鍋爐長期停爐保護(hù)方法

丁姍姍

停爐腐蝕即在鍋爐等熱力設(shè)備停運(yùn)期間，沒有采取有效保護(hù)措施，在鍋爐水汽側(cè)的金屬表面所發(fā)生的一種腐蝕，實(shí)質(zhì)上是一種氧腐蝕。停爐腐蝕的危害很大，不但會(huì)損壞金屬設(shè)備本身，在金屬表面留下面積較大的蝕坑和針狀蝕孔，從而成為機(jī)組再啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)誘發(fā)危害的源點(diǎn)，而且會(huì)使?fàn)t管結(jié)垢速率增大，加劇鍋爐的運(yùn)行腐蝕，導(dǎo)致爐管爆裂和清洗頻率增加。所以停爐腐蝕不僅會(huì)造成直接和間接經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)嚴(yán)重危及熱力機(jī)組的安全運(yùn)行。為此，在停爐備用或檢修期間，實(shí)施停爐保護(hù)極其重要。

現(xiàn)有技術(shù)成熟的停爐保護(hù)方法主要有兩類：干法保護(hù)和濕法保護(hù)。干法保護(hù)主要包括熱爐放水余熱烘干法、負(fù)壓余熱烘干法、鄰爐熱風(fēng)烘干法、干燥劑去濕法、充氮法及氣相緩蝕劑法。濕法保護(hù)主要有氮水法、氨-聯(lián)氨法、蒸汽壓力法與給水壓力法。這些方法中，能用于長期（1年以上）停用保護(hù)的不多。能用于長期停用保護(hù)的方法，主要有充氮法、二甲基酮肟保護(hù)法、氨-聯(lián)氨法、聯(lián)合保護(hù)法、氣相緩蝕劑法及成膜胺保護(hù)法。

一、充氮保護(hù)法

充氮保護(hù)法就是在鍋爐的汽水系統(tǒng)中充入氮?dú)?，使其壓力大于大氣壓力從而阻止空氣進(jìn)入鍋爐的一種停爐保養(yǎng)方法。該方法是從鍋爐最高處將氮?dú)獬淙肫到y(tǒng)，迫使空氣從鍋爐最低處排出，并保持汽水系統(tǒng)壓力在0.1～0.2MPa。由于氮?dú)馐嵌栊詺怏w，不會(huì)在水中與鍋爐金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且鍋內(nèi)氮?dú)鈮毫Υ笥诖髿鈮毫?，空氣也不能進(jìn)入鍋內(nèi)。充氮保護(hù)法是一種長期停爐的簡易、可靠的保養(yǎng)方法，它幾乎適用于各種結(jié)構(gòu)的鍋爐停用保護(hù)。但此法有一些具體要求：一是需保證氮?dú)饧兌仍?9%以上；二是滿水充氮時(shí)，應(yīng)加入一定量的氨和聯(lián)氨，調(diào)節(jié)爐水的pH值到10以上；三是充氮期間，應(yīng)保持系統(tǒng)嚴(yán)密，并經(jīng)常檢查系統(tǒng)內(nèi)氮?dú)鈮毫皣?yán)密性。由于此法所需的氮?dú)饬看蠛蛯﹀仩t的密封性要求高，因而該方法并沒有被大量采用。河北滄州發(fā)電廠熱電工程2臺(tái)WGZ130/9.81型鍋爐采用了充氮停爐保護(hù)方案，在鍋爐充氮保護(hù)進(jìn)行過程中，維持了系統(tǒng)密封的嚴(yán)密性，保持了氮?dú)庹緣毫Ρ肀韷旱暮愣ǎ?jīng)過2年的維護(hù)，熱電工程恢復(fù)建設(shè)完成后檢查省煤器、汽包和過熱器等部位無明顯的腐蝕現(xiàn)象，鍋爐充氮保護(hù)工作達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，對新爐保護(hù)后的防腐效果明顯，起到了對鍋爐設(shè)備的防腐保護(hù)效果。鍋爐啟動(dòng)試運(yùn)后，機(jī)組運(yùn)行狀況良好，達(dá)到了正常出力運(yùn)行，機(jī)組并網(wǎng)后，各項(xiàng)水汽理化指標(biāo)均在優(yōu)良范圍內(nèi)。

二、二甲基酮肟保護(hù)法

二甲基酮肟是作為除氧劑和鈍化劑對鍋爐進(jìn)行濕法保護(hù)的常用藥劑，它不僅具有強(qiáng)還原性，而且對金屬表面具有鈍化作用。其實(shí)施辦法是將預(yù)先準(zhǔn)備的二甲基酮肟藥液加入給水箱，藥液根據(jù)鍋爐容積按300～400mg/L濃度計(jì)算較為合適，同時(shí)用NH3調(diào)整pH至10.5以上（當(dāng)金屬形成保護(hù)膜后，pH隨之下降，但在一定范圍內(nèi)，仍具有良好保護(hù)效果），循環(huán)均勻，將溶液充入過熱器，給水箱補(bǔ)水、補(bǔ)藥后繼續(xù)循環(huán)均勻，再進(jìn)入再熱器。但采用二甲基酮肟法保護(hù)時(shí)應(yīng)注意的是，它對HSn70-1黃銅有一定腐蝕作用，因此應(yīng)盡可能避免使保護(hù)液與銅或銅合金制件接觸；另外雖然二甲基酮肟作為一種新的除氧劑，具有低毒、高效、廢液處理方便等優(yōu)點(diǎn)，可取代毒性較大的聯(lián)氨，用于鍋爐的長期停用保護(hù)，但是存在的主要問題是二甲基酮肟的濃度測定方法還不完善。

華東電力試驗(yàn)研究院對二甲基酮肟的緩蝕效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)表明，利用二甲基酮肟進(jìn)行停用保護(hù)，初期要嚴(yán)格控制pH＞10.6，濃度可根據(jù)保護(hù)期長短而定，停用期超過半年時(shí)，濃度宜選擇在200～500mg/L。近來，有不少電廠采用了二甲基酮肟保護(hù)法，這種保護(hù)液具有比較好的防蝕效果，望亭發(fā)電廠在其1000t/h的亞臨界直流爐采用了二甲基酮肟充液保護(hù)，時(shí)間持續(xù)1年以上，保護(hù)效果不錯(cuò)，并且機(jī)組重新啟動(dòng)時(shí)表現(xiàn)良好，此法值得推廣應(yīng)用。

三、聯(lián)氨保護(hù)法

1.氨-聯(lián)氨保護(hù)法

鍋爐停運(yùn)后，把汽包內(nèi)存水放盡，充入聯(lián)氨并用氨調(diào)節(jié)pH值的給水，保持水中聯(lián)氨過剩量在200mg/L以上，水的pH值為10～10.5。此法適用于長期停用、冷態(tài)備用或封存的鍋爐保護(hù)，在保護(hù)期內(nèi)，應(yīng)定期檢查聯(lián)氨濃度與pH值。

應(yīng)用氨-聯(lián)氨法保護(hù)的鍋爐再啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先將聯(lián)氨-氨液排放干凈，并徹底沖洗。鍋爐點(diǎn)火后，應(yīng)先向空排氣，至蒸汽中氨含量＜2mg/kg時(shí)方可送汽，以免氨濃度過大而腐蝕銅管。對排放的聯(lián)氨-氨保護(hù)液，要進(jìn)行處理后才可排放，以防止污染。由于用聯(lián)氨-氨法保護(hù)時(shí)，溫度為常溫，所以聯(lián)氨的主要作用不是直接與氧反應(yīng)而除去氧，而是起陽極緩蝕劑或犧牲陽極的作用，因而聯(lián)氨的用量必須足夠。

2.聯(lián)合保護(hù)法

因單靠一種保護(hù)方法很難有效地防止鍋爐的停用腐蝕。聯(lián)合保護(hù)法中最常見的是充氮的濕式保護(hù)法，其方法是在鍋爐停運(yùn)后，先完成汽包內(nèi)換水，充入氮?dú)?，并加?lián)氨與氨，使聯(lián)氨量達(dá)200mg/L以上，水的pH值達(dá)10以上，氮壓保持在0.03MPa以上，對于長期保護(hù)，聯(lián)氨量還需增加。雖然這種方法比其他各種單一的保護(hù)方法效果更好，但操作繁瑣，應(yīng)用的較少。

四、氣相緩蝕劑法

氣相緩蝕劑是一種在常溫下能自動(dòng)揮發(fā)出緩蝕性氣體的防銹材料，用于停用鍋爐的保養(yǎng)時(shí)，只要將鍋爐水放盡，向鍋爐內(nèi)撒入氣相緩蝕劑粉末或在鍋爐內(nèi)放入盛有氣相緩蝕劑的托盤，然后密封鍋爐，緩蝕劑就能夠自動(dòng)揮發(fā)到鍋爐內(nèi)各個(gè)角落，從而使鍋爐金屬表面都受到保護(hù)。防腐過程由兩步完成，一是氣相緩蝕劑在潮濕金屬或潮濕空氣作用下，水解或解離成揮發(fā)性物質(zhì)，到達(dá)金屬表面；二是氣相緩蝕劑在金屬表面形成保護(hù)膜使金屬鈍化并通過已形成的保護(hù)膜達(dá)到預(yù)防腐蝕的目的。

1.氣相緩蝕劑的作用機(jī)理

氣相緩蝕劑揮發(fā)而使得空間被未電離的分子所飽和，這些分子和水汽被金屬表面吸附后發(fā)生電離而吸附在金屬表面，形成一層保護(hù)膜，從而發(fā)揮緩蝕作用。目前，國內(nèi)外使用較多的是胺的有機(jī)酸鹽和無機(jī)酸鹽，如亞硝酸二環(huán)己胺，亞硝酸二異丙胺等。氣相緩蝕劑法具有可以到達(dá)保護(hù)劑難以接觸到的金屬表面的特點(diǎn)，因此，特別適合鍋爐內(nèi)部復(fù)雜管道的保護(hù)，同時(shí)，氣相緩蝕劑在水中有一定的溶解度，即使在濕度較大的情況下也具有較強(qiáng)的還原能力。已開發(fā)的用于鍋爐停用保護(hù)的HL-911緩蝕劑是有機(jī)銨鹽和無機(jī)銨鹽及其他助劑組成的混合物，具有較好的停用保護(hù)效果。應(yīng)用時(shí)，可將氣相緩蝕劑汽化注入鍋爐的水汽系統(tǒng)，或者依靠負(fù)壓將緩蝕劑吸入，也可將其配成溶液噴涂在金屬表面，或者包于紗布中直接懸掛于鍋爐內(nèi)。

2.影響氣相緩蝕劑法保護(hù)效果的因素

蒸汽壓。蒸汽壓越大，緩蝕劑的揮發(fā)性越強(qiáng)，保護(hù)效果越好，但蒸汽壓過大，其持久保護(hù)性則不強(qiáng)。吸附能力以及氣相緩蝕劑與金屬表面結(jié)合的牢固程度。防銹劑對腐蝕過程電化學(xué)的阻滯程度。

氣相緩蝕劑法也存在不足之處，緩蝕劑的蒸汽壓難以同時(shí)滿足防止早期腐蝕和持久保護(hù)的需要。大多數(shù)氣相緩蝕劑具有一定毒性，再加上具有揮發(fā)性，會(huì)對人體和環(huán)境產(chǎn)生危害，并且此法不能用于檢修設(shè)備的停用保護(hù)。

TH901緩蝕劑是近年來應(yīng)用到鍋爐防腐的新型藥劑，TH901半干緩蝕保護(hù)法是國內(nèi)外最先進(jìn)，最有效的方法。TH901保護(hù)劑滲透力極強(qiáng)，緩蝕半徑大，采用極易揮發(fā)藥劑組成，同時(shí)還配有吸濕劑，藥劑作用成分在金屬表面形成保護(hù)膜，與腐蝕介質(zhì)隔離以達(dá)到保護(hù)金屬、防止腐蝕的作用，無需除氧、干燥步驟。不僅保護(hù)處于氣相中的金屬，而且保護(hù)處于液相中的金屬。同時(shí)，對無垢及垢下金屬均有保護(hù)作用，緩蝕效率達(dá)99%以上。一次加藥，無需監(jiān)測與補(bǔ)藥，保護(hù)期限達(dá)2年以上。加藥全過程只需幾十分鐘，由于單位體積用量少，因此總體成本較低。

五、成膜胺保護(hù)法

成膜胺是含氮原子的有機(jī)長鏈化合物，表面活性很高，與金屬表面接觸時(shí)，它的極性基團(tuán)以化學(xué)吸附方式吸附在活性的金屬表面上，氮原子的孤對電子與鐵原子的空軌道結(jié)合成共價(jià)鍵，其非極性基團(tuán)則以物理吸附方式吸附在金屬表面上?？梢姵赡ぐ穼饘偌扔嘘枠O緩蝕作用，又有陰極緩蝕作用，具體是何種緩蝕機(jī)理起主導(dǎo)作用，取決于眾多因素，其中溫度至關(guān)重要。一般情況下，高溫下陽極緩蝕作用為主，低溫時(shí)陰極緩蝕作用為主。

成膜胺法的實(shí)施是在機(jī)組滑參數(shù)停用過程中，當(dāng)汽包壓力降至10MPa時(shí)，將含有成膜胺的藥液注入鍋爐，讓藥液在水汽系統(tǒng)內(nèi)形成保護(hù)膜。為了保證藥液充分均勻地循環(huán)，機(jī)組滑停至爐水溫度為240～304℃時(shí)，再穩(wěn)定1～2h。當(dāng)鍋爐壓力降至0.5MPa時(shí)，停止?fàn)t水泵運(yùn)行，并嚴(yán)格按照熱爐放水、余熱烘干的步驟進(jìn)行操作。目前，成膜胺的實(shí)施方法無統(tǒng)一的規(guī)范，用戶可以根據(jù)不同要求和具體情況操作。

影響成膜胺成膜效果的因素有以下幾個(gè)：水汽溫度。成膜胺的成膜效果隨溫度的升高而提高，但當(dāng)溫度升高到一定值后，成膜效果反而下降。緩蝕劑濃度。一般緩蝕劑濃度越高，成膜效果越好，但當(dāng)濃度高過一定值時(shí)，成膜效果提高不大或反而下降。介質(zhì)相。成膜胺在汽、液相中均可成膜，但實(shí)際應(yīng)用中汽相成膜效果更為顯著。金屬表面的粗糙度。金屬表面的粗糙度越大，成膜效果越差。成膜時(shí)間。要保證一定的成膜時(shí)間，使緩蝕劑能夠充分地吸附在金屬表面上，但時(shí)間也不宜過長，以避免因解析而使成膜效果下降。

目前，已有很多電廠采用十八胺進(jìn)行停爐保護(hù)。某電廠200MW機(jī)組和啟動(dòng)鍋爐，利用十八胺進(jìn)行停用保護(hù)。通過交流阻抗測定，200MW機(jī)組經(jīng)十八烷胺保護(hù)后，停爐3個(gè)月割管管樣的阻抗值增大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，啟動(dòng)鍋爐保護(hù)后的阻抗值增大了3個(gè)數(shù)量級(jí)。

徐州發(fā)電廠將采用純十八胺和復(fù)配十八胺的效果進(jìn)行了比較。在采用純十八胺后，設(shè)備內(nèi)表面的耐蝕性有了很大提高，以除氧器為代表的爐前系統(tǒng)金屬表面憎水性好，保護(hù)效果好，省煤器憎水性好，耐蝕性也好，省煤器管段在水中浸泡30天仍未銹蝕。減輕了機(jī)組停運(yùn)期間的腐蝕，水汽系統(tǒng)中的含鐵量減少，水汽品質(zhì)提高，可縮短啟動(dòng)時(shí)間3h以上，增加機(jī)組壽命和運(yùn)行的安全性。加藥時(shí)間短，有利于機(jī)組停運(yùn)操作。保護(hù)時(shí)pH不降低，未采取任何措施，爐水pH仍維持在合格范圍內(nèi)。加藥采用純十八胺，沒有任何副作用，不會(huì)產(chǎn)生新的腐蝕，分解產(chǎn)物為簡單的無機(jī)物，不會(huì)對水汽品質(zhì)造成不良影響，對機(jī)組安全性有較好的保障。

六、結(jié)束語

鍋爐在長期停運(yùn)期間，若不采取有效防腐措施，會(huì)對鍋爐造成很大危害。在選擇長期停爐保護(hù)方法時(shí)，應(yīng)以鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為目的。停爐后首先及時(shí)清除鍋爐水汽系統(tǒng)內(nèi)表面的水垢和泥渣，然后根據(jù)停用鍋爐的結(jié)構(gòu)、停用時(shí)間、水質(zhì)質(zhì)量、各種方法的特點(diǎn)、效果和應(yīng)用條件及經(jīng)濟(jì)成本，選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)方法。W 11.12-10