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防止锅炉四管泄露措施


防止锅炉“四管”爆漏的措施
张柏林 (四川电力试验研究院,四川成都 610072)

摘要:论述火电厂有效防止或减少锅炉结垢和腐蚀引起的“ 四管”爆漏,必 须把好补水、凝结水、除氧、炉内水处理、排污、防加热器腐蚀、停炉保养、减 温水、化学清洗和化学全过程监督等十关,及相关的国内外技术和动态。 关键词:锅炉;“四管”爆漏;结垢;腐蚀;措施

随着国内火力发电机组参数和容量的迅速增大,“四管”爆漏所带来的经济 损失和社会影响也越来越大;火电厂因结垢、腐蚀所引起的“四管”爆漏,逐渐从 “慢性病 ”发展成“急性病”。作为火电厂全过程化学监督的根本目的,就是要防止 和减缓热力设备 的结垢和腐蚀,或当发现热力设备有结垢或腐蚀时,尽快进行 防腐处理和清洗,以防止热力设备的结垢和腐蚀进一步发展而加剧“四管”爆漏。 为此,必须把好以下十关: 1) 一是把好化学补给水处理关。随机组容量增大,锅炉蒸发量当然成比例 增加,根据物质不灭定律和物料平衡,进入热力系统的杂质多了,经蒸发浓缩, 绝对量也就迅速增长。因此 ,把好化学补给水的质量,仍然是第一关。目前, 大机组的化学补给水几乎都是二级除盐水,从含盐量、全固形物而言,一般都是 很小的,目前的主要问题是搞好运行、再生工作外, 还应注意除硅和除有机物 的问题;由于受水源污染影响,有机物问题显得较为突出,以上问题通过加强凝 聚处理, 精密过滤和配合采用活性碳过滤器, 可以基本解决问题, 但再生方式 和 新的除硅、除有机物方法,也是将来的重要工作;另外,离子交换树脂的产品质 量所带 来的不良影响也必须注意,树脂受有机物污染后的再生和具有除有机物 特殊性能的交换树脂 也有待进一步研究。通过认真的工作,供给质量合格、数 量足够的化学补给水,就能把好这一关。由于此工作是化学的第一件首要任务, 基建时必须首先正常投入。 2) 二是作好凝汽器的防漏、堵漏和防垢、防腐工作。凝汽式电厂,凝结水 是锅炉给水的主要来源,而凝汽器的冷却水都是生水,如凝汽器铜管泄漏不仅带 入大量的盐类、固形物,造 成热力系统结垢和垢下腐蚀,同时还带入大量的氧、 二氧化碳等不凝气体,既破坏真空度,影响热效率,还因系统氧和 pH 不合格而 造成腐蚀,使给水铜、铁超标而进一步引起水冷壁结 垢、腐蚀。 2Fe+O2=2FeO FeO+H2O=Fe(OH)2

H2O+CO2=H2CO3

Fe(OH) 2+2H-=Fe +2H2O 2Cu+O2=2CuO 2CuO+2H2O=2Cu(OH) 2 Cu(OH) 2+2H =Cu +2H2O 目前,世界上对凝汽器铜管防磨、防漏、堵漏尚无满意的技术手段。因此, 加强管理,充分利用现有技术和方法搞好此项工作,显得尤为重要,以尽量缓减 铜管的磨损、腐蚀,延长更 换周期和减少凝汽器的泄漏,同时加强相关技术的 研究也有必要。 当前, 凉水塔式开式循环比例越来越大, 对循环冷却水加水稳剂、 加酸调 pH、加氯除有机物的工作也必须跟上,以把 好凝结水水质关。基建期必 须注意铜管的安装工艺和必要的试验,搞好退火处理,循环冷却水系统必须投入 水稳剂及加杀菌灭藻剂等工作,以免发生因基建不投入水稳剂造成凝汽器迅 速 结垢严重限负荷后,被迫清洗的情况,带来重大损失。 3) 三是搞好热力除氧和化学除氧。在热力系统内大量氧的存在,对系统内 铜、铁等金属的腐蚀危害是严重的,尤其在同时有大量二氧化碳存在等弱酸性条 件下,会大大加速对铜、铁 设 备的腐蚀。凝汽器通过抽真空和给水在热力除氧 器达到脱氧器正常压力和温度, 以排走工质水中大量的氧, 二氧化碳和不凝汽体, 是搞好热力除氧的必要条件。提高凝结水溶解氧和给 水 溶解氧的合格率,是热 力系统防腐的重要一环,但是,光靠热力除氧并不能完全将凝结水,给水中氧除 尽,还必须靠研究以化学除氧为辅助手段,世界上最成熟的方法是在给水、疑水 中加水合肼(联氨)来达到目的,目前西方国家百分之九十五以上仍采用此法。 4) 四是作好水、汽系统的 pH 调节及炉内水处理。作为金属铁和铜、在水、 汽介质中都各有自己最稳定的 pH 范围, 铁是 8.2~11.0, 铜是 8.0~10.5, 因此, 化学监督导则中,规定 了给水 pH 范围是:(高温高压及以上锅炉)8.8~9.3 或 9.0~9.5, 炉水的 pH 值范围是: (3.8~5.8MPa)9~11, (5.9~12.6MPa)9~10.5, 其目的就是要使汽水介质的 pH 保持在铜铁的 pH 稳定区间内而不受腐蚀。 实现自 动连续加氨是一个保持给水和水、汽系统 pH 正常的可靠措施。 在炉内,加入磷酸盐及进行协调 pH 磷酸盐处理,除将进入炉内的极少钙镁 变成碱式磷酸钙、 镁 形成悬浮水渣通过连排排除之外,也是为了防止铜管不受 碱腐蚀,也不受酸腐蚀的危害。 目前炉内水处理要注意的问题是,必须明确酸腐蚀的危害远大于碱腐蚀。因 此,进行协调 pH 磷酸盐处理时,R 值一定控制在上限 2.5~2.8 为好,炉内绝不 要进酸性水或因有机物污染 而使炉水变成弱酸性介质(起动初期很易产生)。 把好水汽系统的 pH 调节和炉内水处理关直接影响到锅炉受热面的腐蚀和结 垢,是至关重要的。
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5) 五是把好排污关。排污是排除炉内的悬浮水渣(碱式磷酸钙、镁)和沉渣 的必要工作,值得注意的是连排和定排的功能各不相同,连排是排汽包炉水上层 的悬浮水渣,定排是排锅炉 下部的沉渣,不能互相替代,因连排不畅,定排不 当或未认真进行锅炉排污而产生结垢爆管的事例是不少的。 6) 六是防止加热器腐蚀。目前,加热器腐蚀造成水汽系统铜、铁超标,已 成为相当严重的问题,其腐蚀特征是以氧和二氧化碳同时存在腐蚀形态为主,位 置特点是加热汽侧重于水侧 ,加热汽侧又以汽水分界处最重,分界处又是汽侧 重于水侧。要作好此工作,除加强对给水,凝结水加氨处理,正确调节水、汽系 统 pH 值和氧含量外,是寻找和杜绝氧和二氧化碳的来 源,以解低加、 中加腐 蚀带铜, 高加腐蚀带铁的问题。 7) 七是搞好停炉保养工作。机组不可能一直运行,总有停机检修和备用的 时候,对铜铁为主的金属设备而言,锅炉停备用期失保养或保养不当,比运行中 的腐蚀往往严重得多;尤 其是对四川省这种水电比重大,火电停机和调峰任务 较重的情况,停炉保养显得更重要。目前的停炉保养方法较多,且都有其局限性 和缺点,使得“停炉保养合格率”低。如何提高“ 停炉保养合格率”,是此项工作的 技术关键,尤其是针对大机组过热器,再热器和液态排渣 炉的停备用保养。目 前世界上还找不到一种方法是十全十美的,但先进的工业国家倾向于用 物理方 法取代化学方法,用干法代替湿法,所以西方国家推荐采用干风法和充氮法,在 国内液氨法、热水法、给水溢漏法和由四川电力试验研究院等研究的热炉放水、 “管内正压吹干 保护法”都是适用不同工况的较好方法。在基建阶段,因条件困 难,经常造成设备失保养的 问题也要特别引起重视。 8) 八是把好减温水水质关。当前,国内外高温高压及以上机组,都采用给 水喷水减温,已不再用表面式减温了。因此,因凝汽器、化学补水或疏水造成的 给水污染,直接经喷水减温 进入过热器,造成过热蒸汽污染,进而造成过热器 结垢爆管,汽机结垢,腐蚀,限负荷。此生产难题,对于同压力等级的多机组火 电厂,采用“交叉给水减温法”,可以把住此关,其 他情况还有待研究解决,但 根本途径仍是把好给水关。 9) 九是搞好化学清洗。结垢,不仅影响锅炉的热效率,且产生严重垢下腐 蚀和管壁温升,因此影响安全经济运行。其原因如下: 垢的导热系数比金属小得多,金属导热系数比水垢大 10~1000 倍,也就是垢的 热阻比金属大 10~1000 倍。下面是一些常见垢的导热系数:

注:20 号钢 315℃的导热系数为 48 瓦/米℃。

结垢后产生的管壁温升也是严重的,且在结同样成份和厚度情况下,锅炉压 力温度参数越高,其管壁温升越高。 结垢后,垢下产生腐蚀介质的浓缩,导致严重垢下腐蚀。又因管壁温升,温 度升高 10 度,腐 蚀速度增加 2~4 倍,且是几何级数升高。因此,结垢后,如 不清洗,必将会引起管爆破。为 此,电力部化学监督制度规定了“当锅炉水冷壁 管垢量达到下列数值,应安排化学清洗;对 结垢、腐蚀严重的锅炉应立即安排 清洗。锅炉运行时间达到下列时限,也应清洗。

对高温高压及以上锅炉,起动时也必须进行化学清洗。 把好基建和运行锅炉的化学清洗关,对防止“四管爆漏”是重要的。目前,国 际上先进发 达国家的发展方面是经常使水汽介质管内壁处于清洁状态,一旦发 现垢量超标或达一定范围 ,就进行化学清洗,而不要等到结垢到这样大的量再 洗,一般控制严的仅为中国结垢清洗指标的二分之一到三分之一,这样,热力系 统受热管内表面,随时处于少垢,无腐蚀状态(国 外称微垢运行),也就是结垢 造成的管壁温升较小,就只有因受热面的燃烧,磨损,结焦等因素而引起的“四 管爆漏”,减轻了受内处的两面夹攻的压力,所以安全系数大,“四管爆 漏”也少。 10) 把好十关,首先是通过加强“全过程化学监督”(包括基建阶段的监督)来 完成 。 运行监督中,汽水品质的合格率就可以充分地反映出把十关的好坏,因此, 汽水品质的监督就好比人的眼睛,为了监督的准确,加强责任心,提高分析测试 的真实性和准确性就相当重 要。为了提高化学监督的准确性和真实性,必须加 快其仪表化和自动化进程。 十关把得好坏也可通过大小修的检查检验, 结垢多少, 腐蚀情况和结垢速度,“四管爆漏”情况,则充分 检验了把十关的好坏,因实践 是检验真理标准。 把好十关,作好全过程化学监督,防止因腐蚀,结垢引起“四管爆漏”,这也 是一项系统工程,这不是单靠一个人或某一个车间能作好的,它必须在电厂生产 领导,生技部门统一安排 领导下,通过化学、锅炉、汽机、热工等部门通力合 作,才能做好此项工作,通过努力,是可能作好的,形势也要求达到。

(收稿日期:2000-01-05)


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