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　　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

　　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,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,降低水冷壁管表面的温度。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。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,以提高金属耐高温腐蚀性能。Tao等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。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,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,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K>1,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,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,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。当ODA浓度继续增大时,可能由于ODA分子间的相互作用,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。例如,对某电厂启动锅炉进行保护,保护后取挂片进行交流阻抗测定。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,经ODA成膜处理后,水冷壁管的Z0.05值从保护前的1.68kΨ·cm2增大到15.4kΨ·cm2。

　　3、发电机内冷水系统腐蚀控制