摘要：近年来，随着大幅度上涨的各种能源的价格，同时也为了响应国家的可持续发展战略，更是为了有效提升企业的热效率，达到节约资源的目的，部分热电企业等均投入并使用了“余热锅炉”以利用燃气轮机所产生的余热。在设计和应用上，我国的余热锅炉已经步入成熟阶段，使用过程中常常发生余热锅炉腐蚀的情况，严重影响生产运行，甚至造成重大事故，为此，需要对余热锅炉的腐蚀问题进行探索，针对产生的原因提出有效的预防措施。
关键词：余热锅炉; 腐蚀; 预防措施
1 研究背景及研究对象
我公司采用V94.2（SGT5-2000E）型燃气蒸汽联合循环热电联产机组，余热锅炉为DG233.99/7.95/57.4/0.63-M106，双压（高压主要为蒸汽，低压为汽轮机低压再充电蒸汽），无补燃，卧式，自然循环露天布局的热锅炉；V94.2燃气轮机采用单气缸，单轴，轴向排气结构。转子由端齿结构传扭，拉杆空心轴，可调节进口导叶。汽轮机型号为LZCC81-7.65/2.3/1.3/0.6联合循环汽轮机，次高压、单缸、双压、无回热、抽汽凝汽式。
在联合循环电站里面，对燃气轮机所产生的余热进一步利用，以其生成的蒸汽为动力，推动蒸汽循环的发电换热的设备，叫做“余热锅炉”。为了尽量吸收余热，避免更大热损失，因此在“余热锅炉”的中大量使用了螺旋鳍片管增加受热面积强化管子传热，布置了采用对流换热器，余热锅炉传热设备是汽水系统与燃机排气换热，这种特点使得余热锅炉（在利用螺旋鳍片管受热强化管子传热的时候，不仅对于传热系数进行了强化，更是在传热面积上做到了一定程度的增加。对于使用对燃气轮机的企业来说，虽然“余热锅炉”的高造价，以及复杂的汽水系统，但是与燃气轮机相比，应用“余热锅炉”后，对燃气轮机的余热进行了充分的利用，其结果是有效提升了企业的热效率。
2 余热锅炉的结构和特点
在设计“余热锅炉”的烟道时，通常采取的是“L型”或者“W型”，这种设计在结构上外置锅筒，在余炉中对称布置各受热面。其中，高压Ⅰ、Ⅱ级过热器、高压蒸发器、高温省煤器、低压过热器被安装在烟道前部高温区，而凝结水加热器被安装在烟道后部低温区，具体构造见图1。
图1余炉布置简图
基于“余热锅炉”的基本构造，其工况条件十分恶劣。这是因为在“余热锅炉”的使用过程中，接受燃机排气，由于燃用的天然气中含有硫分，致使炉内烟气成分复杂，具备高温度、快流速的特点，更是易积含腐蚀性介质的烟气，受到上述因素的影响，在近几年定期检查锅炉时，多在锅炉尾部发现受热面区域的管件，产生腐蚀及磨损，存在管件壁减薄的情况，甚至严重的已有部位发生泄漏等情况。
3 造成余热锅炉腐蚀的因素
造成余热锅炉腐蚀的因素多种多样，其中主要分作两个原因，即：酸蚀以及流动加速腐蚀。其中：
3.1 酸蚀
由于在架设安装“余热锅炉”的时候，多数会把锅炉建在室外，这就导致锅炉的本体必然暴露在长期恶劣的气候条件下，特别是在南方的潮湿大风环境中，各受压部件外壳在日晒雨淋中，极易出现外护板密封不严，导致保温层破损的情况。燃机预热锅炉是正压炉，这就使得湿冷空气经由缝隙破损位置被倒灌吸入，影响炉膛温度。这种影响降低了炉内的烟温，并且在潮湿低温的环境中，烟气里面的二氧化硫、氧气、三氧化硫等成分，接触水汽后，发生化学变化，冷凝酸被动生产，导致受热面管件腐蚀，护板破损的状况。此外，由于燃机在启动的过程中，速度极快，且启停频繁，也容易造成低温腐蚀。
锅炉停用时，经过长时间的闲置，如果未能在闲置前对炉膛内的进行彻底的清扫，也没有对外壳及受压元件和炉膛处理干燥，在南方阴雨潮湿的环境中，极易造成大面积的腐蚀锅炉。由于受到冬季天然气量的影响，我公司的联合循环机组因此有较长的机组停运时间，虽然期间有时采用充氮气保养，时间长了存在氮气泄漏的可能，失去保养作用。定期调机运行，以保证受热面的干燥，起到干保养的作用。避免造成腐蚀。
3.2 流动加速腐蚀
流动加速腐蚀（Flow acceleration corrosion）简称“FAC”。是指一种发生在紊流区，于强还原环境下加速性腐蚀。该腐蚀常见于三通、管道弯头、异径管连接处等。其引发的结果十分严重，在已报导的多起突发性爆管事故中，经调查均是由FAC引起。在对余热锅炉的腐蚀因素进行调查后，可以发现在气液两相变化或者单相部位中，均见FAC发生，而这也是主要的余热锅炉可用率降低的因素之一，也是导致余热锅炉腐蚀的因素之一。
4 预防余热锅炉腐蚀措施
4.1 预防余热锅炉酸蚀的措施
首先，为了预防“余热锅炉”的腐蚀问题，必须在日常运行中，保障余热锅炉拥有完好无损的密封层，对此，需要加强锅炉的日常巡检工作，一旦发现破损情况，要对密封保温层及时处理。同时，可进行漏风试验在停炉检修时，以检查密封情况，并立即修补发现漏点。
其次，在锅炉使用寿命的延长上，尽量避免由酸蚀带来的影响，为此需要对烟气温度加强控制，尽量维持高负荷运行，避免炉膛产生波动过大的烟温，或者锅炉运行负荷变化剧烈等情况。锅炉日常巡检时，注意炉膛烟温的数据观察，出现情况时，要立即联系生产工序控制部门。
最后，在余热锅炉的闲置期间，或者长时间停运的时候，需要做好维护余热锅炉的保养工作，具体包括排净内部残存炉水、填充惰性气体保持干燥和预防氧化、清理锅炉内部各受压元件、预防积灰在炉膛内结垢、长时间停运需悬挂药剂除湿。上述目的都是为了保持锅炉的干燥通风，预防腐蚀发生。
4.2 预防余热锅炉FAC的措施
研究表明，可以采取以下措施来降低FAC速度。在碳钢中加入适当的铬，可显著提高碳钢的抗FAC性能。当碳钢中的铬质量分数≧0.04%时，碳钢表面氧化膜的CR含量在一定程度上的增加将形成fe3x-CR04尖石氧化膜，这将大大降低FAC的速度。
为了减少FAC的发生对余热锅炉产生的影响，可以增加温度测点在单个低压蒸发器的两侧，从而对烟气走廊的受热情况严格监视，时刻了解其局部管段的受热情况是否正常，并根据监测结果，对档烟板以及炉内折烟板的使用情况和运行情况进行检查。
在“余热锅炉”长期停运时，除了进行正常的防潮干燥措施外，还可以利用这段时期，进行余热锅炉各受热面的停机检查。其具体内容包括对余热锅炉的高压蒸发器、高温省煤器与高压汽包各连接管处，凝结水加热器、低压蒸发器与低压汽包连接处进行检查，主要是测量各管壁厚度；对发现管壁壁厚存在问题及变薄，严重威胁机组安全运行的部位进行检修，从而做到随时发现问题，随时解决问题。
5 结论
综上所述，对“余热锅炉”的腐蚀因素进行调查研究后发现，造成其腐蚀的主要因素有酸蚀以及FAC造成的腐蚀。针对此种情况，需对“余热锅炉”的使用做出改善，借以预防腐蚀情况的发生。其预防措施主要有定期检查余热锅炉，防范低温腐蚀问题；加强检查受热管件，做好保温密封层的防护工作；及时发现和处理管道外部及内部的FAC事故，避免由此带来的损失。为了全方位的确保“余热锅炉”的运转健康，必须对其运转的全过程进行监控检查，做好上述的防腐蚀措施。
参考文献
[1]刘献游,陈剑,王莉,郑邦华,黄凯.硫酸余热锅炉受压部件腐蚀损伤原因及预防措施[J].石油和化工设备,2017,20(09):90-92.
[2]陆定康,潘浩.余热锅炉流动加速腐蚀的原因和预防措施[J].华电技术,2017,39(08):72-73+76+80.
[3]陈相. 余热锅炉省煤器防泄漏研究[D].西安石油大学,2016.
[4]吴海峰.分析余热锅炉省煤器腐蚀分析与预防技术措施[J].民营科技,2014(05):4.
论文作者:杨海珍
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/24
标签：余热论文; 锅炉论文; 情况论文; 燃气轮机论文; 炉膛论文; 预防措施论文; 省煤器论文; 《电力设备》2018年第23期论文;