火電廠鍋爐腐蝕的原因及對(duì)策分析

呂劍飛

摘? 要：隨著電站鍋爐總煤質(zhì)的下降和運(yùn)行工況的不斷變化，鍋爐受熱面存在磨損、積灰、結(jié)渣、腐蝕等問題。目前，爐渣、高溫腐蝕和低溫受熱面磨損對(duì)容器本體造成了很大的損壞。許多裝置存在不同程度的高溫腐蝕，導(dǎo)致管道爆炸事故。管道爆炸事故的不斷發(fā)生，嚴(yán)重影響了鍋爐機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，大大增加了鍋爐本體的維護(hù)工作和維護(hù)費(fèi)用，有時(shí)還會(huì)對(duì)鍋爐本體和受害者造成嚴(yán)重?fù)p害。因此，本文將探討高溫腐蝕的形成機(jī)理、原因及預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：火電廠;鍋爐腐蝕防護(hù);對(duì)策分析

前言

電力工業(yè)作為社會(huì)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的重要組成部分。隨著火電廠和大型機(jī)組高參數(shù)的引入，火電廠的腐蝕和防護(hù)越來越受到重視，因?yàn)樗鼈冎苯雨P(guān)系到鍋爐的使用壽命和安全運(yùn)行。然而，火力發(fā)電廠經(jīng)常出現(xiàn)問題，這與火力發(fā)電廠的腐蝕有關(guān)，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員損失。因此，火電廠的腐蝕防護(hù)非常重要。在火力發(fā)電廠，化學(xué)專家負(fù)責(zé)處理和控制鍋爐中的水和蒸汽質(zhì)量。還指定專人負(fù)責(zé)熱鍋爐本體的防腐，如機(jī)組維護(hù)期間的檢查。分析了鍋爐本體的腐蝕情況，評(píng)價(jià)了腐蝕程度，研究了腐蝕原因，調(diào)整了防腐措施，研究了新的對(duì)策。

一、火電廠熱力鍋體的腐蝕現(xiàn)狀及原因分析

火電廠鍋體主要存在應(yīng)力腐蝕、高溫腐蝕、酸腐蝕、析氫腐蝕、耗氧腐蝕、二氧化碳腐蝕等腐蝕現(xiàn)象。中濃度腐蝕是鍋爐本體腐蝕的主要形式。主要原因是，在高溫高壓條件下，長(zhǎng)時(shí)間不適當(dāng)?shù)乃幚項(xiàng)l件或鍋爐內(nèi)的局部水濃度會(huì)導(dǎo)致鍋爐內(nèi)的水pH值低或高，從而產(chǎn)生酸腐蝕或堿腐蝕;水冷壁腐蝕主要有兩種類型：內(nèi)壁腐蝕和外墻熱腐蝕。硫的有效腐蝕是熱腐蝕。煤中的硫在一定溫度下會(huì)產(chǎn)生硫酸鹽、硫化物氣體和熔融硫酸鹽的沉積物，從而導(dǎo)致火力發(fā)電廠熱力鍋體的腐蝕。熱電廠汽輪機(jī)的腐蝕基本上是酸腐蝕，主要是由于熱電廠熱力系統(tǒng)中離子交換樹脂和有機(jī)物的損失或初始凝結(jié)水的pH值低[1]。然而，只要汽輪機(jī)鍋體的密封得到改善，水質(zhì)得到很好的控制，并且避免了汽輪機(jī)內(nèi)的空氣損失，汽輪機(jī)的腐蝕問題通常不會(huì)發(fā)生;火電廠凝汽器的腐蝕基本上是低溫下的酸腐蝕。由于凝析油緩沖性差，水質(zhì)好，只要水中有二氧化碳，水的pH值就會(huì)降低，然后發(fā)生酸腐蝕，腐蝕一次電池，并逐漸出現(xiàn)和發(fā)展許多鉆井，最終導(dǎo)致凝汽器鉆孔和損壞。

二、火電廠鍋體腐蝕防護(hù)措施

（一）對(duì)火電廠鍋體進(jìn)行合理選材

在中國(guó)，除了供應(yīng)和使用鍋爐本體中使用的昂貴耐腐蝕金屬材料外，加熱鍋爐本體主要由碳鋼制成，部分部件由合金鋼、加熱管和冷凝器制成，中國(guó)主要使用銅合金。此外，對(duì)于電容器而言，鈦鋼的使用正在逐漸擴(kuò)大。如果使用更有效的防腐材料，建設(shè)火力發(fā)電廠的總成本將被高估，并可能造成不必要的浪費(fèi)。

就火力發(fā)電廠鍋爐本體的防腐而言，選擇合適的防腐材料是解決腐蝕問題的主要途徑，但其在火力發(fā)電廠的應(yīng)用受到很大限制。眾所周知，火力發(fā)電廠通常有許多鍋爐本體，它們體積大，消耗大量金屬材料。因此，這些具有良好耐腐蝕性的材料應(yīng)應(yīng)用于火力發(fā)電廠熱鍋爐本體的某些部位。

蒸汽溫度低于450°C的低壓鍋爐鋼管主要由碳鋼制成。對(duì)于蒸汽溫度在450°C以上的中高壓鍋爐，除下降管、提升管和省煤器管道使用碳鋼外，其他管道主要使用合金鋼，如低合金珠光體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼，其中采用了高強(qiáng)度低合金珠光體耐熱鋼。由于過熱器和過熱器內(nèi)蒸汽溫度升高，蒸汽導(dǎo)熱性差，過熱器管和過熱器管的金屬溫度高于鍋爐過熱器管和省煤器管的金屬溫度。因此，所使用的材料主要是具有良好抗氧化性的低耐熱合金鋼[2]。

（二）鍋爐腐蝕與保護(hù)

鍋爐蒸發(fā)受熱面主要為冷水壁，在高溫、應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的作用下工作。在正常情況下，鍋爐的水冷壁溫度高于管狀介質(zhì)的水冷壁溫度。在高溫水溶液中，鐵和鐵合金形成一層由磁性氧化鐵提供的二氧化硅。然而，當(dāng)溶液的pH值過高或過低時(shí)，氧化鐵保護(hù)層在膜下溶解或腐蝕，相應(yīng)的腐蝕速率較高，氧的溶解過程復(fù)雜。沖壓鍋爐和蒸汽鍋爐的區(qū)別在于沖壓鍋爐沒有爐子和水。水通過烘箱中的管道從省煤器段加熱到蒸發(fā)段，然后再加熱到過熱器。這些段落沒有明確區(qū)分在同一管轄區(qū)內(nèi)進(jìn)行的工程。因此，鍋爐直流給水直接在過熱蒸汽中加熱，水中的雜質(zhì)不能作為蒸汽鍋爐通過。

在廢水處理過程中，水中的大部分雜質(zhì)在蒸發(fā)段形成，導(dǎo)致蒸發(fā)段產(chǎn)生污泥和腐蝕。有蒸汽時(shí)，一些雜質(zhì)會(huì)積聚在汽輪機(jī)中，因此，必須立即通過鍋爐，以達(dá)到純凈水或超純凈水的標(biāo)準(zhǔn)。盡管沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)鍋爐中的給水被用作第一階段的脫鹽和凝結(jié)鹽水，但冷凝水經(jīng)過仔細(xì)處理，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)鍋爐中的結(jié)垢腐蝕故障仍多于蒸汽鍋爐。這是因?yàn)橐淮瓮ㄟ^的鍋爐給水是干凈的，緩沖能力非常弱。如果給水和冷凝水脫鹽罐發(fā)生故障，可能導(dǎo)致酸腐蝕或堿腐蝕。在蒸發(fā)段積累腐蝕產(chǎn)物通常會(huì)導(dǎo)致過熱和蒸汽爆炸，直到鍋爐運(yùn)行受到威脅。鍋爐沖壓件的腐蝕易損件有蒸發(fā)管和省煤器管段，主要以點(diǎn)蝕形式存在。經(jīng)過燃燒研磨調(diào)整設(shè)備試驗(yàn)，經(jīng)過一年的運(yùn)行試驗(yàn)，停爐檢查，未發(fā)現(xiàn)新的高溫腐蝕病例，達(dá)到了規(guī)定的目的。同一類型的燃煤鍋爐具有高溫腐蝕性。因此，在給水處理過程中，通過鍋爐的一次防腐主要采用揮發(fā)法、中性法和混合水處理。熱鍋爐中常見的氧氣腐蝕是由于氧氣與金屬的相互作用，導(dǎo)致管壁下熱力系統(tǒng)腐蝕。

同時(shí)，制定鍋爐事故應(yīng)急措施——一旦陰離子樹脂失效，鍋爐合成水呈酸性，火電廠必須在72小時(shí)內(nèi)對(duì)陰離子樹脂進(jìn)行再生和回收。陰樹脂失效時(shí)，還應(yīng)做好鍋爐的堿處理，并通過添加氨水來調(diào)節(jié)合成水的pH值。

結(jié)語

隨著熱電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，將出現(xiàn)越來越多的大功率、高參數(shù)的熱電機(jī)組，這就不可避免地對(duì)熱電鍋爐殼體的腐蝕提出了更高的要求。通過燃燒調(diào)節(jié)試驗(yàn)，合理組織爐內(nèi)燃燒條件，保證熱負(fù)荷沿爐寬和爐高分布均勻，使整個(gè)爐壁在合理的氧化氣氛中運(yùn)行，可有效防止水冷壁的高溫腐蝕。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)火力發(fā)電廠熱力鍋爐的監(jiān)測(cè)和腐蝕預(yù)測(cè)，對(duì)水汽質(zhì)量異常進(jìn)行診斷和分析，并采取有效的防腐措施，避免機(jī)組因長(zhǎng)期腐蝕而損壞。定期進(jìn)行腐蝕安全評(píng)估可以有效防止腐蝕，減少腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)

[1]戴昕. 火電廠鍋爐腐蝕原因及防范措施[J]. 數(shù)碼世界， 2020（3）：1.

[2]曾晶，張超. 電廠鍋爐水冷壁腐蝕性爆管原因分析及對(duì)策[J]. 冶金動(dòng)力， 2020（9）：4.F992C649-978B-4AF7-90E0-89C429EE2B48