【摘 要】电力设备的停用腐蚀严重影响机组的安全稳定运行。对停用腐蚀的机理及腐蚀的影响因素进行了分析，阐述了停用腐蚀防护的重要性及必要性，并针对各热力设备提出来相应的停用保护措施。
【关键词】火电厂；停用设备；腐蚀；防护
The Corrosion and Protection of Shutdown Thermal Equipment in Power Plant
HUANG Yu-juan1 ZENG Bin2
（1.Datang Huayin Youxian Energy Co.，Ltd， Zhuzhou Hunan 412000， China；
2.Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou Zhejiang 310030， China）
【Abstract】The erosion during shutting down do large harm to thermal equipment and effect the safe and economic running of thermal equipment. The foundation mechanisms and influence factors of the erosion during shutting down are analyzed， the importance and necessity of erosion during shutting down are discussed， and concrete countermeasures and precautions are suggested.
【Key words】Power Plant； Shutdown thermal equipment； Corrosion； Protection
发电机组的锅炉、汽轮机、凝汽器、加热器等热力设备在停运期间，如果不采取有效的保护措施，其表面会发生强烈腐蚀，这种腐蚀称为热力设备的停用腐蚀[1]。多年来，我国火电机组常因停运后未采取防腐蚀措施或采取的防腐蚀措施不当，造成锈蚀和损坏，尤其是水汽侧的腐蚀，对电厂的安全运行造成严重影响[2]。
目前锅炉停用腐蚀问题越来越突出，这是由于水处理技术日趋成熟，水质稳定，结垢积盐问题逐渐解决，腐蚀问题逐显突出，直接影响机组的寿命及安全经济运行；停备用机组增多，且停备用时间延长[3]。
热力设备停用腐蚀是氧和水（湿份）在金属表面同时存在而产生的。其中水（湿份）的来源为：1）机组放水后，总有一部分水滞留在金属表面形成水膜；设备暴露在大气中时，大气中所含有的水分会在金属表面产生结露现象而形成一层水膜。2）机组放水时，有的地方水放不干净，使金属浸在水中。氧的来源为：设备在停用以后，外界大气大量进入水汽系统，大气的进入就相当于大量氧的入侵。因此，停用腐蚀可看作是大气腐蚀，实际上也是氧腐蚀。本文从发电机组停用腐蚀的机理出发，简述了发电机组热力设备停用腐蚀的危害和停用保护的必要性，以及热力设备停用保护的相关方法[4]。
1 热力设备停用腐蚀的基本原理和影响因素
1.1 基本原理
机组热力设备停用腐蚀的机理同金属发生大气腐蚀的机理类似。即热力设备金属表面由于电化学不均匀性（包括金属化学成分的不均匀性、组织结构的不均匀性、物理状态的不均匀性、金属表面膜的不完整性等），各部位的电位有高低之分，一旦大气中的氧溶解在水膜中，即水、氧、盐类共存时，就会形成腐蚀微电池而发生停用腐蚀[5]。
停用腐蚀的反应式为：
O2 +2H2O+4e→4OH-（阴极反应），
2Fe→2Fe2+ +4e（阳极反应）。
生成的Fe2+和OH-会进一步反应：
Fe2+ +2OH- →Fe（OH）2
脱水 → Fe2O3（黄锈）；O2能使Fe（OH）2进一步氧化，生成Fe（OH）3 ：
4Fe（OH）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3↓
由于所生成的Fe（OH）3不溶于水而使阳极处的Fe浓度显著降低，破坏双电层平衡，从而促使阳极反应继续进行，加剧腐蚀。
1.2 影响因素
停用腐蚀的影响因素与大气腐蚀的也类似，除材料本身外，对放水停用的设备，主要有温度、湿度、金属表面液膜的成分和金属表面的清洁程度等。
对充水停用的设备，金属浸在水中，影响腐蚀的因素主要有水温、水中溶解氧的含量、水的成分和金属表面的清洁程度等。
2 热力设备停用腐蚀的危害和停用保护的必要性
对于发电机组，热力设备停用腐蚀的危害有两方面：
1）在短期内使热力设备金属表面遭到大面积破坏。因为停用腐蚀极大地损害了金属材料本身，并在材料上留下了块状蚀坑和针刺状蚀点，成为运行阶段产生致命性局部腐蚀的诱因，因为停用腐蚀的部位往往有腐蚀产物，表面粗糙不平，保护膜被破坏，成为腐蚀电池的阳极。
2）加剧热力设备运行时的腐蚀，增加单位面积上的结垢量，大大缩短化学清洗的周期，影响传热效率，严重时会导致爆管。
因为停用机组重新启动后，停用腐蚀产物会进入锅内，一方面使水冲洗时间增加，排水量增大，增加启动时间和排污量，成为热工集控的障碍，延误机组并网时间，降低负荷增长速度；另一方面，腐蚀产物如果没有清洗干净，会使水汽质量下降，加剧锅炉运行时的腐蚀，并导致锅炉水冷壁结加剧，引起垢下腐蚀或爆管事故发生。所以停用腐蚀既会带来直接和间接的经济损失，又会极大地危害锅炉系统的安全运行。
因此，为保证热力设备的安全经济运行，热力设备在停（备）用期间，必须采取有效的防锈蚀措施，以避免或减轻发电机组热力设备的停用腐蚀。停用保护是众所周知的防止发电机组热力设备用腐蚀的必要措施。随着我国火力发电机组向高参数、大容量方向发展，其热力设备停（备）用期间的停用保护工作正越来越受到重视。
3 停用保护方法
3.1 保护方法分类
为了防止停用腐蚀，热力设备停用期间必须采取保护措施，《火力发电厂热力设备停（备）用防锈蚀导则（DL/T956-2005）》[6]把热力设备停用防锈蚀保护方法按照其作用原理分为：1）阻止空气进入热力设备水汽系统；2） 降低热力设备水汽系统的相对湿度；3） 加缓蚀剂；4） 除去水中的溶解氧；5） 使金属表面形成保护膜。
根据热力设备在停（备）用期间的防锈蚀所处状态不同，防锈蚀方法分为干法和湿法两大类[7]。
3.2 防护方法的选择原则
主要选择原则是：机组的参数和类型，机组给水、炉水处理方式，停（备）用时间的长短和性质，现场条件，可操作性和经济性。另外还应考虑下列因素：
1）停（备）用所采用的化学条件和运行期间的化学水工况之间的兼容性；
2）防锈蚀保护方法不会破坏运行中所形成的保护膜；
3）防锈蚀保护方法不应影响机组按电网要求随时启动运行；
4）有废液处理设施，废液排放应符合GB8978《污水综合排放标准》的规定；
5）冻结的可能性；
6）当地大气条件（例如海滨电厂的盐雾环境）；
7）所采用的保护方法不影响检修工作和检修人员的安全。
3.3 停（备）用锅炉烟气侧的保护
1）燃煤锅炉停用前应对所有的受热面进行一次全面彻底的吹灰。
2）锅炉停用冷却后，应及时对炉膛进行吹扫、通风，以排除残余的烟气。
3）锅炉长期停（备）用时，应将烟道内受热面的积灰清除，防止在受热面堆积的积灰因吸收空气中的水分而产生酸性腐蚀。积灰清除后，应采取措施保持受热面金属的温度在露点温度以上。
4）海滨电厂和联合循环余热锅炉长期停（备）用可安装干风系统对炉膛进行干燥，干风装置容量以每小时置换炉膛内空气1次- 3次为宜。
3.4 汽轮机停用保护
3.4.1 机组停用时间在一周之内的保护方法
1）凝汽器真空能维持的保护措施
机组停用时，维持凝汽器汽侧真空度，提供汽轮机轴封蒸汽，防止空气进入汽轮机。
2）凝汽器真空不能维持的保护措施
（1）隔绝一切可能进入汽轮机内部的汽、水系统并开启汽轮机本体疏水阀。
（2）隔绝与公用系统连接的有关汽、水阀门，并放尽其内部剩余的水、汽。
（3）主蒸汽管道、再热蒸汽管道、抽汽管道、旁路系统靠汽轮机侧的所有疏水阀门均应打开。
（4）放尽凝汽器热井内部的积水。
（5）有条件时，高、低压加热器汽侧和除氧器汽侧进行充氮，否则放尽高、低压加热器汽侧疏水。
（6）高、低压加热器和除氧器水侧充满运行水质的给水。
（7）给水泵汽轮机的有关疏水阀门打开。
（8）注意监视汽轮机房污水排放系统是否正常，防止凝汽器阀门坑满水。
（9）汽轮机停机期间应保证其上、下缸，内、外缸的温差不超标。
（10）冬季机组停运，应有可靠的防冻措施。
3.4.2 机组停用时间超过一周的保护方法
1）压缩空气法
汽轮机停运后，启动汽轮机快冷装置，向汽缸通热压缩空气，在汽缸降温的同时，干燥汽缸。
2）热风干燥法
停机后，放尽与汽轮机本体连同管道内的余汽、存水。当汽缸温度降至一定值后，向汽缸内送入热风，使气缸内保持干燥。
3）干风干燥法
停机后，放尽汽轮机本体及相关管道、设备内的余汽和积水。当汽缸温度降至一定值后，向汽缸内送入千风，使汽缸内保持干燥。
3.5 停（备）用凝汽器的防护方法
3.5.1 凝汽器汽侧
短期（一周之内）停用时，应保持真空。不能保持真空时，应放尽热井积水。长期停用时，应放尽热井积水，隔离可能的疏水，并清理热井及底部的腐蚀产物和杂物，然后用压缩空气吹干，或将其纳入汽轮机干风保护系统之中
3.5.2 凝汽器循环水侧
停用三天以内凝汽器循环水侧宜保持运行状态，当水室有检修工作时可将凝汽器排空，并打开人孔，保持自然通风状态。
停用三天以上宜将凝汽器排空，清理附着物，并保持通风干燥状态。
3.6 停（备）用除氧器的保护方法
3.6.1 机组停运时间在一周之内
当机组停运时间在一周之内，并且除氧器不需要放水时，除氧器宜采用热备用，向除氧器水箱通辅助蒸汽，定期启动除氧器循环泵，维持除氧器水温高于105 ℃。
对短期停运，并且需要放水的除氧器。可在停运放水前，适当加大凝结水加氨量提高除氧器水的pH值至9.4～10.00。
3.6.2 机组停用时间在一周以上
当机组停用时间在一周以上时，可用下列方法保护：a）充氮保护；b）水箱充保护液，充氮密封；c）通干风干燥；d）成膜胺法。
3.7 停（备）用高压加热器的的保护方法
3.7.1 充氮法
高压加热器停运后，当水侧或汽侧压力降至0.5MPa是开始进行充氮。保护过程中维持氮气压力在0.03～0.05MPa范围内，阻止空气进入。
3.7.2 氨-联氨法
停机后 ，放去水侧（或汽侧）存水，用氨一联氨剂溶液充满高压加热器的水侧（或汽侧）进行防锈蚀保护。
3.8 停（备）用低压加热器的保护方法
3.8.1 碳钢和不锈钢材质低压加热器的防锈蚀方法
碳钢和不锈钢材质低压加热器停（备）用时，其保护方法可参见高压加热器的保护方法。当低压加热器汽侧与汽轮机、凝汽器无法隔离时，无法充氮或充保护液，其保护方法应纳入汽轮机保护系统中。
3.8.2 铜合金低压加热器的防锈蚀方法
铜合金材质低压加热器停（备）用时，水侧应保持还原性环境，以防止铜合金的腐蚀和铜腐蚀产物的转移。
（1）湿法保护时，将联氨含量为5mg/L-10mg/L，pH值为8.8～9.2的溶液充满低压加热器，同时辅以充氮密封，保持氮气压力在0.03MPa-0.05MPa范围内。
（2）干法保护时，可参考汽轮机干风干燥法，保持低压加热器水、汽侧处于干燥状态；也可以考虑用氮气或压缩空气吹干法保护。
低压加热器停用的成膜胺保护与锅炉的停用成膜胺保护同时进行。
3.9 停（备）用闭式冷却器、轴冷器和发电机内冷水系统的保护方法
1）机组短期停用时，维持运行状态。
2）与循环水接触的换热器停用防锈蚀方法与凝汽器水侧的停用防锈蚀方法相似。
3）发电机内冷水系统长期停用时，应放尽内部存水后，用仪用压缩空气吹干、干风干燥、充氮保护等方法进行保护。
4 结语
停用保护是防止发电机组热力设备停用腐蚀的必要措施。各单位需根据自身的实际情况采用适宜的保护方法，减少腐蚀而造成的经济损失和事故隐患，确保机组的安全经济运行。
【参考文献】
[1]孙瑞生.锅炉的停用腐蚀和停用保护[J].黑龙江科技信息，2007（9）：9.
[2]赵晓燕，卜新方.发电机组热力设备的停用腐蚀与防护[J].表面工程资讯，2012（2）：58-60.
[3]朱云华，罗运柏.锅炉的停用保护与停用缓蚀剂[J].华北电力技术，2000（4）：43-45.
[4]陶其华.热力设备的氧腐蚀及其防止[J].云南电力技术，1999，27（1）：16-17.
[5]朱巍，陈雪.停用锅炉防腐处理的研究[J].停用锅炉防腐处理的研究，2008（3）：29-32.
[6]DL/T956-2005 火力发电厂热力设备停（备）用防锈蚀导则[S].
[7]丁姗姗.锅炉长期停炉保护方法[J].维护与修理，2011（12）：21-22.
[责任编辑：邓丽丽]