电站汽包炉机组局部轻微氧化性无除氧剂水化学工况研究

电力18讯：    1 引言
    电力工业由于大量使用金属材料，并且金属材 料的使用环境大都接近其极限使用条件，因而由腐蚀所造成的事故时有发生，如凝汽器的泄漏、锅炉 的腐蚀爆管、汽轮机叶片破裂等重大事故。据美国 电力研究院（EPRI）的统计表明，美国电力工业每 年的腐蚀损失约为 100 亿美元，并且 55%的计划外 支出都与腐蚀有关，使用户多付了 10%的电费。我 国电力工业没有这方面正式的统计数据，但从国内 的材料和运行管理水平分析，这个比例只会更大。
    控制腐蚀的方法无外乎两种：一是从金属材料 本身着手，选用耐腐蚀的合金或非金属材料，提高 金属材料的耐腐蚀性；二是降低与金属接触环境的 腐蚀性。第一种方法在电站设计时已选定，同时还 要考虑造价的因素。第二种方法是电站建成投运后 控制腐蚀的最有效方法，最具操作性和实用性，直 接影响电站的实际使用寿命。电站主化学水汽循环 系统包含了绝大部分电站热力设备，所以控制这些 热力设备腐蚀的最有效途径就是选择和维持一个 合适的水化学工况，以降低主化学水汽循环系统中 介质（水和水蒸气）的腐蚀性，使各热力设备在介 质中的腐蚀速度尽可能最小。

2 国内外现状
    水化学工况也称水规范，是指锅炉的给水与炉 水处理方式及所维持的主要水质指标。根据国内外 的资料和经验，目前应用于亚临界及以上机组的水 工况主要有两大类共六种，即还原性水工况（包括 磷酸盐水工况、氢氧化钠水工况、碱性全挥发水工 况和络合物水工况）和氧化性水工况（包括中性水工况和联合水工况）。还原性水工况中的磷酸盐水 工况、氢氧化钠水工况和络合物水工况主要用于汽 包炉，碱性全挥发水工况（AVT）可用于汽包炉和 直流炉，氧化性水工况主要用于直流炉。
    还原性水工况的突出优点在于它的安全性高、 适应性强和操作控制方便；主要的不足是腐蚀速度 相对较大，特别是炉前凝结水和给水系统，从低加 到省煤器进口这一段各弯管、给水泵进口和其它进 出水分布装置等紊流部位的腐蚀损坏情况尤为严 重，致使引起事故停机及大修期间更换的几率大。 同时，这些腐蚀又引起给水和炉水中的铁浓度偏 高，铁垢形成速度加快，机组酸洗间隔缩短。另外， 还原性水工况所加的化学除氧剂联胺为易挥发、易 燃、有毒和被疑为致癌物质，存在使用上的问题， 寻找其替代品的工作一直都在进行，但对亚临界及 以上机组来说，目前还没有找到两全其美的办法。 氧化性水工况的主要优点是系统腐蚀速度小，炉水 含盐量低，锅炉内部干净，运行压降小，锅炉结垢 速度小，清洗周期长，不需加除氧剂，化学药品消 耗少等；其主要的不足是对给水品质的要求严格， 对系统本身及其运行控制的要求高。
    由于氧化性水工况对机组的腐蚀要远小于还 原性水工况，因此目前直流锅炉都倾向于采用加氧 水工况。对于汽包炉，由于存在炉内炉水的浓缩问 题，水质条件无法达到传统氧化性水工况的要求， 因而在使用上受到了限制，目前仍是以还原性水工 况为主，使用较多的有平衡磷酸盐处理和氢氧化钠 处理。所以对于汽包炉来说，选择还原性水工况， 则会存在系统腐蚀速度相对较大、给水和炉水铁浓 度高、锅炉结垢速度快、酸洗间隔短、无法避免有 毒化学除氧剂的使用等问题；选择氧化性水工况， 又会因炉水的浓缩问题使实际运行控制变得困难。 针对这种情况，我们经过分析和研究，首次提出了 一种新型的汽包炉水化学工况――汽包炉局部轻 微氧化性无除氧剂水化学工况，解决了还原性水工 况下的系统腐蚀速度快、锅炉酸洗间隔短等问题， 同时又保留了还原性处理的安全性和易操作性，避 免了氧化性处理的危险性和苛刻条件，兼备了常规 氧化性水工况与还原性水工况两者的优点。
    以下介绍该种新型水工况的原理和现场应用 研究等情况。

3 新型汽包炉水化学工况的原理
    还原性水工况下系统腐蚀速度大的原因，在于 该工况下所形成的 Fe3O4钝化膜疏松、溶解性大； 氧化性水工况的成功之处在于通过维持一个氧化 性的环境，在钢铁表面形成和维持一层致密、溶解 性小、更耐腐蚀的 Fe2O3/Fe3O4 保护膜，从而达到 减轻金属腐蚀速度以及 FAC 腐蚀问题的目的。我 们经过理论计算和实验室研究发现，要达到后者的 效果，氧浓度并不需要太高。因此，我们可以将还 原性水工况处理下水蒸汽循环中最薄弱的部位控 制在微弱有效的氧化性环境中，其它部位仍保持与 常规还原性水工况处理基本一样，则既可解决还原 性水工况下腐蚀速度快、FAC 严重的问题，又可保 留汽包炉还原性处理的安全性和易操作性，同时避 免全氧化性水工况处理中的不利因素和苛刻条件。 由分析可知，这是一种介于氧化性水工况与还原性 水工况之间的新处理方式，我们称之为"汽包炉局 部轻微氧化性无除氧剂水化学工况"。
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