蒸汽加氧吹扫工艺在俄产TΓCM－344A超临界直流锅炉上的应用

肖井彪，李金祚，郭江滨，陈淑梅，王英杰

(黑龙江省火电第三工程公司，哈尔滨150016)

1 蒸汽加氧吹扫的机理

蒸汽加氧吹扫工艺是指在对锅炉及管道用高温蒸汽进行清洗时，在蒸汽中加入氧气，其在高温气流与氧气的共同作用下，使管道及设备在机组安装过程中产生的污染物和大气腐蚀产物从管道中快速排出，提高清洗效率，同时在金属表面形成稳定的保护膜的工艺方法［3］。

蒸汽加氧清洗的时间取决于清洗回路的污染程度，一般氧气的添加量为0.3～1.0 g/kg。这种清洗管路除了热蒸汽流动机械吹扫外，还可使金属表面一般的腐蚀产物在适当的温度条件和氧发生作用，由热力学不稳定的低价铁的氧化物转变为高价铁的氧化物的相变过程，从而使其结构的坚固性被破坏，其化学反应如下:

当过热蒸汽以较高流速吹扫时，便能将沉积物和金属管道内的氧化皮加速剥离，并在裸露的金属表面生成稳定致密的耐腐蚀保护膜(厚度2～15 μm).其化学反应如下:

经蒸汽加氧吹扫后锅炉和管道金属表面生成的保护膜，稳定性好于化学酸洗钝化的保护效果，机组启动前不需采取保护措施.据俄罗斯相关资料介绍该保护膜可在大气中稳定保存6个月。

2 拉兹丹电厂5号锅炉概况及主要技术参数

亚美尼亚拉兹丹电厂5号锅炉是由俄罗斯塔干罗格锅炉厂生产的TΓCM-344AC超临界直流锅炉，其主要技术参数如表1所示。

3 加氧吹扫范围及蒸汽源

本次蒸汽加氧吹扫范围为锅炉本体全部受热面及管道系统，吹扫蒸汽由拉兹丹电厂3号、4号机组主蒸汽(14Ma、550℃)管道，通过2台14/8 MPa减温减压器(布置在3号、4号机组厂房内)提供。

4 吹扫系统分段划分和吹扫顺序

由于直流锅炉流程复杂.为保证吹扫效果，根据拉兹丹电厂5号锅炉的结构特点，蒸汽加氧吹扫系统将分7段13个回路依次吹扫，吹扫顺序和回路如下:

1)省煤器吊挂管→省煤器→高压给水管道。

2)下辐射区水冷壁Ⅰ→下辐射区水冷壁Ⅱ→下辐射区水冷壁Ⅲ。

3)中辐射区水冷壁Ⅰ→中辐射区水冷壁Ⅱ。

4)顶棚水冷壁→对流竖井水冷壁→费斯顿Ⅰ→上辐射区水冷壁Ⅱ→上辐射区水冷壁Ⅰ。

5)点火分离系统。

6)屏式过热器→低温对流过热器→高温对流过热器→主蒸汽管道。

7)低温再热器→高温再热器→再热蒸汽冷、热段管道。

吹扫过程采用定压加氧连续吹扫，系统切换过程中不允许停止供氧。

5 氧气供应系统

采用集中供氧方式，在场外用一台有加热装装置容量为4000 kg的液态供氧车作为主供氧设备，200 m3高压储氧罐作为备用氧气源。在主厂房内设置氧气分配联箱，分四路向蒸汽吹扫系统供氧。正式供氧前，加氧系统管道的阀门要进行脱脂处理，而且在锅炉暖管过程中氧气管道要经蒸汽吹扫后再与供氧设备连接［4］，氧气供应供氧系统如图1所示。

6 蒸汽、氧气参数及用量估算

根据分段在每段的锅炉受热面管子上割样检测锈蚀情况，估算的蒸汽和氧气用量如表2所示。

7 吹扫前的资源储备

储备除盐水6000 t;氧气4000 kg加200 m3备用。

8 吹扫过程和最终效果检测方法

8.1 吹扫过程中监控方法

在下辐射区后和电动主汽门前设置快速检验装置。用容积法快速确定氧气的浓度，以便于适时调整氧气流量，保证蒸汽中氧含量达到工艺要求。

在排放管道安装蒸汽取样装置，观察凝结水洁净程度的吹扫效果，即凝结水中无肉眼可见悬浮物等杂质，即可结束吹扫。这种方法安全、便于操作，取消了靶板检测的方法［5］，吹扫实施过程及相应技术参数如表3所示。

表1 TΓCM－344AC型锅炉技术指标Tab.1 TΓCM －344 AC type boiler technology index

表2 吹扫用蒸汽、氧气估算用量Tab.2 Steam，oxygen estimation amount used purging

表3 吹扫过程中用蒸汽、氧气参数Tab.3 Steam，oxygen parameters in purging process

表4 加氧吹扫后割样检查结果［6］Tab.4 Cutting sample examination results after plus oxygen purging

8.2 吹扫后的检验

加氧吹扫结束后需要将煤器、下辐射区水冷壁、顶棚管、屏式过热器、Ⅰ级对流过热器的割样送往亚美尼亚共和国能源部热工研究所做定量检验。氧化膜定量检验结果如表4所示。

检验结果符合 PД34.37.409-96/(Му35-70-128-85)对于直流锅炉≤50 g/m2，对于任何锅炉再热器≤100 g/m2的要求［7］。

9 技术、经济性分析

本次全炉蒸汽加氧吹扫历时22.25 h，消耗蒸汽4205 t、氧气 3880 kg，材料费用为 50 460$，氧气2000$(含供氧泵车费用)折合人民币433 844.2¥(按8.27)，吹扫效果经检验达到了预期目标。

9.1 技术性分析

1)采用定压蒸汽加氧吹扫工艺可提高吹扫效率，生成的保护膜稳定性(可在大气条件下稳定保存约6个月)好于锅炉化学酸洗后的钝化效果，经蒸汽加氧吹扫后的锅炉系统，在机组整套启动前无需采取保护措施.可取消锅炉酸洗，简化锅炉机组清洗工艺，提高了锅炉清洗效率，减少了直流锅炉启动时冷热态冲洗的用水量和缩短冲洗时间。

2)采用的集中供氧方式，可保证在吹扫过程中向系统供氧的稳定性，比采用单个氧气瓶加汇流排供氧方式节省了大量的人力消耗。

3)吹扫过程中采用观察凝结水洁净程度确定吹扫效果的方式比采用靶板方式更容易操作和安全，并可保证吹扫连续进行。

9.2 经济性分析

1)采用锅炉整体蒸汽加氧定压吹扫工艺，与锅炉酸洗加定压蒸汽吹扫工艺相比，从整个清洗工期上可以减少大约10 d的工期。

2)按1996年电力建设工程预算定额锅炉清洗启动费用的规定可节省除盐水30 000 t。

3)可缩短超临界直流机组初次整套启动冷热态冲洗时间。

9.3 环保意义

1)没有化学酸洗后的化学污染物排放。

2)没有锅炉点火吹管时低负荷不完全燃烧的废物排放。

10结语

通过拉兹丹电厂5号锅炉的实践证明，在火力发电厂扩建工程或者具有蒸汽吹扫汽源的情况下，利用蒸汽加氧吹扫技术对锅炉整体及管道系统进行蒸汽加氧清洗，取消锅炉酸洗是一种环保锅炉清洗方法，既减轻了环保压力，又可节省大量的除盐水，同时保证了没有化学污染物的排放，又减少了碳排放。而且用相当一台锅炉酸洗的费用完成锅炉酸洗和点火吹管两项工作，其获得的经济效益和环保效果则是非常可观的。

［1］ 火力发电厂施工及验收技术规范锅炉机组篇，DL5047－95［S］.北京:中国电力出版社，1996.The code of erection and acceptance of electric power construction section of steam boiler set，DL5047 －95［S］.Beijing:China Electric Power Press，1996.

［2］ 电力建设施工及验收技术规范－管道篇，DL5031－94［S］.北京:中国电力出版社，1994.The code of erection and acceptance of electric power constructionpiping sectionk，DL5031 －94［S］.Beijing:China Electric Power Press，1994.

［3］ 火力发电厂水汽化学监督导则征求意见稿。DL561－95［S］.北京:中国电力工业部，1996.Guide for chemical supervision of water and steam in thermal power plants DL561 －95［S］.Beijing:Department of China Electric Power Industry，1996.

［4］ 氧气及相关气体管道安全技术规程，GB16912－1997［S］.北京:中国标准出版社，1997.Safety technical regulation for oxygen and relative gases GB16912－ 1997［S］.Beijing:China Standard Press 1997.

［5］ 火电机组启动蒸汽吹管导则［S］.北京:中国电力出版社，1998.Thermal power unit start steam blowing guidelines［S］.Beijing:China Electric Power Press，1998，4.4 8.

［6］ 亚美尼亚共和国能源部热工研究所第13号检测报告［R］.2002.No.13 thermal test report of department of energy institute of the Republic of Armenia［R］.2002.

［7］ PД34.37.409－96/(Му35－70－128－85)俄罗斯热力技术科学研究院.