寶雞熱電廠熱網(wǎng)加熱器防腐的研究及應用

一.

大唐寶雞熱電廠2×330MW機組，汽輪機為北重汽輪電機有限公司制造的亞臨界、一次再熱、單軸、三缸、雙排汽采暖抽汽凝汽式汽輪機，型號為 ：N-330-17.75/540/540。每臺汽輪機均裝有兩臺熱網(wǎng)加熱器，冬季用于城市供熱，供熱期11月15日至3月15日，其它季節(jié)停用，2010年熱網(wǎng)系統(tǒng)投運后，熱網(wǎng)加熱器發(fā)生了多次泄漏，2011年11月1B熱網(wǎng)加熱器換熱管泄漏嚴重，經(jīng)電科院分析加熱器換熱管泄漏為典型的應力腐蝕開裂，建議加強熱網(wǎng)加熱器停運期間的保養(yǎng)，2012年3月至2013年11月，寶雞熱電廠廠針對熱網(wǎng)加熱器停運后的防腐進行了大量的探索、研究。2013年3月，對1B、2A、2B 3臺全部采用隔離水側、汽測、并在進水、進汽門加堵板，將熱網(wǎng)加熱器管束用壓縮空氣吹干，在水側、汽測放置一定量干燥劑，每月檢查一次干燥劑效果，及時對失效的干燥劑進行處理。2013年11月加熱器投運前對干燥劑進行全部清理，對熱網(wǎng)加熱器汽側進行了冷態(tài)沖洗，投運后，3臺熱網(wǎng)加熱器疏水水質在12小時內達到回收標準，供熱期間運行正常，在整個供暖期未發(fā)生泄漏。大唐寶雞熱電廠熱網(wǎng)系統(tǒng)主要用于城市供暖，熱網(wǎng)系統(tǒng)在供暖結束后停運時間長，熱網(wǎng)加熱器在停運后采取適當?shù)姆栏胧龊梅乐垢g，是杜絕加熱器泄漏的重要措施。經(jīng)過在2010年-2013年3年期間，對熱網(wǎng)加熱器防腐的探索和研究，總結出隔離水側、汽測，防止干燥劑的保養(yǎng)防腐方法，并規(guī)范了操作步驟，徹底解決了熱網(wǎng)加熱器因停運后保養(yǎng)不當造成的頻繁泄漏，保證了城市供熱和機組的安全運行。

二：立項背景

大唐寶雞熱電廠2×330MW機組，2009年7月機組投運， 2011年11月，1B熱網(wǎng)加熱器換熱管發(fā)生泄漏，經(jīng)電科院分析認為加熱器換熱管泄漏為典型的應力腐蝕開裂，產生應力腐蝕的原因為Cl-同O的綜合作用以及換熱管制造加工過程中的殘余拉應力，并對1B熱網(wǎng)加熱器管束進行了更換， 2011年12月，發(fā)現(xiàn)2B 熱網(wǎng)器泄漏，停運進行了檢修， 2012年3月，熱網(wǎng)系統(tǒng)停運后，寶雞熱電廠采取了對熱網(wǎng)加熱器汽測放水，加入干燥劑的方法進行保養(yǎng)，但因對熱網(wǎng)加熱器水側沒有隔離，保養(yǎng)效果差，2012年11月加熱器投運后1A、2B 發(fā)生泄漏，停運進行了處理，加之汽側放置的硅膠干燥劑在2012年11月熱網(wǎng)系統(tǒng)投運前沒有清理干凈，投運后熱網(wǎng)疏水二氧化硅含量高，對加熱器進行了大量沖洗，2012年11月11日沖洗至12月5日才合格，沖洗期間加熱器疏水不能全部回收，機組補水量大，造成除鹽水的大量浪費，部分回收的疏水因水質差影響了機組的水汽品質，造成鍋爐排污量大。大唐寶雞熱電廠熱網(wǎng)系統(tǒng)主要用于城市供暖，熱網(wǎng)系統(tǒng)在供暖結束后停運時間長，熱網(wǎng)加熱器在停運后沒有采取適當?shù)姆栏胧?，在供暖期間出現(xiàn)頻繁泄漏，危機城市供熱，造成經(jīng)濟損失，同時因水側循環(huán)水漏入加熱器疏水中，回收疏水影響機組的水汽指標。對熱網(wǎng)加熱器停運后的防腐蝕方法選擇受到現(xiàn)場條件的影響，因此研究探索、采取一種操作簡單易行，保養(yǎng)情況可控制，保養(yǎng)效果明顯的保養(yǎng)方法，是防止熱網(wǎng)加熱器泄漏的重要措施。

三：熱網(wǎng)加熱器泄漏的原因分析

3.1熱網(wǎng)加熱器概況：

大唐寶雞熱電廠2×330MW機組，每臺汽輪機均裝有兩臺熱網(wǎng)加熱器， 4臺熱網(wǎng)加熱均為表面式換熱器，熱網(wǎng)加熱器利用汽輪機第四段抽汽，加熱管水側采用化學制水系統(tǒng)制備的一級除鹽水水，被加熱后進入熱網(wǎng)系統(tǒng)進行城市供熱，熱網(wǎng)加熱器設計參數(shù)見表1。

3.2 熱網(wǎng)加熱器泄漏的原因分析

金屬腐蝕按破壞形態(tài)分為全面腐蝕和局部腐蝕。前者包括均勻的全面腐蝕和不均勻的全面腐蝕，均勻腐蝕分布在整個金屬表面上，危害性沒有局部腐蝕嚴重，局部腐蝕常見的類型有點腐蝕和晶間腐蝕、應力腐蝕、腐蝕疲憊、孔腐蝕、磨損腐蝕、選擇性腐蝕、穿晶腐蝕、空泡腐蝕等。局部腐蝕作用集中在某一定區(qū)域，而其余部分卻幾乎沒有發(fā)生腐蝕，這類腐蝕危害比較嚴重。

2011年11月，寶雞熱電廠1B熱網(wǎng)加熱器換熱管發(fā)生嚴重泄漏，經(jīng)電科院分析加熱器換熱管泄漏為典型的應力腐蝕開裂，產生應力腐蝕的原因為Cl-同O的綜合作用以及換熱管制造加工過程中的殘余拉應力，引起殘余拉應力是加熱器管束加工過程和組裝過程中產生的，在殘余拉應力和Cl-同O的綜合作用下產生了腐蝕，為進一步確定熱網(wǎng)加熱器進汽和補充水中Cl-含量，2011年11月3日分別取1號機過熱蒸汽、1號機凝結水（熱網(wǎng)加熱氣進汽）和化學制水系統(tǒng)一級除鹽水（熱網(wǎng)水側補充水）送熱工院進行微量離子的測定，分析結果見下表2：

由微量離子分析結果可見，我廠熱網(wǎng)加熱器補充水和蒸汽中Cl-含量非常小，遠低于控制標準（<0.2mg/L），化學制水系統(tǒng)提供的熱網(wǎng)補充水水質非常好，但由于整個城市熱網(wǎng)系統(tǒng)龐大、復雜，寶雞市熱力公司的二級換熱器均采用的是軟化水，在水處理工藝中沒有除去原水中的Cl-，二級換熱器發(fā)生泄漏或因熱網(wǎng)管道統(tǒng)投運前沖洗不徹底等原因，均會造成我廠熱網(wǎng)循環(huán)水的水質污染，分析我廠2013年熱網(wǎng)循環(huán)水的水質平均值見下表 3 ：

有表3可見，寶雞熱電廠熱網(wǎng)循環(huán)水中Cl-遠高于補充水，說明回收水被污染，分析歷年熱網(wǎng)運行時期循環(huán)水中含量均在4-6 mg/L的范圍，參照相關標準和其他廠運行控制情況，一般熱網(wǎng)循環(huán)水中Cl-含量按照≤30mg/L控制，因此寶雞熱電廠目前的熱網(wǎng)循環(huán)水水質在正常運行中產生腐蝕的可能性較低， 但因為加熱器在供熱結束后停用時間長，停運期間管束內熱網(wǎng)循環(huán)水和管束外的蒸汽凝結水存積、蒸發(fā)，Cl-濃縮，腐蝕性增強，加之經(jīng)電科院分析我廠熱網(wǎng)加熱器換熱管管材表面光潔度較差，易造成局部Cl-濃縮超標，在換熱管制造加工過程中有殘余拉應力存在的情況下，加速了應力腐蝕。因此，針對寶雞熱電廠熱網(wǎng)加熱器泄漏的原因分析，防止應力腐蝕加速的一個重要措施就是停運后放盡存水，保持干燥，防止因積水蒸發(fā)引起的腐蝕性離子濃縮。

四、熱網(wǎng)加熱器防腐蝕方法的選擇

2010年2012期間，大唐寶雞熱電廠對加熱器停運后防腐蝕，采取了各種方法，其中2011年3月停運后采用放水干保養(yǎng)，但因加熱器進汽門內漏，加熱器汽側沒有隔離，保養(yǎng)沒有進行，2012年3月熱網(wǎng)停運后，對加熱器汽側進汽門后斷口加裝法蘭及堵板，對汽側徹底隔離，但放置的干燥劑在投運前沒有完全清理干凈，造成運行后疏水水質長期不合格，同時因為水側沒有隔離，加熱器的保養(yǎng)效果差，運行后均出現(xiàn)了泄漏。2013年，根據(jù)寶雞熱電廠熱網(wǎng)加熱器停運時間，現(xiàn)場條件，經(jīng)濟性和可操作性，對加熱器停運后的防腐蝕有如下三種方法可以選擇。

4.1 充氮法

原理：利用氮氣隔絕空氣，防止系統(tǒng)腐蝕

保護方法：：熱網(wǎng)加熱器停運后，將水側、汽側完全隔離，將水放盡，充入氮氣，檢測氮氣含量大于98%，保養(yǎng)期間維持氮氣壓力在0.01-0.03MPa。

缺點：需要增加充氮系統(tǒng)，因水汽系統(tǒng)不密封，氮氣壓力可能維持不了，目前我廠沒有儀器測定氮氣純度。

4.2 干燥法

原理：保持金屬表面干燥，防止系統(tǒng)腐蝕

保護方法：熱網(wǎng)加熱器停運后，將水側、汽側完全隔離，放盡存水，打開人孔，利用壓縮空氣將水側、汽側吹干，一直保持通風，定期測定相對濕度小于70%。

缺點：因寶雞夏季雨多，雨季相對濕度可能不合格，當濕度不合格時沒有可行的辦法進行處理。

4.3 干燥劑法：

原理：保持金屬表面干燥，防止系統(tǒng)腐蝕

保護方法：熱網(wǎng)加熱器停運后，將水側、汽側完全隔離，放盡存水，打開人孔，利用壓縮空氣將水側、汽側吹干，放入干燥劑，封閉人孔，定期檢查干燥劑失效情況。停運期結束，將干燥劑全部取出，清理干凈后再封閉人孔。

經(jīng)過綜合比較，對熱網(wǎng)加熱器的防腐采用干燥劑法是最簡單有效適合本廠實際的一種方法。

五、采用干燥劑法對熱網(wǎng)加熱器防腐的應用技術

5.1 干燥劑的選擇：

干燥劑選用藍色硅膠干燥劑，吸水后由藍色變?yōu)闇\紅色，檢查硅膠變?yōu)闇\紅色時，表明干燥劑已經(jīng)失去吸附能力，在100-120℃（不高于120℃）的烘箱內烘至藍色即可。

5.2 操作方法

熱網(wǎng)加熱器停運后，關閉加熱器進汽門，進水門，為防止加熱器進汽門，進水門有內漏造成無法隔離，分別在熱網(wǎng)加熱器汽側進汽門后斷口加裝法蘭及堵板，在熱網(wǎng)加熱器水側進水門后，出水門前斷口加裝法蘭及堵板，將加熱器徹底隔離。

開啟熱網(wǎng)加熱器汽側放水門、排氣門，放盡熱網(wǎng)加熱器汽側內部存水，打開人孔，清理干凈底部雜物，安裝軸流風機將熱網(wǎng)加熱器汽側吹干，用便攜式濕度計測定內部相當濕度小于70%或達到環(huán)境濕度后，關閉放水門、排氣門，在汽側底部放置5 Kg干燥好的變色硅膠。

開啟熱網(wǎng)加熱器水側放水門、排氣門，放盡熱網(wǎng)加熱器水側內部存水，用除鹽水徹底沖洗熱網(wǎng)加熱器本體水側，沖洗至排水清澈透明，Cl-≤1mg/L，防止氯離子濃縮造成熱網(wǎng)加熱器應力腐蝕，加熱器水側沖洗干凈后，打開人孔，清理干凈水室底部雜物，安裝軸流風機將熱網(wǎng)加熱器水側水室及管道吹干，最好用壓縮空氣將管道逐根吹干，降低水側相對濕度，防止氧腐蝕，用便攜式濕度計測定內部相當濕度小于70%或達到環(huán)境濕度后，關閉放水門、排氣門，在水側兩頭水室內各放置4-5Kg干燥好的變色硅膠，硅膠干燥劑平鋪放置，為防止干燥劑泄漏，正常是放在袋子里或置于磁盤中。

5.3 監(jiān)督檢查及其他注意事項

每月打開加熱器人孔一次，檢查變色硅膠顏色，發(fā)現(xiàn)硅膠變?yōu)闇\紅色時，取出放置在100-120℃（不高于120℃）的烘箱內烘至藍色再放入加熱器內。

保養(yǎng)期結束后，將放置的硅膠全部取出，將散落在底部的顆粒全部清理干凈，防止運行后硅膠分解污染疏水水質，并用除鹽水對熱網(wǎng)加熱器進行冷態(tài)沖洗，沖洗至排水達到給水控制標準，再投入運行。

采用加入干燥劑法對熱網(wǎng)加熱器的保養(yǎng)方法的重點在于做好停運后的加熱器徹底隔離、沖洗，吹干和停運期間對保養(yǎng)情況的檢查，啟動前對干燥劑的清理，做好上述幾點。就能有效防止了加熱器腐蝕泄漏。

5.4 對熱網(wǎng)循環(huán)水管道的防腐

因寶雞熱電廠熱網(wǎng)管道長，循環(huán)水量大，為了防止熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)管道的停運期間腐蝕，保證熱網(wǎng)循環(huán)水水質合格，減少運行前水質不合格換水造成除鹽水浪費，對熱網(wǎng)循環(huán)水管道在停運后也要采取保養(yǎng)措施。

熱網(wǎng)系統(tǒng)供、回水管道防腐采用滿水保養(yǎng)，保持管道滿水狀態(tài)，系統(tǒng)壓力控制在

0.25±0.05MPa（調整熱網(wǎng)除氧器液位控制系統(tǒng)壓力），防腐初期每半個月啟動一臺熱網(wǎng)循環(huán)泵運行30分鐘，每周取樣分析一次，檢測回水水質PH、硬度、濁度在合格值范圍內，根據(jù)熱網(wǎng)回水水質，可適當調整1—2個月啟動熱網(wǎng)循環(huán)泵運行。

熱網(wǎng)循環(huán)水PH一般按照8.8-9.3控制，為防止循環(huán)水PH因停運時間長發(fā)生變化，在熱網(wǎng)停運前利用熱網(wǎng)補水加堿系統(tǒng)將循環(huán)水PH調整在控制標準的上限。在整個保養(yǎng)期可保證水質合格。

熱網(wǎng)系統(tǒng)投運前，提前啟動熱網(wǎng)循環(huán)泵，分析水質合格，否則應換水，對新增加的系統(tǒng)加大投運前的沖洗，防止沖洗不合格造成循環(huán)水水質污染，

六：結論及經(jīng)濟效益

大唐寶雞熱電廠對4臺熱網(wǎng)加熱器采用加干燥劑法防腐蝕，年需要購買硅膠干燥劑的費用僅2000元，這種防腐方法的優(yōu)勢有如下幾點：操作方便，不需要重新增加系統(tǒng)；費用低，年購的硅膠干燥劑的費用約2000元；保養(yǎng)情況方便監(jiān)督檢查，只需要定期檢查干燥劑情況，進行定期更換就能保證保養(yǎng)效果；從寶雞熱電廠2013年運行情況看，按規(guī)定進行保養(yǎng)的3臺熱網(wǎng)加熱器均未發(fā)生泄漏。

每減少一次因嚴重腐蝕造成的加熱器換管可節(jié)約資金100萬元。同時加熱器泄漏后疏水不能回收， 每運行1小時減少疏水回收約100T，造成約損失1000元，有效進行加熱器防腐，也避免了加熱器泄漏后疏水不能回收機組補水量大所造成的經(jīng)濟損失，保證了安全穩(wěn)定的向寶雞市供熱，用很小的投資，創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

（作者單位：大唐寶雞熱電廠）