氧化鐵污堵給水泵濾網(wǎng)原因分析及防范

韓志遠(yuǎn)

(內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010206)

0 引言

大型火力發(fā)電機(jī)組熱力系統(tǒng)復(fù)雜且龐大，熱力系統(tǒng)中循環(huán)的水質(zhì)比較純凈緩沖性差，系統(tǒng)中漏入少量的氧氣和二氧化碳就會(huì)導(dǎo)致熱力系統(tǒng)管道腐蝕，腐蝕產(chǎn)物會(huì)隨著給水進(jìn)入鍋爐引起結(jié)垢和腐蝕，危及熱力設(shè)備的安全。為防止熱力系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)生的雜質(zhì)進(jìn)入鍋爐同時(shí)避免給水泵損壞，在給水泵前設(shè)置了濾網(wǎng)，根據(jù)給水泵的結(jié)構(gòu)，將濾網(wǎng)孔徑設(shè)置為約0.3 mm。給水泵若在運(yùn)行期間濾網(wǎng)污堵，給水泵就需退出運(yùn)行對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行清理，對(duì)機(jī)組安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成極大影響。因此需要對(duì)給水泵濾網(wǎng)污堵發(fā)生的原因進(jìn)行深入分析，采取措施避免濾網(wǎng)發(fā)生污堵，這對(duì)保證機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。

1 設(shè)備概況及存在問(wèn)題

某廠1號(hào)機(jī)組鍋爐為東方鍋爐公司制造的600 MW亞臨界、自然循環(huán)、前后墻對(duì)沖燃燒、一次中間再熱、單爐膛平衡通風(fēng)、全鋼構(gòu)架的∏型汽包爐，與之配套的汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)制造的亞臨界、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)。給水泵是上海KSB泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的臥式多級(jí)雙殼芯包式，共設(shè)計(jì)1臺(tái)電動(dòng)給水泵2臺(tái)汽動(dòng)給水泵，正常工況為汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，電動(dòng)給水泵備用。

一般情況下給水泵濾網(wǎng)在正常運(yùn)行工況下壓差均小于15 kPa，但在1號(hào)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中汽動(dòng)給水泵(以下簡(jiǎn)稱給水泵)入口濾網(wǎng)差壓持續(xù)升高，通過(guò)對(duì)給水泵入口濾網(wǎng)差壓趨勢(shì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)負(fù)荷越高入口濾網(wǎng)差壓升高越快，平均每天增長(zhǎng)約0.4～0.5 kPa，差壓上升情況見(jiàn)表1。

表1 給水泵入口濾網(wǎng)壓差統(tǒng)計(jì) kPa

給水泵的入口濾網(wǎng)差壓在持續(xù)增高，2017-12-01濾網(wǎng)壓差已經(jīng)超過(guò)最大量程150 kPa，不得不退備給水泵對(duì)濾網(wǎng)進(jìn)行清理。

2 污堵物化學(xué)成分分析

堵塞物是紅棕色粉末狀，給水泵濾網(wǎng)堵塞物取樣經(jīng)X-射線熒光能譜儀分析，通過(guò)分析可知堵塞物主要化學(xué)成分是四氧化三鐵(Fe3O4)，分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 濾網(wǎng)堵塞物化學(xué)成分分析結(jié)果 %

3 濾網(wǎng)氧化鐵污堵機(jī)理分析

1號(hào)機(jī)組停備檢修時(shí)對(duì)除氧器內(nèi)部進(jìn)行檢查未發(fā)現(xiàn)有銹蝕及沉積物。

3.1 濾網(wǎng)及骨架材質(zhì)

通過(guò)對(duì)濾網(wǎng)及骨架材質(zhì)的光譜分析確認(rèn)其為TP304不銹鋼是非磁性的，具體成分如表2所示。

表2 濾網(wǎng)及骨架材質(zhì)的光譜分析結(jié)果 %

3.2 磁棒磁性檢查

1號(hào)機(jī)組凝汽器熱井中的磁棒是由不銹鋼管內(nèi)套裝多塊磁石(材料：釹鐵硼)，磁石之間加導(dǎo)磁板、封堵而構(gòu)成。如果不銹鋼棒的焊點(diǎn)、接頭等部位發(fā)生泄漏，水滲漏到磁棒內(nèi)，磁石遇水就會(huì)腐蝕，腐蝕產(chǎn)物溶出并帶有磁性。磁棒吸鐵，應(yīng)呈“冰糖葫蘆狀”，否則，就可以確定磁棒損壞漏水，通過(guò)檢查并未發(fā)現(xiàn)大量磁棒有失磁現(xiàn)象，但磁棒氧化鐵已經(jīng)吸滿，吸附能力減弱。

3.3 凝結(jié)水精處理出水及給水含鐵量影響

如果凝結(jié)水精處理出水和給水加氨量不足或不穩(wěn)定，將會(huì)出現(xiàn)低壓給水含鐵量升高的現(xiàn)象，但該機(jī)組凝結(jié)水和給水加氨量控制穩(wěn)定，通過(guò)定期檢測(cè)凝結(jié)水精處理出水的鐵均在5 μg/L以下。

3.4 濾網(wǎng)污堵物成因分析

根據(jù)濾網(wǎng)污堵的物取樣分析結(jié)果，主要成分是Fe3O4，它是磁性的、易自身吸附并粘結(jié)的微小顆粒。產(chǎn)生Fe3O4的主要原因是給水中氧濃度低。而在有適當(dāng)?shù)娜芙庋鯘舛鹊那闆r下，鐵的腐蝕產(chǎn)物是三氧化二鐵(α-Fe2O3)，是非磁性的，不易粘結(jié)。目前GB/T 12145—2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》及DL/T 805.4—2016《火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則 第4部分：鍋爐給水處理》均規(guī)定，給水采用AVT(O)時(shí)，需要控制給水溶解氧小于10 μg/L。標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定下限，只規(guī)定了上限但并不是“溶解氧越低越好”，因?yàn)榈脱醺菀资硅F腐蝕產(chǎn)物的溶出、沉積、粘結(jié)。

通過(guò)上述分析，確定是凝結(jié)水和低壓給水管道的腐蝕形成的氧化鐵細(xì)小顆粒在給水泵濾網(wǎng)聚集造成污堵。

4 應(yīng)對(duì)措施

(1) 除氧器內(nèi)加裝高溫磁棒。進(jìn)入除氧器的各種疏水含鐵量較高，加之來(lái)自空冷凝汽器及低加給水系統(tǒng)含鐵量也相對(duì)較高，可以在除氧器水箱安裝耐高溫的除鐵裝置吸附氧化鐵顆粒。

(2) 提高除氧器出水溶解氧的濃度。根據(jù)GB/T 12145—2016《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》及DL/T 805.4—2016《火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則 第4部分：鍋爐給水處理》的規(guī)定，需要控制給水氧濃度，而并非控制除氧器出口氧濃度，在凝結(jié)水溶解氧不是很高(30 μg/L左右)的情況下，除氧器排氣門基本可以完全關(guān)閉或微開，只要給水溶氧合格，就可以減緩給水系統(tǒng)的腐蝕。

(3) 除氧器水箱防腐。由于除氧器在壓力約為0.8 MPa，溫度為170～180 ℃的條件下運(yùn)行，需要對(duì)除氧器水箱內(nèi)部防腐時(shí)，要對(duì)防腐材料的適用條件(溫度，附著力)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督。

(4) 給水加藥控制。采用凝結(jié)水精處理出水加氨或凝結(jié)水加氨量達(dá)到總加氨量的90 %以上，pH值宜控制在9.4左右，可減少低壓給水系統(tǒng)的腐蝕。

(5) 停機(jī)檢查。利用機(jī)組停備和檢修機(jī)會(huì)檢查凝汽器熱井磁棒的吸附情況，并及時(shí)清理磁棒上吸附的鐵的氧化物，以恢復(fù)其正常吸附功能，對(duì)存在問(wèn)題的磁棒進(jìn)行更換。每次機(jī)組停機(jī)，應(yīng)清理磁棒吸附的鐵的腐蝕產(chǎn)物，否則長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行可能會(huì)使吸附的氧化鐵重新進(jìn)入到給水中。

5 結(jié)論

(1) 給水泵濾網(wǎng)堵塞物主要來(lái)源于凝結(jié)水和低壓給水管道的腐蝕產(chǎn)物形成的顆粒狀鐵的氧化物。

(2) 通過(guò)調(diào)節(jié)低壓給水加氨提高低壓給水pH值減輕低壓給水管道的腐蝕，從而抑制鐵的氧化物生成造成給水泵入口濾網(wǎng)污堵。

(3) 保證凝結(jié)水磁性除鐵棒處于良好的可吸附狀態(tài)，減少凝結(jié)水?dāng)y帶鐵的氧化物。