600MW超臨界機組過熱器、再熱器化學清洗

摘 要：國內某600MW超臨界機組過熱器及再熱器因氧化皮脫落發生爆管，為了消除氧化皮脫落給機組帶來的風險，對其進行了化學清洗。化學清洗范圍包括省煤器、水冷壁、啟動分離器、頂棚和包墻過熱器、分隔屏過熱器、后屏過熱器、末級過熱器及末級再熱器；化學清洗采用有機復合酸清洗工藝，選用大流量高揚程清洗泵，避免了清洗中出現氣塞和堵管，通過分段差別化清洗保證了每個清洗部位清洗干凈且沒有出現過洗現象。工程實踐證明，化學清洗可以快速、徹底地解決過熱器、再熱器氧化皮問題。

關鍵詞：超臨界；過熱器；再熱器；化學清洗

國內某電廠600MW超臨界機組投產不足4年，過熱器及再熱器發生爆管，對爆管位置檢查發現彎頭處沉積有大量氧化皮，對分隔屏過熱器和后屏過熱器割管檢查也發現有氧化皮脫落現象，但是末級過熱器和末級再熱器脫落最為嚴重。通過割管對彎頭處沉積的氧化皮進行清理，機組運行一段時間再次因為氧化皮脫落引起爆管，嚴重影響了機組的安全性、經濟性[1]。為了徹底清除氧化皮，特進行了化學清洗。

1 小型試驗部分

1.1 垢量的測定

割取水冷壁、末級過熱器、末級再熱器不同材質的管樣，按照《火力發電廠鍋爐化學清洗導則》（DL/T 794-2012）中的方法測定垢量，結果見表1。

由于管樣在割取和運輸過程中大量氧化皮發生脫落，末級過熱器和末級再熱器真實垢量遠大于所測定值，本次試驗值僅作為參考，實際化學清洗時要對清洗工藝參數實時調整。

1.2 垢的成分分析

將末級再熱器及末級過熱器管樣內表面垢物刮取約1.0g左右，混勻研細后，采用能譜分析（EDS）其成份，定量說明垢的成份，能譜分析（EDS）結果見表2，由此可知，末級過熱器和末級再熱器內表面垢物成份主要為Fe、Cr的氧化物。

1.3 清洗試驗

因水冷壁垢量較小，且垢較易溶解，故本次動態模擬試驗不選擇水冷壁管樣，只選擇末級過熱器和末級再熱器管樣。將垢量試驗剩下的管樣安裝在動態模擬平臺上，根據實際清洗的工況設定清洗參數，詳見表3。

動態模擬試驗結果表明：采用6%復合酸+0.5%N-106緩蝕劑+0.3%助溶劑N-101A+0.2%助溶劑N-101B+適量還原劑+適量消泡劑清洗，末級再熱器清洗3次共62.5小時，管樣已清洗干凈，除垢率95%以上；末級過熱器清洗3次共77小時，管樣已清洗干凈，除垢率95%以上。動態模擬試驗每次清洗的腐蝕速率及腐蝕總量如表4所示，均符合《火力發電廠鍋爐化學清洗導則》（DL/T794-2012）的相關規定，能滿足該清洗的技術要求。

2 工程部分

2.1 化學清洗范圍

包括省煤器、水冷壁系統、啟動分離器、頂棚和包墻過熱器、分隔屏過熱器、后屏過熱器、末級過熱器及末級再熱器。

2.2 化學清洗系統設計與安裝

根據清洗各部位垢量的差異，設計了分段差別化清洗流程，垢量較大的末級過熱器及末級再熱器可以單獨清洗。由于過熱器和再熱器的通流面積很大（詳見表5），為了滿足清洗時對流速的要求，選用了2臺2300t/h和2臺1000t/h的大流量高揚程清洗泵，清洗時不僅可實現各清洗部位不小于0.5m/s的清洗流速[3]，也可實現對通流面積最大的末級再熱器沖洗時1.0m/s的流速。

主系統全部使用DN600PN2.5的焊接閘閥，比清洗泵揚程高一等級，清洗臨時系統管道全部氬弧焊打底后焊接，并在清洗系統與正式系統連接處設置濾網，避免過熱器、再熱器系統引入雜質[4]。

2.3 化學清洗結果

整個清洗工作一共分了五個階段，第一、二階段末級過熱器單獨清洗，第三階段為分隔屏過熱器、后屏過熱器和末級過熱器先清洗，在結束前和垢量很小的水冷壁、省煤器一起清洗，第四、五階段末級再熱器單獨清洗。清洗后統計，末級過熱器清洗約51.25小時；頂棚和包墻過熱器、分隔屏過熱器和后屏過熱器清洗約25.5小時；水冷壁及省煤器的清洗約14.5小時；末級再熱器清洗約42小時。

2.3.1 化學清洗腐蝕速率及腐蝕總量

每個清洗階段都在系統內懸掛了和清洗部位材質相對應材質的腐蝕指示片，平均腐蝕速度均小于8g/（m2·h），腐蝕總量均小于80g/m2。

2.3.2 除垢率

在線監測的末級過熱器監視管段、末級再熱器監視管段及清洗后的割管檢查，管內的垢已清洗干凈，除垢率大于95%。

本次化學清洗溶解鐵垢（以Fe3O4計）共計12716.2公斤。其中：

第一、二次清洗溶解鐵垢的量為：

150×（8288+3500）×10-3×1.38=2440.12公斤（其中：150為末級過熱器清洗水溶積，8288和3500為兩次清洗最終全鐵量）

第三次清洗溶解鐵垢的量為：

243.4×3864×10-3×1.38=1297.89公斤

463.7×8512×10-3×1.38=5446.88公斤；（其中：243.4為過熱器清洗水溶積，3864為最終全鐵量；463.7為鍋爐和過熱器清洗水溶積，8512為清洗最終全鐵量）

第四、五次清洗溶解鐵垢的量為：

370×（5544+1372）×10-3×1.38=3531.31公斤；（其中：370為末級再熱器清洗水溶積，5544和1372為兩次清洗最終全鐵量）

化學清洗后割管檢查，管內的垢已清洗干凈，無殘留氧化物和焊渣，無明顯金屬粗晶析出的過洗現象，并形成了完整的鈍化膜，無二次銹蝕和點蝕。

2.3.4 金相實驗

化學清洗后割取過熱器和再熱器中T91、T23、TP347H、12Cr1MoVG共4種材質的管樣做金相實驗，，未出現晶間腐蝕。

3 結束語

采用有機復合酸清洗工藝，除垢干凈，腐蝕速率小，無點蝕，無晶間腐蝕，無過洗現象；此工藝方以溶解垢為主，部分難溶物以顆粒形式懸浮于清洗液中，輔之以大流量高揚程清洗泵，有效地避免清洗過程中氣塞和堵管的發生；整個清洗過程未出現因氧化皮沉積而堵管；根據垢量大小差別化清洗，既實現末級過熱器、末級再熱器等特別難洗部位清洗干凈，又避免了其他垢量小的部位長時間清洗而發生過洗；機組啟動運行后過熱器再熱器壁溫差恢復正常值；實踐表明化學清洗對于解決過熱器、再熱器氧化皮問題是行之有效的。

參考文獻

[1]馮偉忠.超超臨界機組蒸汽氧化及固體顆粒侵蝕的綜合防治[J].中國電力，2007，40（1）：69-72.

[2]杜越，趙建祖，衛攀麗，等.亞臨界及超臨界機組鍋爐過熱器清洗緩蝕劑的應用[J].腐蝕與防護，2014，35（2）：23-27.

[3]喻亞非，鍋爐化學清洗[M].北京：中國電力出版社，2013：105-106.

[4]DL/T794-2012.火力發電廠鍋爐化學清洗導則[S].