馬東偉

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021)

熱電廠供熱網(wǎng)腐蝕與防護(hù)措施探討

馬東偉

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021)

以河北某發(fā)電有限責(zé)任公司4臺300 MW供熱機組為例，介紹熱電廠供熱網(wǎng)腐蝕現(xiàn)狀，結(jié)合供熱網(wǎng)系統(tǒng)用水水質(zhì)的要求，從熱網(wǎng)加熱器選擇與選材、水質(zhì)控制、停用保護(hù)等方面提出防范供熱網(wǎng)腐蝕的措施及建議，并說明實施效果。

熱電廠；供熱網(wǎng)；腐蝕；加熱器；補充水

1 概述

在西方國家集中供暖的水質(zhì)、水處理及換熱設(shè)備有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求，對換熱設(shè)備進(jìn)行了科學(xué)管理，供熱設(shè)備及換熱網(wǎng)運行時間長達(dá)30年以上。國內(nèi)尚無供暖系統(tǒng)水質(zhì)和供熱網(wǎng)運行管理標(biāo)準(zhǔn)，各供熱網(wǎng)系統(tǒng)依據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行管理，供熱網(wǎng)設(shè)備腐蝕結(jié)垢現(xiàn)象頻發(fā)，甚至造成設(shè)備腐蝕破裂。為使供暖系統(tǒng)及換熱器等設(shè)備高效、安全運行，適應(yīng)城市采暖的需要，研究并提出熱電廠供熱網(wǎng)加熱器腐蝕破裂的防護(hù)措施。

2 供熱網(wǎng)系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)狀

熱電廠供熱網(wǎng)加熱器腐蝕破裂是供熱機組特別是300 MW機組熱網(wǎng)換熱器普遍存在的技術(shù)難題。近年來，300 MW機組作為主力供熱機組逐步投入運行，熱網(wǎng)及熱網(wǎng)加熱器腐蝕問題日益突出，甚至嚴(yán)重影響城市供暖和機組汽水品質(zhì)。由于設(shè)計材質(zhì)和實際停止供熱中的蒸汽和安裝工藝問題，導(dǎo)致許多熱電廠熱網(wǎng)管路加熱器大量出現(xiàn)泄漏，由于熱網(wǎng)中的水進(jìn)入機組熱力系統(tǒng)，導(dǎo)致機組熱力系統(tǒng)汽水品質(zhì)劣化，嚴(yán)重影響機組的安全經(jīng)濟運行，特別是由于加熱器泄漏導(dǎo)致加熱器退出運行，影響冬季城市取暖，導(dǎo)致其它不安全因素發(fā)生。

例如河北某發(fā)電有限責(zé)任公司4臺300 MW機組，其供熱網(wǎng)于2007年11月正式投入運行，2009年2月14日其3號加熱器疏水鈉離子高達(dá)1 280 μg/L，嚴(yán)重影響機組汽水品質(zhì)，因此對該加熱器進(jìn)行解列處理。2009年11月2日1號加熱器泄漏，11月23日、12月7日3號加熱器泄漏，2010年1月31日4號加熱器泄漏。2009-2010年供熱期內(nèi)多次出現(xiàn)加熱器疏水不合格現(xiàn)象，進(jìn)而影響機組汽水品質(zhì)，造成機組大量排污。2010年4月熱網(wǎng)停運后檢查1-4號加熱器均出現(xiàn)大量漏點。

該單個加熱器換熱管總根數(shù)為3 860根，根據(jù)打壓和抽管檢查分析，發(fā)現(xiàn)泄露管根數(shù)眾多，其中：1號、4號換熱器100根左右泄漏，2號換熱器1 300多根泄漏，3號換熱器800多根泄漏，因此嚴(yán)重影響供熱質(zhì)量和機組汽水品質(zhì)，供熱電廠和供熱公司急需相關(guān)熱網(wǎng)換熱器腐蝕破裂防護(hù)措施研究，而國內(nèi)對此問題研究剛剛開始，還沒有研究出有效的防護(hù)措施和保護(hù)方案。

3 供熱網(wǎng)系統(tǒng)用水水質(zhì)要求

根據(jù)熱電廠供熱采暖系統(tǒng)的技術(shù)要求，其補充水及循環(huán)水應(yīng)當(dāng)滿足供熱網(wǎng)系統(tǒng)及換熱設(shè)備材質(zhì)對水質(zhì)的要求，即在運行過程中，保證循環(huán)水對換熱系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢處于一定的范圍內(nèi)，不能在設(shè)計年限內(nèi)對換熱管產(chǎn)生大的腐蝕和結(jié)垢，進(jìn)而影響系統(tǒng)的正常運行。

供熱網(wǎng)補充水應(yīng)滿足如下基本要求：

a. 將供熱網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備和管路金屬腐蝕減到最小。

b. 抑制水垢、污泥的生成及微生物等有機物質(zhì)的生長，防止堵塞系統(tǒng)管路，同時防止其漏入供熱設(shè)備，污染汽水品質(zhì)。

c. 投資和運行成本低，易于運行操作。

根據(jù)河北部分供熱機組運行情況及相關(guān)資料，提出供熱網(wǎng)用水水質(zhì)要求建議，見表1。

表1 供熱網(wǎng)用水水質(zhì)要求建議

水質(zhì)指標(biāo)補充水循環(huán)水懸浮物0-pH值(25℃)7～99～10．5總硬度/(mmol·L-1)0≤0．6溶解氧/(mg·L-1)-≤0．1ρ油量/(mg·L-1)≤1≤2ρ氯離子/(mg·L-1)鋼制設(shè)備≤100≤300304不銹鋼≤10≤25316不銹鋼≤25≤100銅質(zhì)設(shè)備≤25≤100鋁制設(shè)備≤25≤25ρ硫酸根離子/(mg·L-1)≤10≤100ρ總鐵/(mg·L-1)≤0．1≤0．5ρ總銅/(mg·L-1)≤0．1≤0．2

4 供熱網(wǎng)防護(hù)措施及建議

4.1 熱網(wǎng)加熱器的選擇

基于上述分析，為充分利用回波信號的二維結(jié)構(gòu)稀疏信息，本文首先基于回波信號的方位向聯(lián)合稀疏特征，進(jìn)行方位向聯(lián)合重構(gòu).在方位向處理完畢后，可以將距離向構(gòu)建為任意稀疏MMV模型進(jìn)行距離向重構(gòu)，提升距離向重構(gòu)速度.下面具體分析基于CFS ISAR回波二維結(jié)構(gòu)稀疏信息的高分辨成像方法.

隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，采暖供熱面積、供暖負(fù)荷快速增長，目前國內(nèi)城市普遍采用大型熱電聯(lián)產(chǎn)供熱機組，蒸汽和一次熱網(wǎng)通常采用熱網(wǎng)加熱器進(jìn)行熱量交換，熱網(wǎng)加熱器一般分為管式熱網(wǎng)加熱器和板式熱網(wǎng)加熱器2種，由于板式熱網(wǎng)加熱器板間阻力大，水側(cè)阻力比管式加熱器大一些，造成熱網(wǎng)循環(huán)水泵的功率消耗增加，而且尺寸小，運行中散熱較差，熱效率比管式熱網(wǎng)加熱器略高，投資略高些。同時，板式熱網(wǎng)加熱器容易結(jié)垢和腐蝕，且設(shè)備需進(jìn)口，而管式換熱器已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，技術(shù)成熟價格低廉，北方熱電廠蒸汽和一次熱網(wǎng)之間可考慮采用管式熱網(wǎng)加熱器。管式熱網(wǎng)加熱器按照布置方式分為立式熱網(wǎng)加熱器和臥式熱網(wǎng)加熱器，臥式熱網(wǎng)加熱器因為傳熱效果好，換熱面易于布置，操作方便等優(yōu)勢，近年來在大型熱電聯(lián)產(chǎn)機組上得到廣泛應(yīng)用。

4.2 熱網(wǎng)加熱器換熱管材選擇

根據(jù)北方采用臥式熱網(wǎng)加熱器的換熱管材，50 MW以下供熱機組采用軟化水作為水網(wǎng)循環(huán)水補充水源，建議采用20G普通碳鋼或TP304不銹鋼管材(氯離子≤25 mg/L)作為換熱器管材。

50 MW以上(含)供熱機組熱網(wǎng)加熱器建議采用除鹽水或反滲透產(chǎn)品水作為水網(wǎng)循環(huán)水補充水源。換熱器管材建議采用TP304不銹鋼管材(氯離子≤25 mg/L)和TP316不銹鋼管材(氯離子≤100 mg/L)。對于300 MW及以上供熱機組熱網(wǎng)加熱器推薦采用TP316不銹鋼管材。

4.3 供熱網(wǎng)水質(zhì)控制

4.3.1 補給水選擇

a. 離子交換處理。50 MW及以上供熱機組的供熱網(wǎng)補充水采用陰、陽樹脂進(jìn)行一級除鹽或二級除鹽處理，以防止出現(xiàn)因熱網(wǎng)加熱器泄漏，不良水質(zhì)流入機組熱力系統(tǒng)污染汽水品質(zhì)。對熱水鍋爐等低參數(shù)工業(yè)鍋爐供熱的供熱網(wǎng)補充水可采用鈉離子軟化水處理方式進(jìn)行處理，保證補給水硬度小于等于1.6 mmol/L，以防止出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。

b. 反滲透處理。對50 MW及以上供熱機組的供熱網(wǎng)補充水采用反滲透處理產(chǎn)品水作為水源，可有效防止供熱網(wǎng)結(jié)垢現(xiàn)象，同時，添加堿性藥劑，保證補充水pH值在7～9。

4.3.2 循環(huán)水水處理方式調(diào)整

為了維持供熱網(wǎng)循環(huán)水溶解氧含量和pH值在控制要求范圍內(nèi)，在運行時應(yīng)定時進(jìn)行水質(zhì)品質(zhì)檢測，保證其水質(zhì)品質(zhì)在合格范圍內(nèi)，若有超出控制要求時，應(yīng)通過投加防腐緩蝕劑、堿性藥品等加藥手段進(jìn)行水質(zhì)調(diào)整。

通過在循環(huán)水主循環(huán)回路上設(shè)置旁路自動加藥系統(tǒng)，進(jìn)行pH值自動檢測，實現(xiàn)自動控制藥品添加量。若供熱網(wǎng)循環(huán)水水質(zhì)出現(xiàn)劣化嚴(yán)重，通過加藥手段不足以恢復(fù)水質(zhì)品質(zhì)時，應(yīng)迅速進(jìn)行循環(huán)水水質(zhì)更換，保證水質(zhì)在合格范圍內(nèi)。

4.4 其他措施及建議

在換熱器停用期間應(yīng)采取相應(yīng)保護(hù)方法加強供熱機組換熱設(shè)備保護(hù)，常用的保護(hù)方法有充氮法、干燥劑法和鈍化劑濕法。設(shè)備停用期間，嚴(yán)禁出現(xiàn)熱蒸汽漏入換熱器系統(tǒng)。

采用熱水鍋爐或熱電廠作為熱源的供熱網(wǎng)系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置熱網(wǎng)交換器和熱交換器，將采暖系統(tǒng)與熱源廠一次熱網(wǎng)(供熱網(wǎng))水系統(tǒng)分開。

5 防護(hù)措施實施效果

河北某發(fā)電有限責(zé)任公司4臺300 MW機組熱網(wǎng)加熱器在非供暖期經(jīng)過改造，將TP304管全部更換為TP316管，盡量消除安裝及焊接過程應(yīng)力，采取措施保證非供暖期蒸汽不漏入熱網(wǎng)加熱器，嚴(yán)格補充水采用反滲透出水水質(zhì)，并在非供暖期停用期間進(jìn)行充氮氣等方案后，機組經(jīng)過2年供暖運行，未再出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。

6 結(jié)束語

近年來，熱網(wǎng)及熱網(wǎng)加熱器腐蝕問題日益突出，既影響城市供暖又影響機組汽水品質(zhì)。經(jīng)過多年的經(jīng)驗積累和現(xiàn)場分析，根據(jù)供熱網(wǎng)系統(tǒng)水質(zhì)要求，提出一系列防止熱網(wǎng)及加熱器腐蝕破裂的防護(hù)方法和建議，包括優(yōu)化熱網(wǎng)設(shè)備選材，補充水水質(zhì)控制，選擇合理有效的停用保護(hù)措施等，這些措施及建議的實施，可達(dá)到防止熱電廠供熱網(wǎng)及加熱器腐蝕破裂的效果和停用防護(hù)預(yù)想要求，為供熱機組的供暖運行和防護(hù)提供有力保證。

本文責(zé)任編輯：王洪娟

Discussion on Heating Network Corrosion and Protective Measures in Thermal Power Plant

Taking four 300 MW thermal power plant in some Hebei Power Company as an example,the actuality of heating network corrosion and leakage in thermal power plant is introduced.Combining with water quality of heating network system quality requirements,protection measures and recommendations to prevent corrosion of the heating network are put forward from the aspects of the heater selection of heating network,quality of supplemental water control,disable protection and other aspects,and the implement results are explained.

thermal power plant;heating network;corrosion;heater;supplemental water

2013-05-17

馬東偉(1966-)，男，高級工程師，主要從事電力系統(tǒng)化學(xué)水處理及腐蝕研究工作。

TK172

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1001-9898(2013)04-0004-02