LGGH系統(tǒng)再加熱器腐蝕原因分析及預(yù)防措施

張海輝

摘 要：以LGGH系統(tǒng)再加熱器在某廠的實(shí)際使用情況為基礎(chǔ)，結(jié)合往日的工作經(jīng)驗(yàn)以及LGGH系統(tǒng)再加熱器的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)再加熱器產(chǎn)生腐蝕的因素以及如何預(yù)防腐蝕、如何規(guī)避腐蝕進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：LGGH；再加熱器；腐蝕；措施

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

某電廠于2015年建設(shè)二臺(tái)660MW超超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組。汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)：N660-25.00/600/600。鍋爐為上海鍋爐廠的超超臨界參數(shù)、直流爐。鍋爐出口蒸汽參數(shù)為26.25MPa（a）/605/603℃，對(duì)應(yīng)汽機(jī)的入口參數(shù)25.0MPa（a）/600/600℃。LGGH系統(tǒng)是福建龍凈公司自主研發(fā)、生產(chǎn)、安裝、調(diào)試的煙氣余熱再利用系統(tǒng)。其再加熱器的性能良好，并且符合該電廠的需求。但是在引用設(shè)備后，發(fā)現(xiàn)設(shè)備在日常運(yùn)行中出現(xiàn)腐蝕的表征特點(diǎn)，組織專業(yè)工作人員對(duì)設(shè)備的情況進(jìn)行觀察分析，并提出導(dǎo)致其產(chǎn)生腐蝕的原因，明確預(yù)防措施，下文將對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行闡述。

1. LGGH系統(tǒng)再加熱器腐蝕產(chǎn)生的原因

1.1 系統(tǒng)概述

LGGH系統(tǒng)是一種煙氣余熱回收再加熱裝置，主要由熱回收器、再加熱器組成。熱回收器的受熱管在除塵器前端煙道中，每一個(gè)熱回收器都有10個(gè)模塊的省煤器管組。而再加熱器則安裝40個(gè)模塊省煤器管組。LGGH系統(tǒng)的本質(zhì)是一種封閉式的水循環(huán)系統(tǒng)，熱回收器和再加熱器相互之間形成熱傳媒，利用除鹽水作為傳遞媒介。除鹽水首先會(huì)通過供水管道流入到熱回收器當(dāng)中，之后流經(jīng)再加熱器以及整個(gè)LGGH系統(tǒng)當(dāng)中。因?yàn)槭艿窖h(huán)水泵作用的影響，除鹽水的流經(jīng)布置在電除塵器前方熱回收器的時(shí)候，是可以通過吸收煙氣熱量的方式來傳遞熱量的，除鹽水會(huì)經(jīng)過再加熱器，在放熱之后回到泵進(jìn)口處，形成循環(huán)。LGGH可以始終保持工作穩(wěn)定，按照設(shè)計(jì)，可以將熱回收器進(jìn)口煙溫從124℃下降到90℃，此時(shí)所吸收到的熱量可以滿足再加熱器運(yùn)行要求。

1.2 LGGH再加熱器檢查情況

近年來隨著低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的不斷提升，不論是煤價(jià)還是可持續(xù)發(fā)展理念，都在被迫轉(zhuǎn)型。全行業(yè)都關(guān)注降低鍋爐排煙溫度相關(guān)問題，雖然在理論層面上可以將鍋爐的排煙溫度控制到80℃～98℃的范圍區(qū)間內(nèi)，實(shí)際運(yùn)行起來卻存在一定的難度。導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生腐蝕的主要因素是鍋爐低溫?zé)煔猱?dāng)中的水蒸氣以及鍋爐低溫?zé)煔猱?dāng)中的硫酸蒸汽凝結(jié)在低溫受熱面中，如果產(chǎn)生凝結(jié)并沒有及時(shí)地處理，這部分凝結(jié)物就會(huì)和換熱管產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，這種化學(xué)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱管壁出現(xiàn)腐蝕的問題。某電廠就出現(xiàn)類似的問題，在LGGH再加熱設(shè)備的運(yùn)行過程中，出現(xiàn)與腐蝕情況表現(xiàn)比較相近的表征特點(diǎn)，所以下文將對(duì)相關(guān)的檢查情況進(jìn)行分析，判定是否真正存在腐蝕的問題。

（1）檢修介紹檢查情況：檢修人員利用1號(hào)機(jī)組C修機(jī)會(huì)對(duì)煙道內(nèi)的LGGH再加熱器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)再加熱器末端（靠煙囪側(cè)）底板上積有大量灰色粉末物質(zhì)和暗紅色塊狀物質(zhì)，初步懷疑再加熱器存在腐蝕現(xiàn)象。為進(jìn)一步驗(yàn)證末端換熱模塊是否存在腐蝕現(xiàn)象，后會(huì)同龍凈公司有關(guān)技術(shù)人員對(duì)末端模塊換熱管及翅片的厚度進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，管壁厚度為：5.47mm、5.20mm（設(shè)計(jì)值為5mm，材質(zhì)為ND鋼），翅片實(shí)測厚度為1.62mm、1.7mm（設(shè)計(jì)值為2mm，材質(zhì)為考登鋼）。檢修人員對(duì)本次檢測的點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)識(shí)和記錄，作為每次檢查驗(yàn)證的固定點(diǎn)。

運(yùn)行人員介紹LGGH運(yùn)行的情況：機(jī)組啟動(dòng)過程中，在LGGH降溫段進(jìn)口煙氣溫度達(dá)到100℃以上才投入LGGH系統(tǒng)；機(jī)組停運(yùn)過程中，由于考慮到后續(xù)停運(yùn)設(shè)備較多，都是在機(jī)組負(fù)荷200MW～300MW的時(shí)候先退出LGGH系統(tǒng)運(yùn)行；目前嚴(yán)格按照龍凈公司提供的說明書要求盡量控制LGGH再加熱器入口的水溫≥80℃，當(dāng)達(dá)不到該溫度時(shí)就投入輔助加熱器運(yùn)行，但是在機(jī)組啟動(dòng)初期（受到輔汽汽源不足影響或者擔(dān)心輔汽氣壓波動(dòng)大影響）、冬天極寒天氣（輔汽投入后仍然無法達(dá)到）等條件下無法達(dá)到。

（2）LGGH系統(tǒng)再加熱器腐蝕分析

經(jīng)過相關(guān)工作人員的討論認(rèn)為目前LGGH再加熱器后端（靠近煙囪側(cè)）由于未進(jìn)行防腐故存在一定的腐蝕，而前端靠近脫硫塔側(cè)的換熱面不存在腐蝕現(xiàn)象。由于缺少現(xiàn)場實(shí)際測量的數(shù)據(jù)無法判斷真正腐蝕量和腐蝕速率的真實(shí)情況，有待進(jìn)一步進(jìn)行跟蹤和分析。需要企業(yè)內(nèi)部工作人員對(duì)環(huán)化檢修分部做好定期監(jiān)測點(diǎn)的選取和記錄，每次停機(jī)后都對(duì)這幾個(gè)相同部位進(jìn)行監(jiān)測，并做好記錄，為進(jìn)一步分析提供依據(jù)。腐蝕的主要時(shí)間段可以分為啟動(dòng)階段、停機(jī)階段、停爐后階段及極端氣候運(yùn)行階段。經(jīng)過詳細(xì)地檢查和判斷，基本已經(jīng)可以確定LGGH再加熱器存在腐蝕的情況，在這種情況背景下，咨詢設(shè)計(jì)院是否可以在啟動(dòng)鍋爐出來的蒸汽母管上接一路汽源管到LGGH再加熱器的輔助加熱器，以便在鍋爐輔汽聯(lián)箱汽源改由抽汽供氣時(shí)，可以及早實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)鍋爐向LGGH再加熱器輔助加熱器供汽。

2.針對(duì)LGGH再加熱器腐蝕的解決方式

2.1 解決方案的啟動(dòng)過程

2.1.1 在脫硫塔漿液循環(huán)泵開啟之前先投入小濕電運(yùn)行，減少水蒸汽進(jìn)入LGGH再加熱器。

2.1.2 單機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)后，由于受到啟動(dòng)鍋爐供汽量不足的影響，無法及早投入LGGH輔助加熱汽源，應(yīng)根據(jù)電除塵進(jìn)口煙溫的情況盡快投入LGGH系統(tǒng)。輔汽聯(lián)箱有鄰爐供汽時(shí)，運(yùn)行人員在確保機(jī)組用汽安全的情況下，及早投入LGGH輔助加熱器，盡量縮短LGGH再加熱器在濕態(tài)下運(yùn)行的時(shí)間。

2.2 停機(jī)過程

盡量推遲LGGH系統(tǒng)的運(yùn)行，當(dāng)LGGH降溫段進(jìn)口煙溫達(dá)到100℃時(shí)才考慮退出LGGH降溫段的運(yùn)行，這時(shí)考慮循環(huán)介質(zhì)走旁路，采用投入LGGH輔汽加熱系統(tǒng)，盡量使LGGH降溫段的水溫控制在80℃以上。

2.3 控制腐蝕、規(guī)避腐蝕的措施

盡量控制LGGH降溫段的水溫控制在80℃以上。LGGH再熱器受熱面管采用管壁厚度正偏差、材料為ND鋼材料（09CrCuSb），目前測量的結(jié)果（5.47mm、5.20mm）來看不存在嚴(yán)重腐蝕的現(xiàn)象。ND鋼（09CrCuSb）一種耐硫酸低溫露點(diǎn)腐蝕用鋼，是目前國內(nèi)外最理想的“耐硫酸低溫露點(diǎn)腐蝕”用鋼材，ND鋼廣泛用于制造在高含硫煙氣中服役的省煤器、熱交換器等裝置設(shè)備，用于抵御含硫煙氣結(jié)露腐蝕。ND鋼耐硫酸低溫腐蝕，但并不是不會(huì)腐蝕，而是在腐蝕過程中發(fā)生鈍化作用，在鋼材表面形成一層Cu、Cr、Sb等合金元素的鈍化層，從而具有較高的耐硫酸腐蝕能力，經(jīng)多方實(shí)驗(yàn)研究證明在耐硫酸低溫環(huán)境下其耐腐蝕能力明顯好于各種鋼材，是普通碳鋼的幾倍，甚至比316的不銹鋼還更耐腐蝕，但盡管如此，其也是會(huì)腐蝕，只是腐蝕速率較慢，即有限腐蝕。而對(duì)翅片的要求并不嚴(yán)格，翅片厚度有可能出現(xiàn)負(fù)偏差的情況，現(xiàn)場觀察可能存在腐蝕，但是考登鋼的腐蝕速度也不會(huì)那么快，且不會(huì)影響整個(gè)散熱面的換熱效果，可以放心使用。通過分析發(fā)現(xiàn)，鍋爐低溫受熱面金屬壁自身的溫度與其內(nèi)部的煙氣溫度并沒有太大的關(guān)系，所以為從根本上減少煙氣低溫腐蝕的情況，必須要保證過濾自身的煙氣溫度在某特定值之上。控制鍋爐煙氣溫度理論，其最根本的理念就是對(duì)鍋爐低溫受熱面的金屬溫度進(jìn)行控制，保證其溫度始終比煙氣的露點(diǎn)溫度要高，這一點(diǎn)在冬季表現(xiàn)的尤為明顯。因?yàn)樵诙镜蜏孛娼饘俦诘臏囟葧?huì)下降，所以此時(shí)工作人員必須通過各種措施來保證受熱面的金屬壁溫度時(shí)刻處在比煙氣露點(diǎn)溫度高的狀態(tài)，才能保證系統(tǒng)不出現(xiàn)結(jié)露的情況，避免低溫腐蝕。

結(jié)語

上文先闡述LGGH再加熱器的工作原理，之后分別分析產(chǎn)生腐蝕的原因，還提出部分解決方案。希望可以為相關(guān)人員的日后工作奠定基礎(chǔ)，提升設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，減少腐蝕對(duì)主要設(shè)備的影響。

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