氨水鈍化真空干燥停爐保養(yǎng)法在火電機(jī)組上的應(yīng)用

韋力寶

(國(guó)能(泉州)熱電有限公司，福建 泉州 362804)

1 概述

大型鍋爐停用期間，不論是正常大小修、停備，還是事故停運(yùn)，都面臨鍋爐受熱面保養(yǎng)問(wèn)題，如果不采取有效的防護(hù)措施，在氧氣、水分和溫度的作用下，金屬內(nèi)表面便會(huì)產(chǎn)生溶解氧腐蝕。因?yàn)殄仩t停用后，大量外界空氣會(huì)進(jìn)入鍋爐汽水系統(tǒng)內(nèi)，此時(shí)，鍋爐雖然存水已放盡，但管內(nèi)金屬表面上因受潮而附著一層水膜，空氣中的氧便溶解在此水膜中，使水膜飽含溶解氧，很容易引起金屬的腐蝕。鍋爐管屏腐蝕易造成機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中汽水品質(zhì)變差，汽水系統(tǒng)沖洗時(shí)間延長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起受熱面爆管事故，從而影響電廠的安全生產(chǎn)。因此，采用有效的停爐保養(yǎng)方法對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、延長(zhǎng)鍋爐壽命具有重要意義。

2 設(shè)備概況及背景

國(guó)能(泉州)熱電有限公司鍋爐選用哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司自主設(shè)計(jì)和制造的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐、單爐膛、前后墻對(duì)沖燃燒、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)∏型布置、三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、正壓冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)、帶高低壓二級(jí)串聯(lián)旁路系統(tǒng)的燃煤鍋爐，型號(hào)為HG-2115/25.4-YM12，根據(jù)廠家提供的運(yùn)行規(guī)范，鍋爐長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)時(shí)(7天以上)，采用加氨和聯(lián)胺濕法保養(yǎng)。自該公司向食品企業(yè)供熱以來(lái)，為保證供熱蒸汽滿足食品企業(yè)要求，取消使用具有毒性的聯(lián)銨作為停爐保養(yǎng)藥劑，保養(yǎng)效果較原來(lái)有所降低，每次開(kāi)機(jī)沖洗時(shí)間長(zhǎng)、用水量大，不但影響機(jī)組開(kāi)機(jī)時(shí)間及能耗，而且鍋爐爆管風(fēng)險(xiǎn)增加。

3 鍋爐保養(yǎng)的原則及要求

3.1 鍋爐保養(yǎng)原則

在熱力系統(tǒng)設(shè)備停運(yùn)期間，設(shè)備與氧接觸從而發(fā)生腐蝕。由于表面有濕分及氧氣的存在，因此，保養(yǎng)原則為：不讓空氣進(jìn)入鍋爐的汽水系統(tǒng)中；防止水膜的形成，使金屬表面干燥；濕法保養(yǎng)中，應(yīng)保證pH值在規(guī)定范圍；避免氧化膜的破壞，在金屬表面形成可靠的鈍化膜；冬季應(yīng)采取防凍措施，如果溫度低于0℃，則不宜采用堿液法和氨液法。

3.2 鍋爐保養(yǎng)要求

為保證機(jī)組設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，機(jī)組設(shè)備在停(備)用期間，必須采取有效的防腐蝕措施，避免熱力設(shè)備銹蝕損壞：停(備)用設(shè)備防銹蝕方法的選擇，應(yīng)根據(jù)停運(yùn)設(shè)備所處的狀態(tài)、停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短、防銹蝕材料藥劑的供應(yīng)情況、設(shè)備系統(tǒng)的嚴(yán)密程度、周圍環(huán)境溫度和防銹蝕方法本身的工藝要求等綜合因素確定；保持停運(yùn)的汽、水系統(tǒng)及設(shè)備金屬內(nèi)表面干燥或金屬內(nèi)表面形成具有防腐蝕作用的保護(hù)膜；對(duì)退出運(yùn)行的鍋爐，不論是檢修或備用均應(yīng)按相應(yīng)方法對(duì)鍋爐進(jìn)行保養(yǎng)；停運(yùn)保養(yǎng)的汽輪機(jī)、鍋爐與相鄰的汽、水系統(tǒng)必須隔離；防止空氣進(jìn)入停運(yùn)設(shè)備系統(tǒng)的管道內(nèi)；當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，對(duì)停(備)用設(shè)備應(yīng)采用防凍措施。

4 常用的鍋爐保養(yǎng)方法

常用的鍋爐停爐保養(yǎng)方法有壓力保養(yǎng)、濕法保養(yǎng)、干法保養(yǎng)、充氣保養(yǎng)等，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件。

4.1 壓力法保養(yǎng)

當(dāng)停爐時(shí)間不超過(guò)7d時(shí)，可采用壓力保養(yǎng)。即在停爐過(guò)程終止之前使汽水系統(tǒng)灌滿水，維持余壓為0.05～0.1MPa，維持鍋水溫度在100℃以上，這樣可阻止空氣進(jìn)入鍋爐內(nèi)。由鄰爐通汽加熱或本爐定期加熱，以維持鍋爐內(nèi)壓力的溫度。

4.2 濕法保養(yǎng)

當(dāng)鍋爐停用時(shí)間不超過(guò)一個(gè)月時(shí)，可采用濕法保養(yǎng)。濕法保養(yǎng)是使鍋爐汽水系統(tǒng)中注滿含堿液的軟水，不留汽空間。因?yàn)榫哂羞m當(dāng)堿度的水溶液能與金屬表面形成一層穩(wěn)定的氧化膜，從而防止腐蝕繼續(xù)進(jìn)行。在濕法保養(yǎng)過(guò)程中，應(yīng)定期用微火烘爐，保持受熱面外部干燥。定期開(kāi)泵使水循環(huán)流動(dòng)，定期化驗(yàn)水的堿度，如堿度降低則應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)加堿液。

4.3 干法保養(yǎng)

當(dāng)鍋爐停用時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，可采用干法保養(yǎng)。停爐后將鍋水放凈，利用爐膛余溫將鍋爐烘干，及時(shí)清除鍋內(nèi)垢渣，然后將裝有干燥劑的托盤放入鍋筒內(nèi)及爐排上，最后關(guān)閉所有閥門和人孔、手孔門。定期檢查保養(yǎng)情況，及時(shí)更換失效的干燥劑。

4.4 充氣保養(yǎng)

充氣保養(yǎng)可用于長(zhǎng)期停爐保養(yǎng)。鍋爐停爐后，不要放水，使水位保持在高水位線上，通入氮?dú)饣虬睔?，使充氣后的壓力維持在0.2～0.3MPa，由于氮與氧生成氧化氮，使氧不能與鋼板接觸，氨溶于水后使水呈堿性，從而有效防止氧腐蝕。充氣保養(yǎng)效果較好，但要求鍋爐汽水系統(tǒng)具有好的嚴(yán)密性。

5 改進(jìn)與應(yīng)用

該公司嘗試改用帶壓放水余熱烘干法保養(yǎng)，即停爐后當(dāng)壓力降至某一值時(shí)，迅速放盡鍋爐內(nèi)存水，利用爐膛余熱烘干鍋爐受熱面，但效果也不甚理想。因?yàn)闊釥t放水后，熱力設(shè)備內(nèi)部汽空間充滿與大氣壓平衡的蒸汽，隨著熱力設(shè)備溫度的降低，一部分蒸汽會(huì)凝結(jié)成水，殘留在熱力設(shè)備中，造成氧腐蝕。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，該公司經(jīng)過(guò)多次調(diào)研、分析和試驗(yàn)，將氨水濕法保養(yǎng)和帶壓放水余熱烘干干燥保養(yǎng)相結(jié)合，再利用現(xiàn)有火電機(jī)組自身設(shè)備，將汽機(jī)抽真空系統(tǒng)通過(guò)高低旁路與鍋爐連接，使水在低于100℃情況下汽化蒸干，將鍋爐受熱面內(nèi)部的濕蒸汽用負(fù)壓抽到汽輪機(jī)凝汽器中，最大程度地干燥鍋爐受熱面，達(dá)到良好保養(yǎng)效果。

5.1 主要原理

①氨水鈍化：加大對(duì)凝結(jié)水、給水的加氨量，使凝結(jié)水、給水、爐水的pH值達(dá)到9.6～10.0，當(dāng)pH值接近10時(shí)，鐵在堿性溶液中形成Fe3O4，而Fe3O4是一種致密的磁性氧化物，它覆蓋在管壁上形成了鐵的保護(hù)膜。

②帶壓放水：鍋爐停運(yùn)后，當(dāng)壓力降至某一值時(shí)，迅速放盡鍋爐內(nèi)存水，后開(kāi)啟鍋爐所有排空氣門，利用爐膛余熱烘干鍋爐受熱面。

③鍋爐抽真空：將汽機(jī)抽真空系統(tǒng)通過(guò)高低旁路與鍋爐連接，將鍋爐受熱面內(nèi)部的濕蒸汽用負(fù)壓抽到汽輪機(jī)凝汽器中，同時(shí)因?yàn)槭軣崦鎯?nèi)的負(fù)壓降低了爐水的沸點(diǎn)，更多爐水變成蒸汽被抽走，從而充分帶走鍋爐帶壓放水時(shí)所留下的濕氣和存水，有效降低了受熱面內(nèi)的濕度。

5.2 主要工藝流程

①鍋爐停爐前4小時(shí)，對(duì)給水和凝結(jié)水系統(tǒng)增大加氨量，凝結(jié)水經(jīng)處理切混床旁路運(yùn)行，每隔30分鐘對(duì)省煤器入口給水、汽水分離器水測(cè)取樣化驗(yàn)，使給水pH值達(dá)到9.6～10，爐水pH值到達(dá)9.6～10。

②當(dāng)給水和爐水pH升至9.6～10.0后，退出機(jī)組給水及凝結(jié)水加氨泵，并關(guān)閉加氨泵出口手動(dòng)門，在分離器壓力降至4.0MPa時(shí)保持4小時(shí)。

③鍋爐MFT后，當(dāng)分離器出口壓力降至2.0MPa時(shí)，迅速放盡爐內(nèi)存水。

④當(dāng)分離器出口壓力達(dá)0.2MPa時(shí)，開(kāi)啟鍋爐所有排空門，利用爐膛余熱烘干鍋爐受熱面，悶爐保持較高爐溫。

⑤汽水分離器出口壓力降至0.1MPa，關(guān)閉鍋爐側(cè)所有排空門、疏放水門、化學(xué)取樣門，封閉鍋爐，在分離器處安裝真空表。

⑥對(duì)鍋爐過(guò)、再熱器系統(tǒng)進(jìn)行抽真空烘干，將鍋內(nèi)濕氣抽干，最大程度減小鍋內(nèi)濕度，達(dá)到烘干效果。抽真空過(guò)程中，嚴(yán)格監(jiān)視汽輪機(jī)上下缸溫差，保證汽輪機(jī)上下缸溫不超過(guò)規(guī)定值。

⑦檢查循環(huán)水、凝結(jié)水系統(tǒng)運(yùn)行正常，連續(xù)監(jiān)視排汽溫度，視情況投入低壓缸噴水、低旁減溫水、低旁三級(jí)減溫水。

⑧抽真空工作結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)：高旁全開(kāi)且汽水分離器處真空不低于-70kPa維持10小時(shí)以上，高旁出口溫度、各疏水集管溫度下降速率恢復(fù)至試驗(yàn)前水平，緩慢關(guān)小高、低旁，監(jiān)視各疏水集管溫度下降無(wú)明顯變緩或升高趨勢(shì)，即可判斷汽水系統(tǒng)內(nèi)水汽已抽干，保養(yǎng)結(jié)束。

⑨緩慢關(guān)閉高旁減壓閥，關(guān)閉低旁減壓閥，退出低旁減溫水，退出低旁三級(jí)減溫水，破壞真空，停運(yùn)系統(tǒng)及設(shè)備，保持疏放水門、排空門均在關(guān)閉狀態(tài)，避免機(jī)組在停運(yùn)狀態(tài)下，環(huán)境中水汽進(jìn)入腐蝕系統(tǒng)。

5.3 需要注意的問(wèn)題

①加強(qiáng)停機(jī)后汽機(jī)各項(xiàng)重要參數(shù)的監(jiān)視和記錄工作。

②鍋爐降壓、放水過(guò)程中，應(yīng)控制貯水箱內(nèi)外壁溫差和鍋爐壁溫溫差，使其不超過(guò)允許值。

③鍋爐金屬壁溫下降速率不得超過(guò)規(guī)定，注意傾聽(tīng)汽機(jī)各瓦聲音正常。

④抽真空操作前應(yīng)將系統(tǒng)中所有不允許在負(fù)壓下工作的壓力表、壓力變送器等設(shè)備可靠隔離。

⑤開(kāi)高旁減壓閥時(shí)，注意高旁后溫度在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。

⑥抽真空過(guò)程中，嚴(yán)格監(jiān)視汽輪機(jī)上下缸溫差，保證汽輪機(jī)上下缸溫不超過(guò)規(guī)定值，若出現(xiàn)穩(wěn)定非正常下降、上下缸溫差超限并逐漸增大時(shí)，停止操作，并立即破壞真空，查明原因后再繼續(xù)。

⑦排氣溫度不可過(guò)高，真空過(guò)低，防止大小機(jī)防爆膜動(dòng)作。

⑧鍋爐系統(tǒng)真空無(wú)法提升，應(yīng)對(duì)排空放水閥進(jìn)行校嚴(yán)。

⑨鍋爐抽真空速度低，應(yīng)及時(shí)按照疏放水檢查卡系統(tǒng)查找真空泄漏點(diǎn)。

⑩放水期間每小時(shí)檢查一次放水是否結(jié)束，注意監(jiān)視混溫箱及貯水箱水位。

6 機(jī)組抽真空保養(yǎng)效果檢驗(yàn)

6.1 節(jié)約運(yùn)行成本

以該公司一期兩臺(tái)300MW機(jī)組，二期兩臺(tái)670MW機(jī)組計(jì)算，每次可節(jié)約冷態(tài)沖洗時(shí)間10小時(shí)，熱態(tài)沖洗4小時(shí)，300MW機(jī)組每次節(jié)約沖洗用水1500t，節(jié)約水費(fèi)1.5萬(wàn)元，節(jié)約電費(fèi)0.96萬(wàn)元，節(jié)約燃料費(fèi)2.25萬(wàn)元，670MW機(jī)組每次可節(jié)約3000t，節(jié)約水費(fèi)3.0萬(wàn)元，節(jié)約電費(fèi)1.66萬(wàn)元，節(jié)約燃料費(fèi)4.5萬(wàn)元。按照每臺(tái)爐每年停運(yùn)2次計(jì)算，扣除加藥和抽真空電耗2.12萬(wàn)元，年累計(jì)節(jié)約53.36萬(wàn)元。另外，該保養(yǎng)方法使用現(xiàn)有火電機(jī)組自身設(shè)備，無(wú)需改造設(shè)備，節(jié)約了成本。

6.2 保養(yǎng)效果

自2016年起，該公司機(jī)組停機(jī)期間按已制訂爐側(cè)抽真空氨水鈍化保養(yǎng)方法進(jìn)行保養(yǎng)，利用機(jī)組停運(yùn)檢修機(jī)會(huì)，對(duì)水冷壁、低溫過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器、高溫過(guò)熱器、高溫再熱器管屏進(jìn)行割管檢查，割管位置取自下彎頭等低點(diǎn)位置發(fā)現(xiàn)各管屏內(nèi)均無(wú)積水且表面干燥無(wú)銹蝕，外觀呈鋼灰色，由此證明，采用抽真空氨水鈍化爐保養(yǎng)可以收到良好效果。福建中試所電力調(diào)整試驗(yàn)有限責(zé)任公司提供的大修鍋爐管屏割管檢驗(yàn)分析結(jié)論及效果評(píng)價(jià)結(jié)為：對(duì)水冷壁及各過(guò)熱器和再熱器管段檢查結(jié)果，內(nèi)表面光滑，無(wú)明顯積鹽痕跡，無(wú)腐蝕坑，顏色呈均勻，膜保存完整，過(guò)熱器、再熱器管段內(nèi)基本沒(méi)有腐蝕。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際應(yīng)用證明，抽真空氨水鈍化保養(yǎng)法適用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便，無(wú)需新增設(shè)備，無(wú)需改造系統(tǒng)，鍋爐停爐保養(yǎng)效果好，適合高蒸汽品質(zhì)要求的鍋爐進(jìn)行保養(yǎng)，可廣泛適用于直流爐、汽包爐、供熱鍋爐等各種類型鍋爐。