燃機(jī)水冷壁快速結(jié)垢的原因分析

時(shí)間：2023-02-22 23:16:04

關(guān)鍵字：燃機(jī)水冷壁凝汽器泄漏

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[導(dǎo)讀]摘要:某燃機(jī)電廠投運(yùn)后不久就出現(xiàn)水冷壁結(jié)垢嚴(yán)重的情況,為分析其結(jié)垢原因并制訂解決方案,對(duì)水冷壁管進(jìn)行了割管,檢測(cè)垢量、垢下腐蝕情況、垢樣成分,并進(jìn)行了水汽質(zhì)量分析和凝汽器檢查。最后得出結(jié)論:凝汽器管泄漏,大量循環(huán)水漏入引起水汽品質(zhì)惡化,硬度等指標(biāo)測(cè)不準(zhǔn)確使得水汽惡化未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并得以遏制,導(dǎo)致水冷壁結(jié)垢嚴(yán)重。同時(shí),對(duì)泄漏機(jī)組相關(guān)后續(xù)問(wèn)題的處理提出了有效建議。

引言

近年來(lái),燃?xì)鈾C(jī)組憑借其效率高、環(huán)境友好、啟停靈活的優(yōu)勢(shì)迅速發(fā)展,但大部分電廠因配置的水冷壁管為鰭片等結(jié)構(gòu)導(dǎo)致割管、補(bǔ)管困難,基本極少開(kāi)展水冷壁的結(jié)垢和腐蝕情況檢查,因此燃?xì)鈾C(jī)組因水冷壁結(jié)垢嚴(yán)重而發(fā)生水冷壁過(guò)熱、垢下腐蝕甚甚大面積至管的爆事例來(lái)例越。鑒于此,加強(qiáng)對(duì)燃?xì)鈾C(jī)組水冷壁結(jié)垢的原因分析并提出預(yù)防措施,對(duì)保障電廠的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

某電廠采用MHDB-M701F4-01型亞臨界余熱鍋爐,于2020年12月投入試運(yùn)行,2021年3月正式投產(chǎn),在2021年10月割管檢查中發(fā)現(xiàn)水冷壁嚴(yán)重結(jié)垢,結(jié)垢速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常水平。為保障后續(xù)機(jī)組安全運(yùn)行,防止水冷壁垢下腐蝕導(dǎo)致爆管,對(duì)水冷壁管垢樣成分進(jìn)行了元素分析、成分分析、垢層厚度檢測(cè),對(duì)水汽質(zhì)量進(jìn)行了分析,對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行了全面排查,分析結(jié)垢異常的原因,并提出了有效的建議。

1垢量檢測(cè)

機(jī)組水冷壁割管后垢量檢測(cè)情況如表1所示,從表中可以看出,水冷壁的背火側(cè)結(jié)垢量和結(jié)垢速率明顯比向火側(cè)大,向火側(cè)結(jié)垢速率196.30g/(m2·a),背火側(cè)結(jié)垢速率592.18g/(m2·a),向火側(cè)和背火側(cè)的結(jié)垢速率按《火力發(fā)電廠機(jī)組大修化學(xué)檢查導(dǎo)則》(DL/T1115一2019)均已達(dá)到了三類,背火側(cè)結(jié)垢量為532.96g/m2,結(jié)垢量已達(dá)《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》(DL/T794一2012)中汽包鍋爐的化學(xué)清洗標(biāo)準(zhǔn)。

水冷壁割管管樣酸洗前后圖片如圖1所示,從圖中可以看到,水冷壁管樣背火側(cè)酸洗前管樣內(nèi)表面有一層深褐色均勻致密氧化層,且從側(cè)面明顯能看到表面垢層有一定厚度,背火側(cè)在清洗過(guò)程中,由黑褐色變?yōu)樯钿P紅色后變?yōu)楹谏?繼續(xù)清洗后露出金屬本體色,表面粗糙,垢下有少量腐蝕坑分布,深度在0.3~1mm。水冷壁管樣向火側(cè)酸洗前內(nèi)部有不均勻分布的銹斑,試片兩側(cè)有少量白色沉積物,酸洗后露出金屬本色,垢下局部有點(diǎn)蝕坑,數(shù)量較背火側(cè)多,深度在0.3~1mm。根據(jù)《火力發(fā)電廠機(jī)組大修化學(xué)檢查導(dǎo)則》(DL/T1115一2009)達(dá)到了熱力設(shè)備腐蝕二類。該機(jī)組的給水處理采用的是AVT(0),主要是為了減少水冷壁的結(jié)垢量,減輕腐蝕。此機(jī)組投運(yùn)時(shí)間不到一年,結(jié)垢腐蝕如此之快,實(shí)屬異常。

2分析與討論

2.1垢樣元素分析及其物相分析

2021年10月,采用掃描電鏡對(duì)水冷壁垢樣成分進(jìn)行元素分析,分析結(jié)果如圖2及表2所示:采用xRF對(duì)水冷壁成分進(jìn)行物相分析,分析結(jié)果如圖3及表3所示。

從表2中可以看出,水冷壁主要成分包括0、Mg、si、P、Ca、Fe,與正常運(yùn)行時(shí)水冷壁垢樣主要成分為鐵的氧化物情況并不相同,說(shuō)明機(jī)組確實(shí)存在運(yùn)行異常的情況,需要進(jìn)一步排查。

從垢樣物相組成成分來(lái)看,主要含有32.2%的鎂鐵氧化物、11.2%的三氧化二鐵、18.7%的羥基磷酸鈣及37.9%的硅鎂氧復(fù)合物,物相分析結(jié)果與元素分析結(jié)果吻合,表明水冷壁上的垢除了正常運(yùn)行產(chǎn)生外,還有額外帶入水汽的情況,鎂、硅、鈣極可能是循環(huán)水中的成分在水冷壁高溫及爐水加磷酸鹽的高溫堿性環(huán)境下形成了鎂鐵氧化物、硅鎂氧復(fù)合物及羥基磷酸鈣,進(jìn)一步懷疑可能有循環(huán)結(jié)漏入結(jié)汽系統(tǒng)。

2.2水汽質(zhì)量分析

2020年12月機(jī)組投運(yùn)后采用的是給結(jié)加氨、爐結(jié)加磷酸鹽的處理方式,目的是減少結(jié)冷壁、汽包等結(jié)汽系統(tǒng)的結(jié)垢量,但上述垢量分析和物相分析顯示結(jié)冷壁在不到一年的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了大量的難溶垢成分,并已達(dá)到酸洗標(biāo)準(zhǔn),另外,垢樣成分并非常規(guī)的鐵的氧化物,懷疑給結(jié)品質(zhì)惡化。

查閱結(jié)汽運(yùn)行監(jiān)督報(bào)表,發(fā)現(xiàn)自投運(yùn)以來(lái)至2021年7月,結(jié)汽各項(xiàng)指標(biāo)合格率高于99%,給結(jié)的pH值控制在9.5~9.8,給結(jié)溶解氧小于20μg/L,無(wú)精處理裝置,凝結(jié)結(jié)出口結(jié)質(zhì)合格。2021年7月14日起,凝結(jié)結(jié)、給結(jié)、爐結(jié)中的二氧化硅突然上升,尤其是高壓給結(jié)的硅含量從9.5μg/L升至303.7μg/L,高壓汽包的爐結(jié)硅由7月初的164.4μg/L升至841.4μg/L,凝凝結(jié)泵出出二氧化硅含量由3.4μg/L升至166.1μg/L,如表4所示。

凝凝結(jié)泵、給結(jié)、爐結(jié)硅在短時(shí)間內(nèi)快速上升,考慮為凝汽器發(fā)生了泄漏,但凝結(jié)結(jié)氫電導(dǎo)和硬度在8月12日之前并沒(méi)有凝汽器泄漏的明顯特點(diǎn),后經(jīng)核實(shí)發(fā)現(xiàn),凝結(jié)結(jié)出口在線氫電導(dǎo)表由于未及時(shí)更換離子交換樹(shù)脂,前期顯示氫電導(dǎo)并不準(zhǔn)確,凝結(jié)結(jié)硬度由于檢測(cè)人員選用的檢測(cè)方法有誤,導(dǎo)致實(shí)際數(shù)據(jù)是前期顯示數(shù)據(jù)的1000倍,實(shí)際在2021年7月凝結(jié)結(jié)硬度已達(dá)到5μmol/L,結(jié)合結(jié)冷壁結(jié)垢量及垢樣成分組成分析,可以判定凝汽器存在大的漏點(diǎn)。

3凝汽器檢查

停機(jī)對(duì)凝汽器進(jìn)行抽管檢查,發(fā)現(xiàn)凝汽器汽側(cè)有一塊不銹鋼塊未焊接牢固,在機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)的過(guò)程中,鋼塊松動(dòng)掉落在臨近的凝汽器管上,經(jīng)過(guò)初期的砸傷和后期的擠壓,三根凝汽器管破損,出現(xiàn)三個(gè)大的泄漏點(diǎn),如圖4所示。由此可知,該廠結(jié)汽品質(zhì)異常主要是因凝汽器管泄漏,循環(huán)水漏入系統(tǒng)導(dǎo)致。按照凝結(jié)水硬度值的變化情況可知,7月初已經(jīng)開(kāi)始泄漏,8月上旬時(shí)發(fā)展為大漏點(diǎn)。停機(jī)后凝汽器汽側(cè)底部有明顯的泥沙堆積,汽側(cè)支柱及底部有明顯的浮銹。