氨水钝化真空干燥停炉保养法在火电机组上的应用

韦力宝

(国能(泉州)热电有限公司，福建 泉州 362804)

1 概述

大型锅炉停用期间，不论是正常大小修、停备，还是事故停运，都面临锅炉受热面保养问题，如果不采取有效的防护措施，在氧气、水分和温度的作用下，金属内表面便会产生溶解氧腐蚀。因为锅炉停用后，大量外界空气会进入锅炉汽水系统内，此时，锅炉虽然存水已放尽，但管内金属表面上因受潮而附着一层水膜，空气中的氧便溶解在此水膜中，使水膜饱含溶解氧，很容易引起金属的腐蚀。锅炉管屏腐蚀易造成机组启动过程中汽水品质变差，汽水系统冲洗时间延长，严重时会引起受热面爆管事故，从而影响电厂的安全生产。因此，采用有效的停炉保养方法对锅炉安全经济运行、延长锅炉寿命具有重要意义。

2 设备概况及背景

国能(泉州)热电有限公司锅炉选用哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主设计和制造的超临界参数变压运行直流炉、单炉膛、前后墙对冲燃烧、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构∏型布置、三分仓回转式空气预热器、正压冷一次风直吹式制粉系统、带高低压二级串联旁路系统的燃煤锅炉，型号为HG-2115/25.4-YM12，根据厂家提供的运行规范，锅炉长时间停运时(7天以上)，采用加氨和联胺湿法保养。自该公司向食品企业供热以来，为保证供热蒸汽满足食品企业要求，取消使用具有毒性的联铵作为停炉保养药剂，保养效果较原来有所降低，每次开机冲洗时间长、用水量大，不但影响机组开机时间及能耗，而且锅炉爆管风险增加。

3 锅炉保养的原则及要求

3.1 锅炉保养原则

在热力系统设备停运期间，设备与氧接触从而发生腐蚀。由于表面有湿分及氧气的存在，因此，保养原则为：不让空气进入锅炉的汽水系统中；防止水膜的形成，使金属表面干燥；湿法保养中，应保证pH值在规定范围；避免氧化膜的破坏，在金属表面形成可靠的钝化膜；冬季应采取防冻措施，如果温度低于0℃，则不宜采用碱液法和氨液法。

3.2 锅炉保养要求

为保证机组设备的安全、经济运行，机组设备在停(备)用期间，必须采取有效的防腐蚀措施，避免热力设备锈蚀损坏：停(备)用设备防锈蚀方法的选择，应根据停运设备所处的状态、停运时间的长短、防锈蚀材料药剂的供应情况、设备系统的严密程度、周围环境温度和防锈蚀方法本身的工艺要求等综合因素确定；保持停运的汽、水系统及设备金属内表面干燥或金属内表面形成具有防腐蚀作用的保护膜；对退出运行的锅炉，不论是检修或备用均应按相应方法对锅炉进行保养；停运保养的汽轮机、锅炉与相邻的汽、水系统必须隔离；防止空气进入停运设备系统的管道内；当环境温度低于5℃时，对停(备)用设备应采用防冻措施。

4 常用的锅炉保养方法

常用的锅炉停炉保养方法有压力保养、湿法保养、干法保养、充气保养等，它们各有优缺点和适用条件。

4.1 压力法保养

当停炉时间不超过7d时，可采用压力保养。即在停炉过程终止之前使汽水系统灌满水，维持余压为0.05～0.1MPa，维持锅水温度在100℃以上，这样可阻止空气进入锅炉内。由邻炉通汽加热或本炉定期加热，以维持锅炉内压力的温度。

4.2 湿法保养

当锅炉停用时间不超过一个月时，可采用湿法保养。湿法保养是使锅炉汽水系统中注满含碱液的软水，不留汽空间。因为具有适当碱度的水溶液能与金属表面形成一层稳定的氧化膜，从而防止腐蚀继续进行。在湿法保养过程中，应定期用微火烘炉，保持受热面外部干燥。定期开泵使水循环流动，定期化验水的碱度，如碱度降低则应适当补加碱液。

4.3 干法保养

当锅炉停用时间较长时，可采用干法保养。停炉后将锅水放净，利用炉膛余温将锅炉烘干，及时清除锅内垢渣，然后将装有干燥剂的托盘放入锅筒内及炉排上，最后关闭所有阀门和人孔、手孔门。定期检查保养情况，及时更换失效的干燥剂。

4.4 充气保养

充气保养可用于长期停炉保养。锅炉停炉后，不要放水，使水位保持在高水位线上，通入氮气或氨气，使充气后的压力维持在0.2～0.3MPa，由于氮与氧生成氧化氮，使氧不能与钢板接触，氨溶于水后使水呈碱性，从而有效防止氧腐蚀。充气保养效果较好，但要求锅炉汽水系统具有好的严密性。

5 改进与应用

该公司尝试改用带压放水余热烘干法保养，即停炉后当压力降至某一值时，迅速放尽锅炉内存水，利用炉膛余热烘干锅炉受热面，但效果也不甚理想。因为热炉放水后，热力设备内部汽空间充满与大气压平衡的蒸汽，随着热力设备温度的降低，一部分蒸汽会凝结成水，残留在热力设备中，造成氧腐蚀。

为了解决这个问题，该公司经过多次调研、分析和试验，将氨水湿法保养和带压放水余热烘干干燥保养相结合，再利用现有火电机组自身设备，将汽机抽真空系统通过高低旁路与锅炉连接，使水在低于100℃情况下汽化蒸干，将锅炉受热面内部的湿蒸汽用负压抽到汽轮机凝汽器中，最大程度地干燥锅炉受热面，达到良好保养效果。

5.1 主要原理

①氨水钝化：加大对凝结水、给水的加氨量，使凝结水、给水、炉水的pH值达到9.6～10.0，当pH值接近10时，铁在碱性溶液中形成Fe3O4，而Fe3O4是一种致密的磁性氧化物，它覆盖在管壁上形成了铁的保护膜。

②带压放水：锅炉停运后，当压力降至某一值时，迅速放尽锅炉内存水，后开启锅炉所有排空气门，利用炉膛余热烘干锅炉受热面。

③锅炉抽真空：将汽机抽真空系统通过高低旁路与锅炉连接，将锅炉受热面内部的湿蒸汽用负压抽到汽轮机凝汽器中，同时因为受热面内的负压降低了炉水的沸点，更多炉水变成蒸汽被抽走，从而充分带走锅炉带压放水时所留下的湿气和存水，有效降低了受热面内的湿度。

5.2 主要工艺流程

①锅炉停炉前4小时，对给水和凝结水系统增大加氨量，凝结水经处理切混床旁路运行，每隔30分钟对省煤器入口给水、汽水分离器水测取样化验，使给水pH值达到9.6～10，炉水pH值到达9.6～10。

②当给水和炉水pH升至9.6～10.0后，退出机组给水及凝结水加氨泵，并关闭加氨泵出口手动门，在分离器压力降至4.0MPa时保持4小时。

③锅炉MFT后，当分离器出口压力降至2.0MPa时，迅速放尽炉内存水。

④当分离器出口压力达0.2MPa时，开启锅炉所有排空门，利用炉膛余热烘干锅炉受热面，闷炉保持较高炉温。

⑤汽水分离器出口压力降至0.1MPa，关闭锅炉侧所有排空门、疏放水门、化学取样门，封闭锅炉，在分离器处安装真空表。

⑥对锅炉过、再热器系统进行抽真空烘干，将锅内湿气抽干，最大程度减小锅内湿度，达到烘干效果。抽真空过程中，严格监视汽轮机上下缸温差，保证汽轮机上下缸温不超过规定值。

⑦检查循环水、凝结水系统运行正常，连续监视排汽温度，视情况投入低压缸喷水、低旁减温水、低旁三级减温水。

⑧抽真空工作结束的标准：高旁全开且汽水分离器处真空不低于-70kPa维持10小时以上，高旁出口温度、各疏水集管温度下降速率恢复至试验前水平，缓慢关小高、低旁，监视各疏水集管温度下降无明显变缓或升高趋势，即可判断汽水系统内水汽已抽干，保养结束。

⑨缓慢关闭高旁减压阀，关闭低旁减压阀，退出低旁减温水，退出低旁三级减温水，破坏真空，停运系统及设备，保持疏放水门、排空门均在关闭状态，避免机组在停运状态下，环境中水汽进入腐蚀系统。

5.3 需要注意的问题

①加强停机后汽机各项重要参数的监视和记录工作。

②锅炉降压、放水过程中，应控制贮水箱内外壁温差和锅炉壁温温差，使其不超过允许值。

③锅炉金属壁温下降速率不得超过规定，注意倾听汽机各瓦声音正常。

④抽真空操作前应将系统中所有不允许在负压下工作的压力表、压力变送器等设备可靠隔离。

⑤开高旁减压阀时，注意高旁后温度在设计允许范围内。

⑥抽真空过程中，严格监视汽轮机上下缸温差，保证汽轮机上下缸温不超过规定值，若出现稳定非正常下降、上下缸温差超限并逐渐增大时，停止操作，并立即破坏真空，查明原因后再继续。

⑦排气温度不可过高，真空过低，防止大小机防爆膜动作。

⑧锅炉系统真空无法提升，应对排空放水阀进行校严。

⑨锅炉抽真空速度低，应及时按照疏放水检查卡系统查找真空泄漏点。

⑩放水期间每小时检查一次放水是否结束，注意监视混温箱及贮水箱水位。

6 机组抽真空保养效果检验

6.1 节约运行成本

以该公司一期两台300MW机组，二期两台670MW机组计算，每次可节约冷态冲洗时间10小时，热态冲洗4小时，300MW机组每次节约冲洗用水1500t，节约水费1.5万元，节约电费0.96万元，节约燃料费2.25万元，670MW机组每次可节约3000t，节约水费3.0万元，节约电费1.66万元，节约燃料费4.5万元。按照每台炉每年停运2次计算，扣除加药和抽真空电耗2.12万元，年累计节约53.36万元。另外，该保养方法使用现有火电机组自身设备，无需改造设备，节约了成本。

6.2 保养效果

自2016年起，该公司机组停机期间按已制订炉侧抽真空氨水钝化保养方法进行保养，利用机组停运检修机会，对水冷壁、低温过热器、屏式过热器、高温过热器、高温再热器管屏进行割管检查，割管位置取自下弯头等低点位置发现各管屏内均无积水且表面干燥无锈蚀，外观呈钢灰色，由此证明，采用抽真空氨水钝化炉保养可以收到良好效果。福建中试所电力调整试验有限责任公司提供的大修锅炉管屏割管检验分析结论及效果评价结为：对水冷壁及各过热器和再热器管段检查结果，内表面光滑，无明显积盐痕迹，无腐蚀坑，颜色呈均匀，膜保存完整，过热器、再热器管段内基本没有腐蚀。

7 结束语

通过实际应用证明，抽真空氨水钝化保养法适用性强、操作简便，无需新增设备，无需改造系统，锅炉停炉保养效果好，适合高蒸汽品质要求的锅炉进行保养，可广泛适用于直流炉、汽包炉、供热锅炉等各种类型锅炉。