光热电站空冷系统腐蚀原因分析及解决办法

光热电站空冷系统腐蚀原因分析及解决办法

Summary:空冷系统腐蚀是光热电站运行过程中存在的共性问题。腐蚀严重会造成凝结水铁含量超标，延误机组启动时间甚至会造成主要设备损坏。为此必须在满足光热电站机组频繁启停的前提下，通过不断的运维摸索找到相应的解决办法，以确保机组的安全稳定运行。Keys：空冷系统；腐蚀；磁性过滤器；复合胺一、前言受天气的影响，光热电站汽轮机组启停较为频繁。当出现连续几天十几天阴天天气时，机组停运破坏真空后，空气进入到凝结水系统，空气直接接触空冷系统、凝结水箱及管道。因凝结水系统管道、空冷材质为碳钢，空气进入后会在潮湿的金属表面发生氧腐蚀，产生铁锈等氧化铁腐蚀物。随着铁锈杂质进入凝结水泵，会导致凝结水泵轴承损坏，长期腐蚀空冷岛翅片管会出现泄漏。在此对空冷系统腐蚀问题进行浅析，并提出解决方案，希望对提高光热电站设备可靠性，保证机组的安全运行有所用处。二、空冷系统腐蚀的危害2020年11月，国内某光热项目运行中出现凝结水泵A、B振动大，且有明显增大趋势，其中凝结水泵泵A振动值Y方向3.17mm/s、X方向4.05mm/s，轴承振动Y方向7.3mm/s、X方向2.6mm/s。厂家人员到场后对凝结泵B解体检查，发现该泵石墨衬套磨损，泵轴与石墨衬套间隙最大磨损至3.77mm。现场分析两台泵属同样问题，将两台泵返厂检修。检修历时1个月，维修费用约50万元。后期排查过程中在凝结水箱、空冷岛分配管底部发现杂质，取样化验室分析如下：项目总Fe（%）Fe203（%）Fe304（%）酸中不溶物（%）其它（%）数值59.7814.9435.8410.9029.32三、原因分析根据拆卸情况和实际零件判断，由于大量杂质长期冲刷石墨衬套，导致石墨衬套被严重磨损，轴缺少辅助支撑，导致轴产生晃动，从而导致了机封的损伤泄漏和振动增大。(一)检修角度原因分析1.空冷系统所有设备均为碳钢材质，在设备出厂前表面氧化膜被破坏，设备停机后长期处于潮湿环境中，导致内壁进一步腐蚀，氧化皮逐渐脱落。2.凝结水泵入口滤网由凝结水泵厂家供货，滤网型号为HTT250-10,过滤精度为20目/英寸，该精度对应筛孔尺寸为0.85mm,泵轴与石墨衬套标准间隙为0.15mm－0.21mm,叶轮口环与导流壳口环间隙为0.31mm－0.46mm,因此，颗粒尺寸小于0.85mm的杂质在运行过程将进入泵吸入口，不规则状杂质进入叶轮口环与导流壳口环间的间隙后造成摩擦，导致口环拉毛。经五级加压后杂质输送至圆柱管，小颗粒杂质进入石墨衬套与泵轴间隙，造成石墨衬套磨损。3.设计深度不够。设计按常规火电设计，在凝结水泵前未设计除铁装置。（二）运行角度原因分析1.由于永磁调速系统故障，采用工频启动，启动时力矩较大，对轴承有一定的影响。2.设计院在给凝结水泵厂家的选型提资中，应对水泵的运行工况、现场环境条件都进行详细说明，厂家在水泵设计、制造、生产过程中，以及配件的选型时须以设计院提供的技术参数为依据，水泵入口滤网也在厂家供货范围内。所以，水泵的设计和选用的材质不适应现场环境条件，导致凝泵无法长周期稳定运行。3.凝结水水质的影响：光热机组和火电机组相比不同之处：光热机组受天气的影响，无法长周期连续运行。在机组频繁的启停中，停机后破坏真空、停轴封等操作中，空气的进入势必造成排汽管道、疏水管道、ACC配汽管道、凝结水箱、高低加筒体等产生氧腐蚀。所以机组每次启动后，凝结水铁离子超标，虽然凝泵入口有滤网（20目），但不可能全部滤除，所以这些铁锈可能会对石墨衬套产生冲刷。4.水泵厂家对设备配件的选用问题：按照凝结水泵厂家的说明，凝结水泵石墨衬套属于易损件，建议大修更换一次，这只是考虑到常规火电机组，只有机组启动时会发生凝结水铁离子超标，但经过换水后合格，机组进入稳定运行，凝结水水质将处于合格状态，所以石墨衬套的运行将是稳定的。而光热机组的频繁启停，使凝结水泵在机组每次启动中，都会在水质不合格的情况下运行一段时间，经过换水后才能运行稳定，故对石墨衬套的冲涮次数相比常规火电较多。（三）化学角度原因分析1.每次机组停用时间超过7天，破坏真空后，导致空气进入到凝结水系统，空气直接接触空冷岛和凝结水箱及管道，在潮湿的金属表面发生氧腐蚀，产生相应的氧化铁腐蚀物。2.停机后再次启机时，在启动初期凝结水系统的溶解氧和铁超标。四、防范措施(一)检修改进措施1.在凝结水箱入口加装一套临时水箱，冲洗初期，冲洗水水经临时水箱排至浓水池，水质化验合格后进凝结水箱，以改善凝结泵运行环境。（二）运行改进措施1.由于天气原因机组无法连续运行时，停机后保持轴封系统、抽真空系统运行，机组维持真空，防止空气进入排汽缸造成设备氧腐蚀。2.如遇设备检修，机组长周期停运时，停机后开启本体疏水、各抽汽管道疏水排净存水，待缸温达到条件后启动真空泵抽出所有系统的湿空气、积水。3.机组长周期停运，及时做好保养：高低加汽侧、主再热蒸汽充氮保养；凝结水系统、给水系统满水保养，防止空气进入。4.机组长周期停运后再次启动时，利用旁路系统对低压排汽管以及空冷岛进汽管、凝结水管道进行热态冲洗，并加强换水，使凝结水水质达到机组启动要求。5.机组启动前做好凝结水水质化验工作，水质不合格时加强换水，直至水质合格，通过此次原因调查，水质对水泵正常运行伤害大，在运行中严密监视水质工况，发现指标超标立即进行检查和原因分析，必要时停机处理。6.运行中严密监视除铁过滤器运行情况，加强除铁过滤器的水洗和气洗工作，尤其在开机前和停机后加强此项工作。7.正常运行期间加强凝结水泵巡检力度，尤其重点对凝结水泵轴承温度、振动进行测量和对异音进行倾听，对泵和电机晃动注意观察，发现问题及时联系处理。8.加强人员技术培训，掌握泵体内部结构和工作原理，以及运行注意事项。（三）停机保养改进措施1.机组停运一周之内，维持凝水系统汽侧真空度，提供汽轮机轴封供汽，防止空气进入汽轮机，除氧器不需要放水时，除氧器采用热备用，向除氧器水箱通辅助蒸汽，保持给水泵运行，维持除氧器水温高于105℃。对短期停运，需要除氧器放水时，可在放水前适当加大给水加氨量，提高给水的pH值至9.5-9.6。SGS系统处于保温保压状态时关闭定排、连排提高炉水pH值至9.5-10.0。2.当机组停机时间大于一周时，机组采用停炉保护剂（复合有机胺）对整个系统进行保养。目前停机保养措施不能有效的保养空冷系统。当采用停炉保护剂保养时，能对空冷系统和机组汽水系统同时进行保养，效果更为理想。用水稀释或直接引入系统（自身也会挥发），按照每立方体积加入1500-2500g，就可以达到较长周期的防护。并且，该类物质即使残留也对后续系统启动无任何危害（包括汽轮机叶片）。五、结论与建议根据日常运维工作过程中积累的做法和经验，针对光热发电项目空冷系统腐蚀问题，可从如下几个方面加以防范。一是设计阶段，在凝结水泵入口加装磁性过滤器，吸附产生的铁锈杂质，改善凝结水水质。二是设备制造阶段，当