成膜胺點(diǎn)火保養(yǎng)技術(shù)在超長期停用600MW機(jī)組中的應(yīng)用

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(shí)，外界空氣會(huì)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(huì)因受潮附著1 層水膜，溶解在水膜中的氧會(huì)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(yùn)行條件下的腐蝕更為嚴(yán)重。停(備)用的腐蝕危害會(huì)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(shí)會(huì)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(yùn)后于2008年10月6日起長期停用，由于項(xiàng)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(shí)間之長國內(nèi)外罕見。

如何在不并網(wǎng)發(fā)電的前提下，實(shí)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(diǎn)，結(jié)合科研技術(shù)攻關(guān)，決定對(duì)#1 機(jī)組實(shí)施鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)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(diǎn)為53.1 ℃，沸點(diǎn)為348 ℃，分解溫度為480 ℃〔2〕。

在鍋爐點(diǎn)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(huì)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(duì)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(huì)對(duì)系統(tǒng)的水質(zhì)造成不良影響，在機(jī)組再次啟動(dòng)過程時(shí)，由于溫度變化會(huì)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(xiǎn)。

2 成膜胺點(diǎn)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(shí)，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(shí)，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(huì)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(shí)，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(yùn)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(duì)成膜胺有較強(qiáng)的吸附作用〔3〕，會(huì)對(duì)精處理樹脂造成不可逆污染〔4－6〕，因此點(diǎn)火成膜胺停用保護(hù)，在整個(gè)加藥及熱爐放水過程中，精處理不投入運(yùn)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(yùn)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(diǎn)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(shí)進(jìn)行加藥。給水加除氧劑系統(tǒng)加藥點(diǎn)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(gè)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(shí)開始加藥，同時(shí)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(shí)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(shí)保證加藥完畢后60～120 min 的系統(tǒng)循環(huán)時(shí)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(shí)30 分，除pH 值表、電導(dǎo)率表外其余表計(jì)有效隔離;20 時(shí)40 分停爐內(nèi)加藥設(shè)備，此時(shí)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(shí)20 分成膜胺加藥結(jié)束，系統(tǒng)加藥時(shí)間為100 min，累計(jì)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(shí)20 分停爐。機(jī)組停爐后及時(shí)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(diǎn)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(yùn)行參數(shù)見表1。

表1 點(diǎn)火成膜胺加藥期間的機(jī)組運(yùn)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(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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(huì)出現(xiàn)異常升高狀況。

4 停用保護(hù)效果評(píng)價(jià)

2009年9月23日對(duì)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(shí)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(shí)沖轉(zhuǎn)氣溫偏高，這種爐型設(shè)計(jì)要求沖轉(zhuǎn)前必須投減溫水，如果提前投制粉系統(tǒng)會(huì)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(dòng)對(duì)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(diǎn)火保養(yǎng)時(shí)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(gè)流程中波動(dòng)較大，而再熱蒸汽溫度相對(duì)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(gè)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(diǎn)火成膜胺保護(hù)加藥時(shí)間100 min，加藥后循環(huán)時(shí)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(gè)位置的檢查結(jié)果可以看出，本次點(diǎn)火成膜胺保護(hù)取得了良好的效果。

由于成膜胺點(diǎn)火保養(yǎng)技術(shù)在亞臨界機(jī)組的應(yīng)用是一個(gè)新課題，因此需要通過進(jìn)一步的試驗(yàn)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.

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〔5〕丁桓如，聞人勤，龔云峰，等． 大機(jī)組十八胺停運(yùn)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.

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〔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〕.