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电厂热力设备防腐蚀技术研究进展

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电厂热力设备防腐蚀技术研究进展 櫧櫧櫧櫧櫧 櫧櫧櫧櫧櫧 毥 毥毥 毥 专题报告 电厂热力设备防腐蚀技术研究进展 葛红花,周国定 (上海电力学院,上海热交换系统节能工程技术研究中心,上海高校电力腐蚀控制与应用电化学重点实验室,上海200090) 摘 要:电力设备腐蚀控制是保障电力安全的重要方面,本文总结了国内外部分发电设备的防腐蚀技术及其进展, 主要内容包括:锅炉高温腐蚀控制及停炉保护、发电机内冷水系统腐蚀控制、凝汽器腐蚀与防护、热交换设备阻垢缓 蚀与节能技术、烟气脱硫设备腐蚀与控制等。 关键词:电力设备;腐蚀控制;防腐蚀 中图...

电厂热力设备防腐蚀技术研究进展
櫧櫧櫧櫧櫧 櫧櫧櫧櫧櫧 毥 毥毥 毥 专题 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 电厂热力设备防腐蚀技术研究进展 葛红花,周国定 (上海电力学院,上海热交换系统节能工程技术研究中心,上海高校电力腐蚀控制与应用电化学重点实验室,上海200090) 摘 要:电力设备腐蚀控制是保障电力安全的重要方面,本文总结了国内外部分发电设备的防腐蚀技术及其进展, 主要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 包括:锅炉高温腐蚀控制及停炉保护、发电机内冷水系统腐蚀控制、凝汽器腐蚀与防护、热交换设备阻垢缓 蚀与节能技术、烟气脱硫设备腐蚀与控制等。 关键词:电力设备;腐蚀控制;防腐蚀 中图分类号:TG174   文献标识码:A   文章编号:1005748X(2009)09061109 犃犱狏犪狀犮犲狊犻狀犃狀狋犻犮狅狉狉狅狊犻狅狀犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犳狅狉犈犾犲犮狋狉犻犮犘狅狑犲狉犈狇狌犻狆犿犲狀狋 GEHonghua,ZHOUGuoding (ShanghaiUniversityofElectricPower,ShanghaiEngineeringResearchCenterofEnergySavinginHeatExchangeSystems; ShanghaiKeyLaboratoryofCollegesandUniversitiesforCorrosionControlinElectricPowerSystem andAppliedElectrochemistry,Shanghai200090,China) 犃犫狊狋狉犪犮狋:Corrosioncontroloftheelectricpowerequipmentcaneffectivelyimprovethesafetyperformanceofelectric powersystems.Someanticorrosiontechniquesforthermalpowerequipmentaresummarizedanddiscussed,suchas thehightemperaturecorrosioncontrolofboilersandshutdownprotections,thecorrosioncontroloftheinnercooling watersystemingenerators,theanticorrosionforcondensers,thescaleandcorrosioninhibitionofheatexchange systemandenergysavingtechnology,thecorrosioncontroloffluegasdesulfurizationequipment,andsoon. 犓犲狔狑狅狉犱狊:electricpowerequipment;corrosioncontrol;anticorrosion   电力工业是国民经济和社会发展的重要基础产 业,它既是促进国民经济发展的生产资料,又是人们 生活中不可缺少的生活资料。根据中央“经济要发 展,电力工业必须先行”的要求,进入21世纪,我国 电力工业获得了迅速发展。从2003年至2007年, 我国电力装机实现了4亿千瓦、5亿千瓦、6亿千瓦、 7亿千瓦等四次大的标志性跨越。到2008年底,装 机容量达到79253万千瓦,仅次于美国,取得的成绩 举世瞩目。 电力工业是具有社会公用事业性质的行业,当 今社会对电力工业的安全要求越来越高,电力安全 生产关系到国家和人民的生命财产安全,关系到人 民群众的切身利益,关系到国民经济健康发展,关系 到人心和社会的稳定,电力安全生产的重要性毋庸 收稿日期:20090715 基金项目:上海市科委项目(08DZ2201400,08DZ2210800, 09DZ0500400)资助 联系人:葛红花,教授,honghge@sohu.com 置疑。在电力系统安全事故中,由于电力设备腐蚀 而造成的破坏事故占相当的比例,电力设备腐蚀控 制一直备受关注。近年来,国内外学者在以下领域 的腐蚀控制中进行了大量的工作,取得了较好的 效果。 1 锅炉高温腐蚀控制 材料在高温下与环境介质发生化学或电化学反 应,导致材料变质的现象称为高温腐蚀。一般以引 起金属材料腐蚀速率明显增大的下限温度,作为高 温的起点。在热力设备中,锅炉烟气侧的腐蚀是最 常见的高温腐蚀。高温腐蚀的位置是在喷燃器区域 的四面水冷壁上。腐蚀严重的区域大都位于喷燃器 区域的中部和下部。腐蚀区域的水冷壁向火侧呈黑 褐色,外层松软,内层坚硬,在剥落硬层后,垢状物与 水冷壁管结合面处呈孔雀蓝光泽。腐蚀区域大多水 冷壁壁面不清洁,有较多的灰沾污。此外,过热器 管、再热器管、省煤器管和空气预热器的烟气侧,受 烟气或悬浮于其中的灰分作用,也会发生不同程度 ·116· 第30卷 第9期 2009年9月 腐蚀与防护 CORROSION&PROTECTION Vol.30 No.9 September2009 的腐蚀。这种腐蚀包括高温氧化、硫化物腐蚀、熔盐 腐蚀和露点腐蚀等。 火电厂锅炉水冷壁管、过热器管和再热器管烟 气侧存在的高温腐蚀与煤质成分、给水品质、锅炉燃 烧工况、锅炉结构等因素有关[1-2],具有腐蚀速度 快、腐蚀区域相对集中以及突发性的特点。 目前常用高温腐蚀的预防措施可分为以下几个 方面: (1)加强运行调整,防止热负荷过分集中,造成 炉膛局部温度过高而发生结焦,降低水冷壁管 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面 的温度。试验表明,当管壁温度在420~480℃的范 围内,管壁温度每增高10℃,腐蚀速度增加2倍以 上[3]。另外可通过加贴壁风、合理配风、加强一次风 煤粉输送的调整等改善水冷壁附近烟气的流场和性 质,防止熔融硫酸盐附着在锅炉管壁,降低锅炉管壁 附近的还原性气氛,冲淡烟气中SO3 浓度,减轻高 温腐蚀程度。 (2)在燃料中加入添加剂,改变煤灰结渣特性。 这类添加剂有石灰石(CaCO3)或白云粉(MgCO3· CaCO3)等,在高温下可热解成CaO和MgO覆盖在 金属表面,并与烟气中SO3 反应,降低烟气中SO3 浓度。同时使过热器管壁上的粘结灰转变成松散性 积灰,易于从受热面脱落。 (3)采用耐高温腐蚀材料。对易产生高温腐蚀 的煤种,可采用高铬钢做受热面管子的材料。在高 铬钢材料表面上,会生成结构致密的氧化铬膜,它在 熔融硫酸盐中,溶解速度较氧化铁慢,抗腐蚀性较 好。也可采用耐蚀性更好的奥氏体钢,因奥氏体钢 的热膨胀系数大,使金属与积灰之间的粘结强度减 弱,便于清灰。 (4)控制给水品质。通过给水水质控制避免水 冷壁管内结垢,减少热阻,防止水冷壁壁温过高,预 防高温腐蚀的发生。 (5)金属表面防护。在水冷壁和过热器等受热 表面喷涂耐腐蚀合金涂层,如NiCrA1Mg、NiCrTi、 Ni3Al、NiCrBSi、钨铬钴6合金涂层等[4-7],以提高 金属耐高温腐蚀性能。Tao等[8]采用活性燃烧高速 燃气喷涂方法在锅炉管表面制备纳米和微米结构的 NiCrC合金涂层,该涂层致密而均匀,热稳定性好, 并具有更低的腐蚀增重,显示出更优异的抗热腐蚀 性能。也可采用电镀、热渗镀(渗铝)管壁的方法对 受热面进行防护。 2 热力设备停炉保护 电厂热力设备停用时,由于空气进入设备以及 系统内部的水不可能彻底清除干净,停用过程中水 汽侧极易腐蚀。当设备重新启动时,腐蚀产物便进 入锅炉和汽轮机中,严重影响热力设备的安全经济 运行。 根据停炉时间和停炉目的的不同,可以采用不 同的停炉保护方法,如充氮法、氨液法、联氨法、烘干 法、保持给水压力法、保持蒸汽压力法、缓蚀剂保护 法等[9]。当停炉时间较长或机组需进行大小修时, 通常采用成膜胺保护法。 成膜胺保护法即应用十八烷胺(ODA)等有机 胺对锅炉表面进行成膜处理。作为一种有机缓蚀 剂,ODA在高温成膜方面具有独特的优越性。此项 技术在国外特别是前苏联应用较早,据报道,至90 年代初俄罗斯、南斯拉夫及德国等国已在80多台动 力装置上推广应用了该项技术[10],在核电站中使用 ODA后设备寿命增加了十倍。 国内有关十八胺停炉保护的研究始于上世纪 末,上海电力学院热力设备腐蚀与防护(部级)重点 实验室就十八胺的成膜条件、影响因素、铁表面膜结 构、成膜效果评价方法等进行了系统研究[11-13],结 果表明,液相温度在220℃左右、恒温1h时ODA 的成膜效果最好;由于ODA在水中的分配系数犓 >1[14],使汽相的ODA浓度大于液相,故汽相的成 膜效果优于液相;成膜效果在pH为9左右最佳,因 为有机胺膜往往在铁的氧化物上形成[15],较低的 pH不利于铁氧化物层的生成,而在有机胺的成膜 过程中,N原子被金属吸附(或配位)之前,要先与 H+配位[16],因此,较高的pH介质也不利于ODA 的成膜;ODA对金属电极的保护作用随ODA浓度 的增加而增大,ODA浓度增大到25mg/L左右时 电极耐蚀性达到最大。ODA分子中含有一个由电 负性较大的N原子为中心的极性基团和CH组成 的非极性基团(烷基),极性基团吸附于金属表面,而 非极性基团远离金属表面,这样ODA在金属表面 上形成了一层疏水的薄膜,这层疏水薄膜阻止了水 中溶解氧对金属的作用,抑制了腐蚀反应的发 生[17]。当ODA浓度继续增大时,可能由于ODA 分子间的相互作用[18],ODA膜的保护性反而下降。 研究结果应用于电厂热力设备的停用保护,取 得了不错的效果[19-20]。例如,对某电厂启动锅炉进 ·216· 葛红花等:电厂热力设备防腐蚀技术研究进展 行保护,保护后取挂片进行交流阻抗测定,结果见图 1。图1中曲线1、2分别为未经ODA处理的电厂 高温段省煤器管样、低温段省煤器管样的Bode图, 3、4分别为经ODA处理的汽、液相挂片(均为省煤 器管样)。图1显示,经ODA处理后挂片的|犣|0.05 值比未经处理的高温段省煤器管样和低温段省煤器 管样的|犣|0.05值增大了3个数量级,各试样的 |犣|0.05值示于表1。 1.未保护高温段省煤器管样 2.未保护低温段 省 煤器管样 3.ODA保护汽相挂片 4.ODA保护液相挂片 图1 四种试样的Bode图 表1 各试样的|犣|0.05值 (Ω·犮犿2) 未保护高温段 省煤器管样 未保护低温段 省煤器管样 ODA 保护汽相挂片 ODA 保护液相挂片 1.55×103 1.86×103 2.16×106 2.03×106 表1的数据显示,未经 ODA 处理材料的 |犣|0.05值约2×103Ω·cm2,经ODA处理材料的 |犣|0.05值提高到2×106Ω·cm2以上,ODA保护后 试样的|犣|0.05值比未经ODA保护试样的|犣|0.05值 增加了1000多倍,即大大提高了材料的耐腐蚀 性能。 又如,对某200MW机组进行滑停中加药保护, 停炉五个月后,现场观察到经十八胺处理机组的汽 轮机通流部位呈亮黑色,停备202天(除尘器改造) 启动后24h内水气质量恢复正常;对加药后3个月 的样品进行交流阻抗测定,省煤器、水冷壁、过热器 和再热器等4种管样的阻抗值均比未保护的大3~ 10倍,图2为水冷壁管经保护后的Bode图,经 ODA成膜处理后,水冷壁管的|犣|0.05值从保护前的 1.68kΩ·cm2增大到15.4kΩ·cm2。 3 发电机内冷水系统腐蚀控制 目前水内冷发电机组在我国已普遍应用,大型 发电机的冷却方式有“水-氢-氢”、“水-水-氢” 1.保护前 2.保护后 图2 某电厂水冷壁管的Bode图 和“水-水-空”三种。我国汽轮发电机组广泛采用 “水-氢-氢”冷却方式;另有数百台汽轮发电机为 我国首创的“双水内冷汽轮发电机”,采用“水-水- 空”冷却方式。由于水冷效率是氢冷的5倍,是空冷 的84倍,因此,发电机采用水冷后,能有效地减小发 电机的体积,减轻发电机的总重量,特别是对改善发 电机循环应力、增加绝缘寿命、提高散热能力和极限 容量等有突出优点。 发电机的内冷水应该有足够的绝缘性能(即较 低的电导率),以防止发电机线圈短路。并且内冷水 对发电机空心铜导线和内冷水系统不能发生腐蚀。 此外不允许发电机内冷水中的杂质在空心导线内结 垢,以免降低冷却效果,使发电机线圈超温,导致绝 缘老化。 根据有关统计,目前中小型火力发电厂内冷水 含铜量普遍较高,说明发电机铜导线有不同程度的 腐蚀,因此防止铜导线腐蚀、降低内冷水含铜量成为 一个重要的问题,必须解决。目前控制内冷水系统 铜导线腐蚀的措施主要有[21-24]: (1)防止氧和二氧化碳进入系统 由于空芯铜 导线在内冷水中的腐蚀属于氧腐蚀,同时二氧化碳 对腐蚀起着促进作用,因此可通过控制内冷水中氧 和二氧化碳的含量来防止铜导线的腐蚀。 通常采用密闭式隔离系统,保持系统密闭,以降 低内冷水中氧和二氧化碳含量,同时要求补水中氧 和二氧化碳含量低,以减小对铜的腐蚀。这种系统 的水箱和供水件内都充有惰性气体。还有的厂家在 冷却水系统中安装阴阳离子交换器、钯树脂除氧器、 机械过滤器、电磁过滤器等设备。另外可将溢流管 改成倒U型管水封。 (2)缓蚀剂处理技术 可在内冷水系统中加入 一定量的铜缓蚀剂来控制腐蚀,其中BTA(苯并三 氮唑)和MBT(2巯基苯并噻唑)是两种最常用的铜 ·316· 葛红花等:电厂热力设备防腐蚀技术研究进展 缓蚀剂。MBT可与铜离子形成溶解度极小的、粘附 性很强的CuMBT保护膜,可大幅度降低铜的溶解 速度。但MBT水溶性差,使用时需用NaOH溶解, 使内冷水的电导率升高,另外 MBT具有难嗅的异 味和一定的毒性,这些都影响了其在冷内水中的使 用。BTA的缓蚀机理主要是,BTA溶于水后一部 分理解产生氢离子,使水溶液的pH 值为5.5~ 6.5,并能与铜络合生成CuBTA保护膜,其成分为 Cu(C6H4N3)、Cu(C6H4N3H)+、Cu(C6H4N3H)2+2 。 氨存在时,会破坏铜与BTA形成保护膜。在进行 BTA处理前,应将内冷水系统冲洗至电导率小于 2.0μS/cm,然后按3mg/L的BTA加入到内冷水 箱中,循环2h后,可对BTA的含量进行测定。当 BTA含量接近零,而发电机电导率在6μS/cm以下 时,可以补加BTA。当发电机铜导线内部保护膜形 成后,可将其剂量降至1~2mg/L。 (3)pH 调节法 pH 调节法就是通过加入 NH3或NaOH提高内冷水pH值,将内冷水由微酸 性调节成微碱性,在有溶解氧存在的条件下,也能起 到控制铜导线腐蚀的作用。 采用升高pH防腐蚀已是比较成熟的工艺,实 践证明,在pH值为8.5~9.0时,铜腐蚀速率相对 较小。提高pH值最简单的方法是进行氨处理,在 现场可将发电机内冷水的补水改为含氨凝结水,即 可得到良好的效果。同时整个系统具有较大的缓冲 作用,二氧化碳对pH值的影响较小。该法的缺点 是对运行指标的控制和设备可靠性要求高。 (4)小混床处理法 这种处理方法的原理是在 内冷水系统上装上离子交换柱,针对内冷水水质不 良问题,将内冷水不合格的出水导入离子交换器,依 靠离子交换树脂将系统中的腐蚀产物及其他盐类物 质吸附除去,然后再将混床出水输入发电机冷却系 统,从而使内冷水电导率和含铜量达标。目前,国产 300MW及以上机组出厂前,制造厂就把这个系统 组装配套,因此全部采用这种处理方式。其优点是 水的电导率控制得非常好,运行人员工作量少,缺点 是不能控制其系统的腐蚀倾向。 (5)溢流换水法 当内冷水水质不合格时,排 掉部分不合格水,采取连续大量补入除盐水或凝结 水.并保持溢流排水的运行方式,来控制内冷水导电 率不大于2μS/cm,同时靠底排方式将腐蚀产物排 出系统。该处理方法简单易行,无须处理设备的投 资和维护,也能够满足发电机内冷水水质的要求。 缺点是连续大量补水,不仅浪费极大,还存在着较大 的安全隐患。 4 给水的加氧和除氧处理 在金属腐蚀与防护中,氧气分子具有双重性:在 多数情况下,其作为阴极去极化剂,使金属溶解加 快,是造成金属腐蚀的罪魁祸首;但是另一方面,当 氧气分子的存在可以促进金属表面钝化膜的形成 时,其又成为钝化剂抑制了金属的腐蚀,在这种情况 下,氧气分子作为阳极钝化剂,与表面金属反应生成 致密氧化物,阻碍阳极过程的进行,对金属起保护作 用。一直以来国内火电厂锅炉给水均需通过除氧器 除氧,以防止氧气分子对锅炉系统金属的腐蚀。但 近几年来,一些电厂开始使用给水的加氧处理,通过 钝化的方法抑制锅炉系统的腐蚀。 (1)给水的除氧处理 锅炉的金属氧腐蚀是一 种电化学腐蚀,又称为氧去极化腐蚀。锅炉的材质 主要为钢铁,腐蚀过程中阳极发生铁的溶解反应,阴 极发生氧的还原反应。影响氧腐蚀的因素包括水中 溶解氧含量、水的pH值、温度、水中离子类型和浓 度、流速等。当氧作为阴极去极化剂时,水中氧含量 越大,金属腐蚀速度越大,因此,必须通过合适的方 法除去给水中的溶解氧。 根据氧在水中的溶解特性,运行过程中锅炉给 水的除氧主要通过两个途径:热力除氧法,该法是给 水除氧的主要措施,即通过除氧器除氧,在除氧器中 使水加热,水温升高,氧在给水中的溶解度降低,氧 气从水中逸出。当给水加热到沸腾时,水不再具有 溶解气体的能力,给水中的绝大部分氧气将被去除。 化学除氧法,该法是给水除氧的辅助措施,即在给水 中加入还原剂除去热力除氧后残余的溶解氧。对小 型锅炉,可以采用Na2SO3作为除氧剂: 2Na2SO3+O2→2Na2SO4   对中大型锅炉,普遍采用联胺(N2H4)除氧: N2H4+O2→N2+2H2O   Na2SO3除氧的缺点是增大了给水的含盐量, 同时该物质在高压下可分解为腐蚀性气体SO2 和 H2S,因此只能用于小型锅炉的辅助除氧。N2H4是 目前国内锅炉给水辅助除氧的主要手段,其与氧反 应生成无害物质,但该物质有一定毒性,操作不当可 引起爆炸。因此,有必要寻找更合适的给水除氧剂。 (2)给水的加氧处理 给水加氧处理(简称 OT)是在高纯度给水中加入适量的氧化剂(O2 或 ·416· 葛红花等:电厂热力设备防腐蚀技术研究进展 H2O2)以达到减缓热力设备腐蚀的目的。它与给水 除氧的全挥发处理(AVT)还原性水工况截然相反, 是一种氧化性水工况。加氧处理是20世纪70年代 德国开发出来的一种新型的炉水处理方式,不久便 应用于前苏联、意大利、丹麦等欧洲国家,近30年 来,澳大利亚、日本、美国等国家也相继应用了这一 技术[26]。 采用OT处理后,系统形成了一个氧化性的环 境,而不是在AVT中应用的还原环境,炉前系统中 表层的磁性氧化铁被在氧化条件下形成的一层很薄 致密的FeOOH所保护。汽水系统中铁浓度显著降 低,锅内沉积物量减少,腐蚀损坏降低,直流炉炉管 和加热器压降快速升高问题得到了解决,锅炉清洗 频率降低,凝结水净化装置运行周期延长,凝汽器铜 合金管的腐蚀减少,抑制炉前系统特别是锅炉省煤 器入口管和高压加热器管的流动加速腐蚀 (FAC)[26-28]。因此,目前中国、德国、日本和俄罗斯 等许多国家将OT处理方式列入国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 一般给水加氧处理是从凝结水精处理混床出口 和除氧器出口加入氧气和氨,在微碱性的高纯度水 中,氧气能够使碳钢表面形成双层氧化膜,内层是紧 贴碳钢表面的磁性氧化铁(Fe3O4),表层是以Fe2O3 为主的阻挡层。在高温流动的水中致密的Fe2O3 溶解度很低,起到防止碳钢腐蚀的作用。另外从电 化学的角度看,在流动的高纯水中添加适量氧,可以 提高钢的自然腐蚀电位数百毫伏,使金属表面发生 极化或使金属的自然腐蚀电位超过钝化电位,金属 表面因而生成致密而稳定的氧化性保护膜,从而起 到了抑制钢铁腐蚀的作用。 加氧处理必须在水质很纯的条件下才能进行, 用不纯的水将导致锅炉腐蚀的大幅度增加。碳钢表 面形成的钝化膜的成分和结构,受水溶液电导率、 pH值、阴离子种类和浓度、含氧量、流速等因素的 影响。在加氧水中,电导率与碳钢的腐蚀速度近似 于线性关系,碳钢的腐蚀速度随着给水的电导率增 加而显著增大。实际上,水的电导率是水中杂质含 量的综合反映,电导率越高,杂质含量越多。水中的 杂质特别是氯离子可以阻碍氧化铁保护膜的生成, 反应如下: 2Fe2++H2O+12O2+8Cl -→2[FeCl4]-+2OH-   因此,给水必须满足高纯度方能进行加氧处理。 在有氧的纯水中,碳钢的腐蚀速度在pH值为7时 降得很低,并不再随着pH值的升高有所变化。溶 解氧浓度的确定与纯水的流动状况和温度有关。日 本砂川电厂4号机组采用加氧处理时,将给水pH 值由6.5~7.0提至8.0~8.5,水中溶解氧在20~ 50μg/L时,电位可以进入Fe2O3稳定存在的钝化 区域,加氧最低浓度为20μg/L。此外,试验还发现 维持Fe2O3 的电位所需氧浓度比生成Fe2O3 的电 位所需氧浓度低得多[27]。另外在加氧情况下,使水 保持适当的流速有利于碳钢表面形成均匀的氧 化膜。 直流炉给水加氧处理时,只需考虑给水含氧量 和给水含铁量的关系,只要严格控制给水的电导率 即可。但汽包炉给水加氧处理除控制给水的电导 率、含氧量和含铁量外,还要考虑炉水的电导率、含 氧量。因此,汽包炉给水加氧处理的控制要比直流 炉的复杂和困难些。由于汽包炉汽包对盐类的浓缩 作用,除研究炉水水质的控制条件外,还要研究进一 步改善凝结水精处理的运行条件,提高凝结水精处 理的出水水质[29-30]。 为了严格控制给水电导率,锅炉应用给水加氧 处理的机组必须配置全流量凝结水精处理设备。凝 结水精处理设备的运行条件和出水品质的好坏,是 锅炉给水加氧处理是否能正常进行的重要前提条 件,直流炉要求给水的氢电导要小于0.15μS/cm, 凝结水精处理必须保证出水的氢电导小于0.10 μS/cm。汽包炉要求给水的氢电导要小于0.10μS/ cm,因而凝结水精处理必须保证出水的氢电导小于 0.075μS/cm [30]。 5 冷却水系统阻垢缓蚀与节能技术 在火电厂的运行中,凝汽器循环冷却水系统是 重要的组成部分。冷却水通过凝汽器吸收热量,水 温提高,经冷却塔同空气接触,蒸发散出热量,冷却 后在系统中循环使用。循环冷却水系统在运行过程 中,由于水温升高、浓缩倍率提高、原水污染等原因, 极易产生系统的结垢、腐蚀以及微生物滋生等问题, 严重影响了系统的正常运行。为了抑制或消除上述 问题,通常需对循环冷却水进行处理,处理方法主要 有化学法和物理法两种。 (1)冷却水的绿色化学法处理 化学法处理即 采用阻垢缓蚀剂、杀生剂等降低或消除冷却水系统 的结垢、腐蚀以及微生物滋生等问题。阻垢剂的发 展经历了从最初的天然有机物,到无机聚磷酸盐,直 至现在的全有机配方聚合物的过程。目前循环冷却 ·516· 葛红花等:电厂热力设备防腐蚀技术研究进展 水系统中常用的阻垢剂类型有:聚磷酸盐、有机膦 酸、膦羧酸、聚羧酸、有机磷酸脂、天然分散剂等。随 着全球环境问题的日益严重,绿色化学逐渐兴起,阻 垢剂也正在向无毒无害的无磷、低磷、新型高效的环 境友好型绿色阻垢剂的方向发展[31],一些阻垢剂还 兼具缓蚀性能,如聚天冬氨酸和聚环氧琥珀酸是目 前最受关注的绿色阻垢缓蚀剂[32-33]。 针对近年来铜管凝汽器腐蚀日益严重的现状, 徐群杰等[34]研究开发了以钨酸盐与聚天冬氨酸为 主的阻垢缓蚀剂,该药剂对黄铜和白铜的缓蚀效率 均超过90%。 针对目前我国火力发电厂凝汽器用不锈钢管替 代铜合金管的趋势,作者等研究了适合不锈钢管凝 汽器的水质稳定剂。不少电厂在采用不锈钢管凝汽 器后,仍采用铜管凝汽器的水质稳定剂,由于铜合金 与不锈钢的耐蚀机理有所不同,铜合金管凝汽器的 水质稳定剂并不一定适合于不锈钢管凝汽器,特别 是吸附类的铜合金缓蚀剂反而会促进不锈钢的腐 蚀。因此研究适用于不锈钢管凝汽器的水质稳定剂 非常有必要。不锈钢为钝化型金属,其耐蚀性能与 钝化膜的稳定性有很大关系。不锈钢在冷却水中的 腐蚀主要表现为点蚀,冷却水对不锈钢的侵蚀性与 冷却水中的氯离子和含氧酸根离子浓度的比值有 关。而冷却水结垢现象的发生必然将降低含氧酸根 离子浓度,导致冷却水对不锈钢侵蚀性的增大[35]。 研究发现,对某电厂的冷却水系统,不锈钢在原水中 不出现点蚀,但在浓缩过程中,由于缓蚀性的含氧酸 根离子浓度因沉积而下降,冷却水的侵蚀性增大。 如果冷却水中氯离子浓度和含氧酸根离子浓度的比 值保持相对稳定,不随冷却水的浓缩而变化,则冷却 水对不锈钢的侵蚀性将不随浓缩倍数的提高而增 大。因此,对该厂不锈钢凝汽器可以将水质稳定剂 的阻垢和缓蚀作用结合起来考虑,即可以采用络合 增溶类的阻垢剂,这类阻垢剂在冷却水中一方面可 增大成垢盐类的溶解度,防止垢类的沉积;另一方面 通过阻垢作用可以保持冷却水中氯离子浓度和含氧 酸根离子浓度的比值,防止不锈钢的点蚀。据此复 配了3种适合不锈钢管凝汽器水质稳定剂,实验测 定和现场应用均表明其具有优良的阻垢性能和对不 锈钢的缓蚀性能[36-37]。通过水质 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、扫描电镜和 红外光谱研究了水质稳定剂的作用机理,复配的水 质稳定剂通过络合增溶作用增大溶液中钙离子浓 度,从而防止碳酸钙垢等的析出,并且通过稳定溶液 中氯离子和缓蚀性含氧酸根离子浓度比值,防止不 锈钢点蚀;通过SEM、XRD、IR等分析手段测试了 几种药剂对碳酸钙结晶过程的影响,发现当水样中 不含有复合药剂时,碳酸钙晶体从过饱和溶液中析 出时形成了致密的方解石结构;水样中加入复合药 剂后,药剂可以促使碳酸钙晶型发生转化,生成了片 状、多孔性的六方方解石,从而使硬垢变软。 (2)冷却水的物理法处理 冷却水的物理处理 方法包括磁场水处理技术、ECOGEM电气石防垢、 静电水处理技术、脉冲射电水处理技术、超声波水处 理技术等,目前研究和应用较多的为磁场水处理技 术。磁场水处理技术又分为永磁场水处理技术、高 频电磁场水处理技术、低频高梯度磁场处理技术和 变频电磁场水处理技术。目前市场上可见到的磁处 理设备有各种各样的类型。常见的永磁体水处理设 备主要是采用强磁性材料产生几百高斯到上万高斯 的磁场,永磁场水处理技术最大的优点是不需要耗 电,设备结构也比较简单,加工制造起来也相对比较 容易,而其缺点是磁场强度较小,除垢效果受水质的 影响很大,并且会受到地磁场的影响,而且对于高硬 度、大流量水系统的处理效果较差。高频电磁场水 处理技术是在静电阻垢基础上发展起来的一种新型 的物理水处理技术,高频电磁场水处理设备一般由 高频发生器和水处理器两大部分组成,其最大优点 是利用了高频电磁场中电场能与磁场能共存这一特 性,显著提高了正、负离子相互碰撞的机率。相对于 永磁场水处理设备而言,高频电磁场水处理设备,更 适用于高流量、高硬度的循环水系统。低频高梯度 磁场除垢器,一般是通过把铜线绕制在螺线管上,并 在螺线管内放入导磁率很高的导磁钢毛,将线圈两 端接上低频电源产生低频高梯度磁场。变频电磁水 处理技术是利用直流脉冲或是交变磁场进行水处理 的一项新技术,即将变频技术应用于水处理过程,并 通过微电脑自动实现变频、移频、扫频控制。将导线 绕在热交换器的进口管上,并将导线两端接在变频 磁场除垢仪的两个输出端,除垢仪会输出交变的电 流通过螺线管,从而在管道内产生交变的变频脉冲 磁场,这种技术将变频技术应用于水处理过程,并可 以通过微电脑自动实现变频、移频、扫频控制。该技 术应用起来灵活方便,同时也具备杀菌、灭藻、除锈、 和防腐蚀等多重功能[38-39]。 关于电磁场的阻垢除垢作用,一般认为是由于 成垢离子和粒子同一定频率的磁场发生共震,相互 ·616· 葛红花等:电厂热力设备防腐蚀技术研究进展 碰撞,加快成核速度,让成垢离子迅速生成小于20 μm的文石和球霰石晶体。因文石和球霰石晶体表 面存在的能量被交变磁场提供的能量抵消,并带有 相同电荷,所以晶体不会继续长成大于150μm的 碳酸钙晶体,成为不附着的软泥[40]。有关磁处理对 金属腐蚀过程影响的研究不是很多,有人认为磁处 理可以促进金属表面生成致密的Fe3O4,而不是疏 松的Fe2O3,从而起到对金属的保护作用[42]。作者 通过实验发现,在磁处理时间较短时,磁处理对碳钢 的腐蚀起到了一定的减缓作用,但随着磁处理时间 的延长,缓蚀作用消失,磁处理反而促进了碳钢的腐 蚀。通过对水样的分析发现,在某些条件下磁处理 可以降低水溶液的pH值,并增大溶液中的溶解氧 量,显然模拟水pH值的降低和溶解氧浓度的增大 均可以促进碳钢电极的腐蚀。因此,如何设定合理 的磁处理参数,最大限度地发挥磁处理对冷却水系 统的阻垢和缓蚀作用,是磁处理得到广泛应用的 关键。 6 烟气脱硫设备腐蚀与控制 我国是一个能源消费大国,并且随着经济的进 一步发展,能源消费会持续增长。我国是一个能源 结构以燃煤为主的国家,在相当长时间内,煤炭发电 仍将是我国获取能源的主要手段。发电时,煤炭燃 烧将产生大量的SO2,SO2与空气中的O3、NO2等 发生光化学反应,迅速转化为SO3,遇到水蒸气形成 腐蚀和刺激性较强的硫酸,随雨水降落到地面,形成 “酸雨”,造成环境污染。由于煤炭发电将不可避免 地造成环境污染,因此对于SO2 的防治势在必行。 目前国内外较为有效的脱硫手段是燃煤后烟气脱硫 (FlueGasDesulfurization简称“FGD”)技术。而采 用湿式石灰石/石膏法是当今世界上应用最为普遍、 技术最为成熟的脱硫技术。 湿法FGD系统主要由石灰石浆液制备系统、烟 气系统、SO2吸收系统、石膏脱水系统、工艺补给水 系统和废水处理系统等组成。烟气系统主要包括烟 道、增压风机和烟气换热器等。SO2吸收系统包括 吸收塔、浆液喷淋装置、吸收塔搅拌器、吸收塔浆液 循环泵及浆液循环管道。在吸收塔内烟气中的SO2 气体被喷淋浆液中的石灰石颗粒吸收而脱除。烟道 和吸收塔是发生腐蚀的主要场所。根据腐蚀特性不 同,可划分为五个主要的腐蚀区,即原烟气腐蚀区、 温烟气腐蚀区、入口烟道干湿界面腐蚀区、吸收塔内 腐蚀区和净烟气腐蚀区。 设备腐蚀不仅严重影响系统的稳定运行,而且 增加了维修和运行费用,因此解决FGD系统的腐蚀 成为保证FGD稳定运行的关键,对防腐蚀提出了比 一般化工过程更高的要求。由于整体采用耐蚀金属 材料价格昂贵或性能达不到要求,因此,以碳钢为基 体,采用相对便宜的非金属耐蚀材料作衬里,是烟气 脱硫系统防腐蚀的一种重要手段,也是目前的通用 方法。FGD系统的防腐蚀内衬被业内人士喻为“脱 硫生命线”。实践证明,有效的防腐蚀技术和工艺是 烟气脱硫装置正常运行的重要保证。 脱硫系统最常用的衬里是橡胶衬里和玻璃鳞片 衬里。橡胶衬里可以长期有效地适应烟气脱硫的腐 蚀环境,一般用于温度小于70℃的区域。玻璃鳞片 衬里技术是20世纪70年代末80年代初在树脂涂 层基础上发展起来的,目前这种技术已成为FGD防 腐的首选技术,其使用性能良好,有的已安全使用 100000h以上。玻璃鳞片衬里具有优良的抗渗透 性,结合良好的机械强度,高的耐蚀性能和耐高温性 能。一般用于温度大于70℃的区域如吸收塔、烟道 等温度较高、容易产生磨损的部位[43]。目前电厂脱 硫系统中出现的腐蚀问题主要集中在因玻璃鳞片涂 料的磨损、脱落而造成的对碳钢基体的大面积腐蚀, 因此提高玻璃鳞片涂料的综合性能,开发适用于已 运行脱硫设备腐蚀修复的高性能带锈涂料有重要意 义。另外烟气经过脱硫后,烟气中的二氧化硫的含 量大大减少,而洗涤的方法对除去烟气中少量的三 氧化硫效果并不好,因此仍然残留近10%的二氧化 硫和三氧化硫。由于经湿法脱硫,烟气湿度增加、温 度降低,烟气极易在烟囱的内壁结露,烟气中残余的 三氧化硫溶解后,形成腐蚀性很强的稀硫酸液,使烟 囱内壁的腐蚀加剧。据介绍美国的784涂料是一种 适用脱硫后的烟囱防腐蚀的长效特种涂料,它是由 改性环氧基聚合物组成的一种极高交联密度的防腐 蚀材料,具有优越的耐蚀性,耐温度冲击,高韧性,优 异抗渗性,超耐磨等众多优点,可以胜任脱硫烟囱所 处的苛刻环境。 另外,许多学者积极开发适合脱硫系统环境的 耐蚀材料,如C276、C926等镍基合金,采用双相钢 或超级双相不锈钢等[44]。 7 结 语 随着电力工业的发展,高参数、大容量机组不断 ·716· 葛红花等:电厂热力设备防腐蚀技术研究进展 涌现,对热力设备的腐蚀控制提出了更高的要求。 在广大科技工作者的努力下,出现了各种有效的腐 蚀控制方法,以上介绍的是其中的一部分。一种新 的防腐蚀技术的有效应用,需要一线技术人员和研 究人员的分工合作和密切配合。希望通过大家的共 同努力,不断提升国内电厂热力设备的腐蚀控制 水平。 参考文献: [1] 杨厚君,李正刚,李朝志,等.DG1025锅炉高温再热器 高温腐蚀原因分析与防止措施[J].中国电机工程学 报,2003,23(11):211-214. [2] 赵 虹,魏 勇.燃煤锅炉水冷壁烟侧高温腐蚀的机理及 影响因素[J].动力工程,2002,22(2):1700-1704. [3] 刘 洪,唐军生.锅炉水冷壁高温腐蚀与预防[J].广西 电力,2008(3):21-23,37. [4] MayoralM,AndresJM,BeizunceJ,etal.Studyof sulphidationandchlorinationoxidizedSS310andplas masprayedNiCrcoatingsassimulationofhotcorro sioninfoulingandslaggingincombustion[J].Corro sionScience,2006,48(6):1319-1336. [5] 李瑞欣.电弧喷涂在电厂锅炉水冷壁防护的应用研究 [J].中国电力,2002(12):70-72. [6] SidhuBS,PrakashS.DegradationbehaviorofNi3Al plasmasprayedboilertubesteelsinanenergygenera tionsystem[J].JournalofMaterialsEngineeringand Performance,2005,14(3):356-362. [7] SidhuTS,PrakashS,AgrawalRD.Hotcorrosion studiesofHVOFNiCrBSiandStellite6coatingsona Nibasedsuperalloyinanactualindustrialenvironment ofacoalfiredboiler[J].Surface&CoatingsTechnol ogy,2006,201:1602-1612. [8] TaoK,ZhouX,CuiHua,etal.Preparationandprop ertiesofananostructuredNiCrCalloycoatingforboil ertubesprotection[J].MaterialsTransactions,2008, 49(9):2159-2162. [9] 龚洵洁主编.热力设备的腐蚀与防护[M].北京:中国 电力出版社,1998. [10] FilippovGA,MartynovaOI,KukushkinAN,etal. Preservationoftheequipmentofthermalandnuclear powerstationsbymeansoffilmformingamines[J]. ThermalEngineering,1999,46(4):307-311. [11] GeHonghua,ZhouGuoding,LiaoQiangqiang,et al.Astudyofanticorrosionbehaviorofoctadecylam inetreatedironsamples[J].AppliedSurfaceScience, 2000,156:39-46. [12] 葛红花,廖强强,周国定.十八烷基胺在铁上成膜结 构和耐腐蚀性研究[J].物理化学学报,2000,16(9): 860-864. [13] 葛红花,廖强强,周国定.发电厂停炉保护用十八烷 基胺的成膜研究[J].腐蚀与防护,1999,20(3):118 -120,134. [14] DubrovskiiIY.Distributionofoctadecylamineand itsthermolysisproduct(ammonia)betweenboiling waterandsteam[J].TransactionofMoscowPower EngineeringInstitute,1981,530:162-166. [15] MarugameK.第四届中日发电水处理学术讨论会论 文集[C]//日本东京,1995:10. [16] 间宫富士雄.缓蚀剂及其应用技术[M].高继轩等 译,北京:国防工业出版社,1984,11. [17] KeithM.Theuseofaminesinsteamcondensatere turnlines[J].AntiCorrosMethodsMater,1987,34 (4):6. [18] 李 瑛,林海潮,曹楚南.有机胺分子间作用方式与其 缓蚀行为关系研究[C]//中国腐蚀与防护学会缓蚀 剂专业委员会主编,第十届全国缓蚀剂学术讨论会论 文集,武汉:华中理工大学出版社,1997:8-11. [19] LiaoQiangqiang,GeHonghua,ZhouGuoding.Use ofoctadecylamineforshutdownprotectionatpower plants[J].MaterialPerformance,2008,47(1):58- 62. [20] 葛红花,吴一平,周国定,等.十八胺处理在电厂停用 保护中的应用[J].腐蚀与防护,2001,22(11):468- 470,474. [21] 谢学军,晏 敏,胡明玉,等.发电机内冷水处理方式探 讨[J].腐蚀科学与防护技术,2006,18(4):273- 277. [22] 徐 锐,吴三毛,侯凤生,等.大型发电机内冷却水微碱 性循环处理技术的开发与应用[J].热力发电,2005 (1):45-47. [23] GrayRF,MontgomeryL,NelsonR,etal.Designing thecoolingsystemsfortheworld′smostpowerful turbogenerator[C]//Olkiluotounit3PowerEngi neeringSocietyGeneralMeeting,2006,IEEE. [24] 王 礼,赵保卫,柳成亮,等.双水内冷发电机内冷水水 质处理技术研究与应用[J].电力学报,2005,20(3): 250-255. [25] 刘友智,孟晓丽,刘会雪,等.锅炉(给)水脱氧技术进 展[J].腐蚀科学与防护技术,2007,19(6):432- 434. [26] BiserD,EllisJ,CliftonD.Oxygenatedfeedwater treatmentprovesworth[J].Power,1994,138(10):80 -83. [27] AspdenJD,DedekindI,MaughanEV,etal.Some aspectsofcombinedoxygenatedtreatment[J].VGB ·816· 葛红花等:电厂热力设备防腐蚀技术研究进展 书书书 涌现,对热力设备的腐蚀控制提出了更高的要求。 在广大科技工作者的努力下,出现了各种有效的腐 蚀控制方法,以上介绍的是其中的一部分。一种新 的防腐蚀技术的有效应用,需要一线技术人员和研 究人员的分工合作和密切配合。希望通过大家的共 同努力,不断提升国内电厂热力设备的腐蚀控制 水平。 参考文献: [1] 杨厚君,李正刚,李朝志,等.DG1025锅炉高温再热器 高温腐蚀原因分析与防止措施[J].中国电机工程学 报,2003,23(11):211-214. [2] 赵 虹,魏 勇.燃煤锅炉水冷壁烟侧高温腐蚀的机理及 影响因素[J].动力工程,2002,22(2):1700-1704. [3] 刘 洪,唐军生.锅炉水冷壁高温腐蚀与预防[J].广西 电力,2008(3):21-23,37. [4] MayoralM,AndresJM,BeizunceJ,etal.Studyof sulphidationandchlorinationoxidizedSS310andplas masprayedNiCrcoatingsassimulationofhotcorro sioninfoulingandslaggingincombustion[J].Corro sionScience,2006,48(6):1319-1336. [5] 李瑞欣.电弧喷涂在电厂锅炉水冷壁防护的应用研究 [J].中国电力,2002(12):70-72. [6] SidhuBS,PrakashS.DegradationbehaviorofNi3Al plasmasprayedboilertubesteelsinanenergygenera tionsystem[J].JournalofMaterialsEngineeringand Performance,2005,14(3):356-362. [7] SidhuTS,PrakashS,AgrawalRD.Hotcorrosion studiesofHVOFNiCrBSiandStellite6coatingsona Nibasedsuperalloyinanactualindustrialenvironment ofacoalfiredboiler[J].Surface&CoatingsTechnol ogy,2006,201:1602-1612. [8] TaoK,ZhouX,CuiHua,etal.Preparationandprop ertiesofananostructuredNiCrCalloycoatingforboil ertubesprotection[J].MaterialsTransactions,2008, 49(9):2159-2162. [9] 龚洵洁主编.热力设备的腐蚀与防护[M].北京:中国 电力出版社,1998. [10] FilippovGA,MartynovaOI,KukushkinAN,etal. Preservationoftheequipmentofthermalandnuclear powerstationsbymeansoffilmformingamines[J]. ThermalEngineering,1999,46(4):307-311. [11] GeHonghua,ZhouGuoding,LiaoQiangqiang,et al.Astudyofanticorrosionbehaviorofoctadecylam inetreatedironsamples[J].AppliedSurfaceScience, 2000,156:39-46. [12] 葛红花,廖强强,周国定.十八烷基胺在铁上成膜结 构和耐腐蚀性研究[J].物理化学学报,2000,16(9): 860-864. [13] 葛红花,廖强强,周国定.发电厂停炉保护用十八烷 基胺的成膜研究[J].腐蚀与防护,1999,20(3):118 -120,134. [14] DubrovskiiIY.Distributionofoctadecylamineand itsthermolysisproduct(ammonia)betweenboiling waterandsteam[J].TransactionofMoscowPower EngineeringInstitute,1981,530:162-166. [15] MarugameK.第四届中日发电水处理学术讨论会论 文集[C]//日本东京,1995:10. [16] 间宫富士雄.缓蚀剂及其应用技术[M].高继轩等 译,北京:国防工业出版社,1984,11. [17] KeithM.Theuseofaminesinsteamcondensatere turnlines[J].AntiCorrosMethodsMater,1987,34 (4):6. [18] 李 瑛,林海潮,曹楚南.有机胺分子间作用方式与其 缓蚀行为关系研究[C]//中国腐蚀与防护学会缓蚀 剂专业委员会主编,第十届全国缓蚀剂学术讨论会论 文集,武汉:华中理工大学出版社,1997:8-11. [19] LiaoQiangqiang,GeHonghua,ZhouGuoding.Use ofoctadecylamineforshutdownprotectionatpower plants[J].MaterialPerformance,2008,47(1):58- 62. [20] 葛红花,吴一平,周国定,等.十八胺处理在电厂停用 保护中的应用[J].腐蚀与防护,2001,22(11):468- 470,474. [21] 谢学军,晏 敏,胡明玉,等.发电机内冷水处理方式探 讨[J].腐蚀科学与防护技术,2006,18(4):273- 277. [22] 徐 锐,吴三毛,侯凤生,等.大型发电机内冷却水微碱 性循环处理技术的开发与应用[J].热力发电,2005 (1):45-47. [23] GrayRF,MontgomeryL,NelsonR,etal.Designing thecoolingsystemsfortheworld′smostpowerful turbogenerator[C]//Olkiluotounit3PowerEngi neeringSocietyGeneralMeeting,2006,IEEE. [24] 王 礼,赵保卫,柳成亮,等.双水内冷发电机内冷水水 质处理技术研究与应用[J].电力学报,2005,20(3): 250-255. [25] 刘友智,孟晓丽,刘会雪,等.锅炉(给)水脱氧技术进 展[J].腐蚀科学与防护技术,2007,19(6):432- 434. [26] BiserD,EllisJ,CliftonD.Oxygenatedfeedwater treatmentprovesworth[J].Power,1994,138(10):80 -83. [27] AspdenJD,DedekindI,MaughanEV,etal.Some aspectsofcombinedoxygenatedtreatment[J].VGB ·816· 葛红花等:电厂热力设备防腐蚀技术研究进展 PowerTech,2002,82(7):64-70. [28] BueckerB.Watertreatment:Thecontinuingbattle againstFAC[J].PowerEngineering,2002,106(9): 32-34. [29] KritzerP.Corrosioninhightemperatureandsuper criticalwateranda
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