绥中电厂#2机组于2002年4月11日-5月4日进行了投产后的第二次小修,在小修割管检查时发现,水冷壁管向火侧结垢量达到209.8g/m2,结垢速率为133.6g/m2,并出现了腐蚀坑点,属三类设备。对于一个25.01Mpa、800MW,超临界直流机组,在运行不到二年的时间里出现这种情况,应引起各级领导的高度重视。现将腐蚀、结垢的原因分析如下:
1 省煤器、水冷壁管结垢量情况对比表(最高值/平均值)
小修时间 水冷壁 结垢量g/m2 省煤器 结垢量g/m2 结垢速率 g/m2.a 运行时间 h 停备时间 h
3月 113.8/95.35 83.3/82.15 313.5/262.7 645.17 2534.13
4月 209.8/186.25 180.7/152.86 133.6/118.6 8007.3 622
从表上看出,试运和投产初期管内情况不好,水冷壁结垢速率较大。但在第一次小修到第二次小修期间,结垢量虽然增长了近1倍,但结垢速率却大大下降,证明移交生产后化学监督工作还是有成绩的。
2 水冷壁腐蚀、结垢原因分析
绥中电厂#2机组2000年8月5日酸洗结束,8月19日正式点火冲转。#2炉酸洗后进行了钝化,使金属表面形成了稳定的保护膜(化学清洗完毕到点火一般不超过20d,如超,应采取防锈蚀保护)。因此这段时间水汽系统的金属表面不会遭到腐蚀。
2000年10月12日开始调试,从10月22日“168”调试结束后,到2001年3月小修,这期间只运行了645.17小时,停备2532.13小时,启停2次,停炉采用常规的带压放水,余热烘干法保护。由于调试后停炉时间较长,又没有采用有效的保护措施,致使锅炉水汽侧的金属表面发生了严重的溶解氧腐蚀。因为高参数机组水汽系统结构复杂,很难将水完全放掉,所以内部湿度较大,金属表面会形成水膜。这时进入水汽系统内大量空气中的氧便溶解在水膜中,使金属遭到腐蚀。
氧腐蚀是一种电化学腐蚀,铁和氧形成两个电极,组成腐蚀原电池。因为铁的电极电位总比氧的电极电位低,所以铁是阳极,遭到腐蚀。特征是在发生氧腐蚀的表面会形成许多直径不等的小鼓包,次层是黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。
停用腐蚀的危害性是非常大的,一方面,它会在短期内使停用设备金属表面遭到大面积腐蚀。另一方面,由于停用腐蚀使金属表面产生沉积物及造成金属表面粗糙状态,使机组启动和运行时,给水铁含量增大。不但加剧了炉管内铁垢的形成,也加剧了热力设备运行时的腐蚀。
绥中电厂在投产初期,由于没有执行启动阶段的水汽质量控制标准,致使给水中Fe、SiO2含量严重超标。使大量Fe的腐蚀产物随给水带入炉内,沉积到省煤器、水冷壁管上,形成铁垢。查当时化验班记录的2001年1月2日和1月31日的二次机组启动的化验记录,
2001.1.2启动:启动时给水Fe 2125μg/l
冲转时给水Fe 829μg/l
并网时给水Fe 729μg/l
500MW时,给水Fe 1258μg/l,直运行10小时后才合格。
2002.1.31启动: 并网时给水Fe 422μg/l;凝结水Fe 968μg/l;并网后,精处理由于滤网堵塞,停运36小时检修,此时凝结水Fe 1214.7μg/l;给水Fe 1258μg/l;主蒸汽Fe 24μg/l。
由于金属表面与铁垢之间的电位差异,从而引起金属的局部腐蚀,而且这种腐蚀一般是坑蚀,主要发生在水冷壁管有沉积物的下面,热负荷较高的位置。如喷燃器附近,炉管的向火侧等处,所以非常容易造成金属穿孔或超温爆管。
尽管铜铁的高价氧化物对钢铁会产生腐蚀,但腐蚀作用是有限的,但有氧补充时,该腐蚀将会继续进行并加重。
绥中电厂第一次小修结束,到第二次小修之前, 运行时间比较长是8007.3小时,停备622小时。如果在这一年时间里水汽质量全部合格(特别是凝结水、给水溶解氧)。腐蚀会得到抑制,结垢也会增长很慢。但恰恰相反,绥中电厂#2机投产后凝结水溶解氧合格率为0,溶解氧含量基本在100μg/l左右。给水溶解氧的合格率也很低在80%左右。由于氧的补充,使省煤器、水冷壁的腐蚀在正常运行中也在继续进行。
更为严重的是2000年8月棗10月#2机凝汽器因冲击腐蚀造成频繁漏泄,Na离子高达1610μg/l;DD为26.64μs/cm;YD为6μmol/l;因冷却水是海水,会使给水pH迅速下降,发生垢下酸性腐蚀。
本次小修检查水冷壁管内壁,垢表面有一些直径不等的小型鼓包,鼓包表层为黑色,次层是黑色粉末状腐蚀坑点,管样清洗后露出一条明显的条形溃疡状腐蚀带,带上布满了针眼状腐蚀坑,为典型的氧腐蚀加垢下腐蚀特征。
总而言之,绥中电厂由于在试运和投产前期停炉防腐蚀不当,造成水汽管道腐蚀。又因不严格执行启动阶段的水汽质量控制标准,使大量的腐蚀产物转入水中,造成受热面结垢。又由于运行中凝结水溶解氧不合格,结垢又促进了垢下腐蚀,加之凝汽器漏泄,造成了腐蚀和结垢的恶性循环。
这次小修不但水冷壁管结垢量增加,而且出现了带状腐蚀坑,最深的以达到1mm厚,足以证明现在的水质促进和加重了垢下腐蚀。如果在继续下去,不仅缩短设备的使用年限,造成经济损失,而且还会导致水冷壁爆管的事故发生。
3 存在的问题
绥中电厂正式移交生产后,完善了化学监督机构、制定各种标准、制度和人员培训工作。加强了设备改造力度,更换了大部分俄供仪表,使化学在线仪表的配装率、投入率、准确率基本上达到98%以上。更换内漏的阀门,改造精处理再生罐的配水装置。#1、#2机凝汽器进行了胶封堵漏工作,基本上保证了安全生产。
存在的主要问题:
1)凝结水溶解氧,从投产到现在一直不合格。
2)加氨自动装置投不上,人工控制滞后量较大。
4 解决办法:
必须执行GB/12145棗1999《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》标准;DL/561棗1995《火力发电厂水汽化学监督导则》,化学监督网要发挥监督作用。
严格按启动阶段的水汽质量标准,控制启动后的水汽质量,不合格严禁升压、带负荷。
机组停备时间超过15天,应采用新的防腐技术。防止停用期间腐蚀。
彻底解决凝汽器溶解氧不合格问题。
投入自动加氨装置,保证给水pH的合格率。
严密监视#2机水冷壁结垢量的增长速度,在必要的时间安排化学清洗。
建议#2炉化学清洗后,在进行加氧联合处理。