电厂化学文献

徐州发电厂热力设备停用保护

                                      

华北电力技术　2002.5　
赵连琴　周顺利　袁　方   徐州发电厂(山东徐州221166)　　
摘　要:多年来徐州发电厂在热力设备停用保护方面做了大量的工作,尤其在近年对十八胺保护的操作方法及效果进行了研究,结果表明保护效果很好,同时还有一定的洗垢作用。
关键词:热力设备;停用保护;十八胺;腐蚀;成膜胺
中图分类号:TM621.4  文献标识码:B  文章编号:1003-9171(2002)05-0047-04
收稿日期:2001-09-26

    发电厂热力机组停备用期间的防腐保护是保证机组安全、高效运行所必须的,因而,提出防止或减轻停用腐蚀的方法、工艺和措施是当前急迫需要解决的生产课题。徐州发电厂共有8台机组(4×137.5MW、4×220MW),热力设备停用保护工作一直是多年来研究探索的重要课题,因为它关系到炉管结垢腐蚀和酸洗周期,又关系到热力设备的使用寿命,所以多年来从厂领导到各相关专业都极为重视。

1　1999年前停用保护工作概况
    机组停用产生腐蚀大多数是由于材料及设备与所处的大气环境因素,如水和氧或其它有害化学物质对钢铁的作用引起的。所以采取的停用保护方法多是设法将设备内表面保持干燥,防止水汽进入。比如热炉放水——余热烘干法、热炉放水——负压抽干法、热风烘干法等。操作虽不复杂,涉及辅助设备也少,但由于放水时,锅炉汽包上下壁温差不得大于40℃,因此放水温度不可过高,且立式过热器下弯头等部位积水不可能全部干燥,因此往往干燥不彻底。待金属温度降低后,又因大气湿分的凝结,金属表面又形成水膜,仍然会产生锈蚀。因而此类方法往往达不到预期效果。另外,这些方法也无法保证设备停运后,潮湿空气不在金属表面凝结,所以对检修机组的停用保护也很不理想。
    对于备用机组(冷态备用或热态备用),我们是在锅炉内保持蒸汽压力或给水压力,它是在锅炉停运后,间断地点火或启动给水泵维持锅炉一定的正压,防止大气中的氧进入锅炉。此种方法耗费大且不容易进行。冷态备用机组我们还采用过氨—联氨法、二甲基酮肟法,即将这些药品配成溶液打入并充满锅炉。由于这些药品为碱性且含有除氧剂,可以减轻钢材的氧腐蚀。
    以上这些曾采用过的方法,都是指锅炉的停用保护方法,对于汽轮机、除氧器、加热器、凝汽器以至热力系统的汽水管道,基本都没有进行保护,在机组停运期间任其自然。
    由于以前采用的停用保护方法不完善,保护效果不好,还有许多设备没有保护到,所以在停运期间的腐蚀仍很严重。

2　1999～2000年采用复配十八胺进行停用保护
　　由于上述原因,多年来我们一直在探索新的热力设备停用保护方法。1997年以后,国内开始出现成膜胺停用保护方法。该方法的工艺是:在机组停运过程中,待参数降到一定的范围时,将药剂打入机组水汽系统中,随水汽循环并与金属接触,使其在金属表面快速成膜。这种方法保护范围广,可以保护整个热力系统,也完全适用于中、长期备用的热力设备,特别是检修机组,优点非常明显。
    十八烷基胺是最常用的成膜有机胺。此类含氮原子的有机长链化合物具有很强的表面活性,与金属表面接触时,它们的极性基团可以以化学吸附的机理吸附在金属表层的活性区;它们的非极性长链则靠物理吸附作用在金属表面的其它部分。因而长链含氮化合物可在金属表面形成单分子或几个分子层的膜,屏蔽大气湿分,阻挡了氧及其它有害成分的侵蚀。
2.1　十八胺保护性能的研究
    该方法在国外已广泛应用,效果也得到肯定[1]。但十八胺为蜡状固体,水溶性很差,影响了其在国内的推广应用。我们进行了调研,当时找到的药品为武汉某大学研制的DAK-707,它是在十八胺中加入某些添加剂的复配药品。对该药品,我们进行了小型高压釜试验和应用试验。
    高压釜的试验表明,本药剂可以在试片上形成较好的保护膜,保护膜多呈蓝色,有良好的憎水性,经硫酸铜耐蚀试验效果较好。对成膜条件试验表明,温度升高,成膜效果好,温度由250℃提高到300℃时,不仅液相膜效果有所改善,汽相膜耐蚀性也得到很大提高,所以应用时,在锅炉允许条件下,可选择较高温度,但不宜超过十八胺分解温度。浓度试验表明,浓度越高,成膜效果越好,见表1、2。
2.2　复配十八胺的工业性试用在高压釜试验结束后,又进行了高温动态成膜试验(1.6～4MPa、200～250℃),也证实了高压釜试验结论。在此基础上,进行了工业性试用,该工作于1999年10月25日在7号机(220MW)上进行,取DAK500kg(9%),在机组滑停压力降至9MPa、过热蒸汽450℃时,用2台磷酸盐泵及2台加氨泵同时向系统内加药。直至加药结束后正常停机。
    本次试验检测汽水样品中十八胺浓度最高达33mg/L(炉水6～11.6mg/L),割管检查(省煤器、水冷壁、再热器)表明,管样表面憎水性良好,硫酸铜耐蚀时间长(达到数小时),保护膜较好,能保证良好的停炉保护效果。但在试验中也发现了一些问题,主要是水冷壁及汽轮机叶轮表面呈蓝色,以及炉水pH在保护时发生下降,见图1。
    停用保护试验表明DAK保护药剂有较好的保护效果,所以在1999～2000年期间,一直延用该方法进行保护,保护次数达十多次。经多次实践,进一步暴露了该方法仍然存在一定问题,这些问题是:
    (1)采用磷酸盐加药泵,操作时间长(约4h)。
    (2)所用十八胺药液为复配药品,泡沫多,易堵塞管道,增加了维修工作,降低了设备可靠性。
    (3)仅对锅炉进行保护,对省煤器无保护作用,对炉前系统(凝汽器、除氧器、高加、汽水管道)及汽机保护效果较差。
    (4)加药时炉水pH会下降,肯定是由于在高温下复配药品中添加剂发生分解,使炉水中出现了酸性物质所致,虽然补加NaOH可防止pH超标,但带入的酸性物质必定会带入新的腐蚀因素,不利于设备安全。

3　2001年采用纯十八胺进行停用保护
    分析采用DAK保护时产生问题的原因,主要是因为所用药品为十八胺的复配药品,所含其它成分会在炉内高温下分解变为有害的物质,产生新的腐蚀(使用该类药品的电厂有的对蒸汽进行检测,发现有机酸大量增加,但本厂未进行该方面检测)。加药时易堵塞管道也是因为药品本身问题,几乎每次保护后,磷酸盐加药管道全被堵塞,即使每次加药后用水冲洗数小时也不能解决堵管。看来,这种保护方法从药品到工艺都存在一些问题。
    考虑到这些情况,在2001年初,我们又采用上海某高校的纯十八胺停用保护技术,该技术是用纯十八胺进行保护,保护药品中不含任何添加剂,据称无副作用。另外,该方法有专用加药装置,操作时间短,整体工艺比较完整。
3.1　纯十八胺保护操作过程
    该保护于2001年3月4日在6号机组(220MW)进行,随后又于4月24日在3号机组(137.5MW)上进行,保护用药品为纯十八胺乳浊液(10%)250kg,加药地点在给水加氨管上,在锅炉完全停炉前1.5～2h用专用的快速加药装置进行加药保护,加药过程及运行参数见表3。
    从保护过程来看,本次保护操作是成功的。保护操作时间大大缩短,有利于机组运行操作,减少了停炉时的燃油消耗。另外,本次保护时炉水pH比较稳定,即使本次加药时炉内磷酸盐泵及氨泵等全部停运,也没有引起炉水pH下降,这是纯十八胺保护方法的最大优点。
3.2　保护效果检查
    在保护效果检查(见表4)中发现汽包接水盘及下联箱有腐蚀产物沉积,另外机组启动过程中炉水、凝水中的铁含量有升高的现象(见表5)。这主要是由于十八胺能渗透到垢下在金属表面成膜,当十八胺膜受热分解成小分子逸出时使垢疏松、并剥离带走,从而达到洗垢的效果。
    从表4中可看出,经保护后设备的耐蚀性有很大提高,省煤器管样在水中浸泡1个月后仍无锈蚀,水冷壁管即使憎水性不明显,在水中也浸泡13天才发生锈蚀,而未保护管样在水中仅3天就大面积发生锈蚀。机组检修结束启动时,也发现本方法保护的机组启动时水合格时间较以前用复配十八胺保护时大为缩短,水质有了较大改善,见表5。　
  　从表4、5可以看出采用纯十八胺停用保护的效果是明显的,与复配十八胺相比水汽合格时间缩短,凝结水回收阶段的铁离子含量也有明显下降。这主要因为纯十八胺不仅对锅炉水冷壁和蒸汽管道进行保护,同时还对省煤器、除氧器及所有炉前给水管道进行了保护(从省煤器管的憎水性及耐蚀试验可看出),所以直接影响给水及后续水汽品质。
    与以前采用的复配十八胺方法相比,本次采用纯十八胺停用保护有如下优点:
    (1)保护效果是明显的,从检查结果来看,设备内表面的耐蚀性已有了很大提高,以除氧器为代表的炉前系统金属表面憎水性好,保护效果好;省煤器憎水性好,耐蚀性也好,省煤器管段在水中浸泡30天仍未锈蚀,这是以前保护时未有过的。
　　(2)本保护方法由于减轻了机组停运期间腐蚀,减少了水汽系统中含铁量,提高了水汽品质,可缩短启动时间3h以上,仅多发电价值就为18.9万元(每kW·h按0.28元计),不包括换水所浪费的热能、除盐水以及减少腐蚀、增加机组寿命和运行的安全性,直接经济效益18.9万元,效益十分显著。
    (3)管道未堵塞,虽然加药采用加氨管道,又细(D10×2)又长(近100m),但管道也未发现堵塞。
    (4)加药时间比以前短,最长也仅1h40min,时间还可以设法进一步缩短,这样有利于机组停运操作。
    (5)保护时pH不降低,未采取任何措施,炉水pH仍维持在合格范围内。这就不会给设备带来新的腐蚀。
    (6)加药采用纯十八胺制剂,没有任何副作用,不会产生新的腐蚀,分解产物为简单的无机物,不会对水汽品质造成不良影响,对机组安全性有较好的保障[2]。

4　结果与建议
    多年来经多种停用保护方法的试验和试用,我们认为纯十八胺停用保护方法是较好的,它不仅可以满足热力设备停用保护的需要,而且药品纯,无副作用,不会带来新的腐蚀,另外该保护工艺完善,对机炉运行要求少,可操作性强,因此,我厂将在机组大修、中修、小修停运时,全面推广采用,淘汰原来的复配十八胺法。

【作者: wyh_0307】【访问统计:】【2004年11月24日 星期三 10:35】【注册】【打印】