù)荷增長速度； 另一方面，腐蝕產(chǎn)物如果沒有清洗干凈，會使水汽質(zhì)量下降，加劇鍋爐運(yùn)行時(shí)的腐蝕，并導(dǎo)致 鍋爐水冷壁結(jié)加劇，引起垢下腐蝕或爆管事故發(fā)生。所以停用腐蝕既會帶來直接和間接的經(jīng)濟(jì) 損失，又會極大地危害鍋爐系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，為保證熱力設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，熱力設(shè)備在停（備）用期間，必須采取有效的防 銹蝕措施，以避免或減輕發(fā)電機(jī)組熱力設(shè)備的停用腐蝕。停用保護(hù)是眾所周知的防止發(fā)電機(jī)組 熱力設(shè)備用腐蝕的必要措施。隨著我國火力發(fā)電機(jī)組向高參數(shù)、大容量方向發(fā)展，其熱力設(shè)備 停（備）用期間的停用保護(hù)工作正

9、越來越受到重視。3停用保護(hù)方法3.1保護(hù)方法分類為了防止停用腐蝕，熱力設(shè)備停用期間必須采取保護(hù)措施，火力發(fā)電廠熱力設(shè)備停（備） 用防銹蝕導(dǎo)則（DL/T956-2005）6把熱力設(shè)備停用防銹蝕保護(hù)方法按照其作用原理分為：1） 阻止空氣進(jìn)入熱力設(shè)備水汽系統(tǒng)；2）降低熱力設(shè)備水汽系統(tǒng)的相對濕度；3）加緩蝕劑；4）除去 水中的溶解氧；5）使金屬表面形成保護(hù)膜。根據(jù)熱力設(shè)備在停（備）用期間的防銹蝕所處狀態(tài)不同，防銹蝕方法分為干法和濕法兩大類7。3.2防護(hù)方法的選擇原則主要選擇原則是：機(jī)組的參數(shù)和類型，機(jī)組給水、爐水處理方式，停（備）用時(shí)間的長短和 性質(zhì)，現(xiàn)場條件，可操作性和經(jīng)濟(jì)性。另外還應(yīng)考慮下列因素：

10、1）停（備）用所采用的化學(xué)條件和運(yùn)行期間的化學(xué)水工況之間的兼容性；2）防銹蝕保護(hù)方法不會破壞運(yùn)行中所形成的保護(hù)膜；3）防銹蝕保護(hù)方法不應(yīng)影響機(jī)組按電網(wǎng)要求隨時(shí)啟動運(yùn)行；4）有廢液處理設(shè)施，廢液排放應(yīng)符合GB8978污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；5）凍結(jié)的可能性；6）當(dāng)?shù)卮髿鈼l件（例如海濱電廠的鹽霧環(huán)境）；7）所采用的保護(hù)方法不影響檢修工作和檢修人員的安全。3.3停（備）用鍋爐煙氣側(cè)的保護(hù)1）燃煤鍋爐停用前應(yīng)對所有的受熱面進(jìn)行一次全面徹底的吹灰。2）鍋爐停用冷卻后，應(yīng)及時(shí)對爐膛進(jìn)行吹掃、通風(fēng)，以排除殘余的煙氣。3）鍋爐長期停（備）用時(shí)，應(yīng)將煙道內(nèi)受熱面的積灰清除，防止在受熱面堆積的積灰因吸收 空氣中的

11、水分而產(chǎn)生酸性腐蝕。積灰清除后，應(yīng)采取措施保持受熱面金屬的溫度在露點(diǎn)溫度以 上。4）海濱電廠和聯(lián)合循環(huán)余熱鍋爐長期停（備）用可安裝干風(fēng)系統(tǒng)對爐膛進(jìn)行干燥，干風(fēng)裝置 容量以每小時(shí)置換爐膛內(nèi)空氣1次-3次為宜。3.4汽輪機(jī)停用保護(hù)3.4.1機(jī)組停用時(shí)間在一周之內(nèi)的保護(hù)方法1）凝汽器真空能維持的保護(hù)措施機(jī)組停用時(shí)，維持凝汽器汽側(cè)真空度，提供汽輪機(jī)軸封蒸汽，防止空氣進(jìn)入汽輪機(jī)。2）凝汽器真空不能維持的保護(hù)措施（1）隔絕一切可能進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部的汽、水系統(tǒng)并開啟汽輪機(jī)本體疏水閥。（2）隔絕與公用系統(tǒng)連接的有關(guān)汽、水閥門，并放盡其內(nèi)部剩余的水、汽。（3）主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、抽汽管道、旁路系統(tǒng)靠汽輪機(jī)側(cè)

12、的所有疏水閥門均應(yīng)打 開。（4）放盡凝汽器熱井內(nèi)部的積水。（5）有條件時(shí)，高、低壓加熱器汽側(cè)和除氧器汽側(cè)進(jìn)行充氮，否則放盡高、低壓加熱器汽 側(cè)疏水。（6）高、低壓加熱器和除氧器水側(cè)充滿運(yùn)行水質(zhì)的給水。（7）給水泵汽輪機(jī)的有關(guān)疏水閥門打開。（8）注意監(jiān)視汽輪機(jī)房污水排放系統(tǒng)是否正常，防止凝汽器閥門坑滿水。（9）汽輪機(jī)停機(jī)期間應(yīng)保證其上、下缸，內(nèi)、外缸的溫差不超標(biāo)。（10）冬季機(jī)組停運(yùn)，應(yīng)有可靠的防凍措施。3.4.2機(jī)組停用時(shí)間超過一周的保護(hù)方法1）壓縮空氣法汽輪機(jī)停運(yùn)后，啟動汽輪機(jī)快冷裝置，向汽缸通熱壓縮空氣，在汽缸降溫的同時(shí)，干燥汽 缸。2）熱風(fēng)干燥法停機(jī)后，放盡與汽輪機(jī)本體連同管道內(nèi)的余汽、

13、存水。當(dāng)汽缸溫度降至一定值后，向汽缸 內(nèi)送入熱風(fēng)，使氣缸內(nèi)保持干燥。3）干風(fēng)干燥法停機(jī)后，放盡汽輪機(jī)本體及相關(guān)管道、設(shè)備內(nèi)的余汽和積水。當(dāng)汽缸溫度降至一定值后， 向汽缸內(nèi)送入千風(fēng)，使汽缸內(nèi)保持干燥。3.5停（備）用凝汽器的防護(hù)方法3.5.1凝汽器汽側(cè)短期（一周之內(nèi)）停用時(shí)，應(yīng)保持真空。不能保持真空時(shí)，應(yīng)放盡熱井積水。長期停用時(shí)， 應(yīng)放盡熱井積水，隔離可能的疏水，并清理熱井及底部的腐蝕產(chǎn)物和雜物，然后用壓縮空氣吹 干，或?qū)⑵浼{入汽輪機(jī)干風(fēng)保護(hù)系統(tǒng)之中3.5.2凝汽器循環(huán)水側(cè)停用三天以內(nèi)凝汽器循環(huán)水側(cè)宜保持運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)水室有檢修工作時(shí)可將凝汽器排空，并 打開人孔，保持自然通風(fēng)狀態(tài)。停用三天以上宜將

14、凝汽器排空，清理附著物，并保持通風(fēng)干燥狀態(tài)。3.6停（備）用除氧器的保護(hù)方法3.6.1機(jī)組停運(yùn)時(shí)間在一周之內(nèi)當(dāng)機(jī)組停運(yùn)時(shí)間在一周之內(nèi)，并且除氧器不需要放水時(shí)，除氧器宜采用熱備用，向除氧器 水箱通輔助蒸汽，定期啟動除氧器循環(huán)泵，維持除氧器水溫高于105C。對短期停運(yùn)，并且需要放水的除氧器?？稍谕＿\(yùn)放水前，適當(dāng)加大凝結(jié)水加氨量提高除氧 器水的pH值至9.410.00。3.6.2機(jī)組停用時(shí)間在一周以上當(dāng)機(jī)組停用時(shí)間在一周以上時(shí)，可用下列方法保護(hù)：a）充氮保護(hù)；b）水箱充保護(hù)液，充氮 密封；c）通干風(fēng)干燥；d）成膜胺法。3.7停（備）用高壓加熱器的的保護(hù)方法3.7.1充氮法高壓加熱器停運(yùn)后，當(dāng)水側(cè)或汽

15、側(cè)壓力降至0.5MPa是開始進(jìn)行充氮。保護(hù)過程中維持氮?dú)?壓力在0.030.05MPa范圍內(nèi)，阻止空氣進(jìn)入。3.7.2氨-聯(lián)氨法停機(jī)后，放去水側(cè)（或汽側(cè)）存水，用氨一聯(lián)氨劑溶液充滿高壓加熱器的水側(cè)（或汽側(cè)）進(jìn)行 防銹蝕保護(hù)。3.8停（備）用低壓加熱器的保護(hù)方法3.8.1碳鋼和不銹鋼材質(zhì)低壓加熱器的防銹蝕方法碳鋼和不銹鋼材質(zhì)低壓加熱器停（備）用時(shí)，其保護(hù)方法可參見高壓加熱器的保護(hù)方法。當(dāng) 低壓加熱器汽側(cè)與汽輪機(jī)、凝汽器無法隔離時(shí)，無法充氮或充保護(hù)液，其保護(hù)方法應(yīng)納入汽輪 機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中。3.8.2銅合金低壓加熱器的防銹蝕方法銅合金材質(zhì)低壓加熱器停（備）用時(shí)，水側(cè)應(yīng)保持還原性環(huán)境，以防止銅合金的腐蝕

16、和銅腐 蝕產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移。（1）濕法保護(hù)時(shí)，將聯(lián)氨含量為5mg/L-10mg/L，pH值為8.89.2的溶液充滿低壓加熱器， 同時(shí)輔以充氮密封，保持氮?dú)鈮毫υ?.03MPa-0.05MPa范圍內(nèi)。（2）干法保護(hù)時(shí)，可參考汽輪機(jī)干風(fēng)干燥法，保持低壓加熱器水、汽側(cè)處于干燥狀態(tài)；也 可以考慮用氮?dú)饣驂嚎s空氣吹干法保護(hù)。低壓加熱器停用的成膜胺保護(hù)與鍋爐的停用成膜胺保護(hù)同時(shí)進(jìn)行。3.9停（備）用閉式冷卻器、軸冷器和發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)的保護(hù)方法1）機(jī)組短期停用時(shí)，維持運(yùn)行狀態(tài)。2）與循環(huán)水接觸的換熱器停用防銹蝕方法與凝汽器水側(cè)的停用防銹蝕方法相似。3）發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)長期停用時(shí)，應(yīng)放盡內(nèi)部存水后，用儀用壓縮空氣吹干、干風(fēng)干燥、 充氮保護(hù)等方法進(jìn)行保護(hù)。4結(jié)語停用保護(hù)是防止發(fā)電機(jī)組熱力設(shè)備停用腐蝕的必要措施。各單位需根據(jù)自身的實(shí)際情況采 用適宜的保護(hù)方法，減少腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失和事故隱患，確保機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。【參考文獻(xiàn)】孫瑞生.鍋爐的停用腐蝕和停用保護(hù)J.黑龍江科技信息，2007（9）: