概述
    北京京能熱電股份有限公司安裝有4×200MW供熱發(fā)電機(jī)組，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為敞開式循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)冷卻水補(bǔ)水在2007年5月16日前為永定河水，2007年5月16日至今使用城市再生水。2號鍋爐型號為HG-670/140-2，為超高壓帶一次中間再熱的單段自然循環(huán)燃煤鍋爐，系哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)制造，1989年5月投產(chǎn)。鍋爐爐水處理采用低磷酸鹽處理工藝，給水處理采用還原性全揮發(fā)處理工藝。
1鍋爐水冷壁泄漏分析
    2008年8月5日，2號鍋爐水冷壁發(fā)生泄漏，泄漏位置在鍋爐前墻水冷壁，標(biāo)高約30m處。鍋爐水冷壁規(guī)格為中60×6.5mm，材質(zhì)為20G。該管段內(nèi)的汽水混合物溫度約300℃，管外向火側(cè)靠近火焰中心的部位溫度可達(dá)1000℃。水冷壁縱剖后發(fā)現(xiàn)其內(nèi)壁存在蝕坑，并且一些蝕坑內(nèi)存在橫向小裂紋，蝕坑和裂紋大多都分布在向火側(cè)，主裂紋內(nèi)壁邊緣處可明顯觀察到有腐蝕產(chǎn)物。通過微觀分析發(fā)現(xiàn)，向火側(cè)外壁存在較厚的氧化皮，約200Um。向火側(cè)的內(nèi)外壁均可觀察到微裂紋，裂紋內(nèi)存在反應(yīng)產(chǎn)物，裂紋呈楔形，較尖銳，穿晶走向。為進(jìn)一步分析腐蝕產(chǎn)物，進(jìn)行了掃描電鏡(SEM)及能譜分析，由掃描電鏡(SEM)可清晰地觀察到在主裂紋的附近存在明顯的腐蝕產(chǎn)物，并且在內(nèi)壁主裂紋周圍有許多平行的小裂紋。對腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行能譜分析，發(fā)現(xiàn)存在Cl、0、Zn、Cu等元素。Cl的存在說明管子介質(zhì)含有Cl';該水冷壁管內(nèi)Cl-局部富集造成腐蝕，形成裂紋源，在長期交變應(yīng)力的作用下發(fā)生了疲勞失效，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2鍋爐水冷壁割管檢查
2.1鍋爐水冷壁割管檢查目的
    公司對2008年8月5日2號鍋爐水冷壁泄漏問題及分析結(jié)果非常重視，為徹底檢查2號鍋爐水冷壁目前狀況，便于采取相應(yīng)處理方案和防范措施，利用2008年9月29日至10月5日2號機(jī)組D級檢修機(jī)會，安排對水冷壁進(jìn)行取樣檢查�；瘜W(xué)專業(yè)將割取的水冷壁外壁車掉，沿水冷壁軸向分向、背火側(cè)剖開，采用3%～5%鹽酸+0.3%～0.5%IS129緩蝕劑，將剖開的水冷壁內(nèi)部沉積物清洗干凈，選取內(nèi)壁有蝕坑、裂紋的水冷壁送華北電力科學(xué)研究院進(jìn)行微觀分析。
2.2鍋爐水冷壁割管取樣位置
    為確保2號鍋爐水冷壁取樣檢查具有代表性，經(jīng)鍋爐、化學(xué)專業(yè)討論，認(rèn)為鍋爐燃燒器改造后，鍋爐的最高熱負(fù)荷區(qū)域有所變化，所以此次水冷壁取樣位置確定在鍋爐27m～35m標(biāo)高，水冷壁割管取樣長度不小于1m。割管具體情況為：
    標(biāo)高：鍋爐前墻、左墻、右墻水冷壁標(biāo)高在31.4m～34.9m之間；鍋爐后墻水冷壁在標(biāo)高27.4m～31.4m之間。
    割管編號：鍋爐前墻水冷壁：1015\ 1023\ 1077、1078\ 1118;鍋爐左墻水冷壁：2029、2117;鍋爐右墻水冷壁：4023、40 2 4、41 17；鍋爐后墻水冷壁：3029、3071、3072。
2.3檢查結(jié)果
2.3.1宏觀檢查
    鍋爐水冷壁經(jīng)車削、剖開、化學(xué)清洗后檢查，鍋爐前墻水冷壁1023向火側(cè)點(diǎn)蝕坑多、深度大，鍋爐前墻水冷壁1015背火側(cè)、鍋爐后墻水冷壁3029背火側(cè)、鍋爐左墻水冷壁21 17向火側(cè)發(fā)現(xiàn)縱向裂紋。
2.3.2微觀檢查
    鍋爐水冷壁內(nèi)部沉積物清洗干凈后，選取內(nèi)壁有蝕坑、裂紋的編號為1015、1023、2117、3029水冷壁，送華北電力科學(xué)研究院進(jìn)行微觀分析，通過掃描電鏡(SEM)，可以清晰觀察到宏觀可見的小坑，參見圖l，并且發(fā)現(xiàn)在部分坑底存在殘留物，對殘留物的成分進(jìn)行能譜分析，結(jié)果參見圖2、表2。
2.3.3結(jié)論
    (1)所送編號為1015、1023、2117、3029的四根水冷壁管，經(jīng)過化學(xué)酸洗試驗(yàn)后在管子內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)了沿管子長度方向的直道和多而細(xì)小的凹坑，剖開管子觀察其橫截面，金相組織為鐵素體+珠光體，金相組織正常；直道為加工時(shí)形成，其深度≤0.2mm，符合GB 5310規(guī)定；經(jīng)能譜分析后，凹坑屬于輕微腐蝕坑，暫沒有對管材造成影響。
    (2)鍋爐在正常運(yùn)行情況下，可能會受到某種運(yùn)行因素的影響，如鍋爐起停、振動(dòng)、熱膨脹、機(jī)械束縛等，使管子受到交變應(yīng)力的作用，產(chǎn)生裂紋，由于鍋爐爐水蒸發(fā)、濃縮，造成cr等侵蝕性離子富積，促使裂紋擴(kuò)展，發(fā)生疲勞失效。
    (3)2號鍋爐水冷壁經(jīng)過大范圍的割管檢查，對宏觀檢查有點(diǎn)蝕坑、裂紋的水冷壁管道進(jìn)行了掃描電鏡(SEM)及能譜分析，未發(fā)現(xiàn)異常，說明2008年8月5日2號鍋爐水冷壁發(fā)生泄漏，屬于個(gè)性問題。
3  2號鍋爐水冷壁現(xiàn)狀評估
3.1鍋爐水冷壁腐蝕形態(tài)及機(jī)理
    在正常情況下，鍋爐爐水pH值控制在9～10之間，鍋爐水冷壁金屬表面在高溫爐水中形成一層致密Fe304保護(hù)膜，使鍋爐水冷壁免遭腐蝕，其反應(yīng)式：3Fe+4H20-+ Fe304+4H2；但當(dāng)爐水pH值<8或>13情況下，鍋爐水冷壁沉積物下會發(fā)生酸或堿性腐蝕，鍋爐水冷壁金屬表面上有沉積物時(shí)，由于沉積物傳熱性很差，沉積物下金屬管壁溫度升高，爐水濃縮加劇，沉積物下爐水雜質(zhì)濃度很高，使鍋爐水冷壁遭到腐蝕。汽水中雜質(zhì)離子的主要來源為凝汽器泄漏。腐蝕機(jī)理：
    (1)酸腐蝕：
3.2鍋爐爐水質(zhì)量
    為分析鍋爐水冷壁泄漏原因，查閱了1989年5月機(jī)組投產(chǎn)以來至今鍋爐爐水質(zhì)量，爐水pH在10 .16～9.10之間，爐水質(zhì)量合格率99.8%，爐水未出現(xiàn)過pH值<8或>13情況，說明鍋爐水冷壁發(fā)生酸或堿性腐蝕的可能性較小。
3.3汽輪機(jī)凝汽器泄漏情況
    (1)自1989年5月至1998年6月，凝汽器銅管泄漏6次，凝結(jié)水硬度最大為4.4 U mol/L，累計(jì)泄漏時(shí)間300h，凝汽器堵管總計(jì)85根。
    (2) 1998年6月，2號機(jī)組進(jìn)行B級檢修期間，凝汽器銅管入口端及管板、水室進(jìn)行了涂膜。至2008年8月，凝汽器銅管泄漏5次，凝結(jié)水硬度最大為1.4umol/L，累計(jì)泄漏時(shí)間70h，凝汽器堵管總計(jì)9根。
    (3) 2003年8月16日～11月5日，2號機(jī)組A級檢修期間，更換了凝結(jié)器銅管，自2003年11月至今，凝汽器銅管泄漏1次，凝結(jié)水硬度最大為3.4umol/L，累計(jì)泄漏時(shí)間1.5h，凝汽器堵管總計(jì)1根。
    (4)汽輪機(jī)凝汽器泄漏后，化學(xué)運(yùn)行人員根據(jù)《化學(xué)運(yùn)行規(guī)程》要求及時(shí)處理：當(dāng)凝結(jié)水硬度小于1 U mol/L，要求汽機(jī)運(yùn)行人員堵鋸末，當(dāng)凝結(jié)水硬度大于lumol／L，聯(lián)系汽機(jī)檢修人員運(yùn)行中解列凝汽器查漏堵漏；在凝汽器泄漏缺陷消除之前，加強(qiáng)汽水質(zhì)量的監(jiān)督，每th記錄凝結(jié)水、給水、爐水電導(dǎo)率，每2h取樣化驗(yàn)給水硬度、二氧化硅，爐水的堿度、pH值、磷酸根，蒸汽的二氧化硅、含鈉量等；加強(qiáng)爐水磷酸鹽處理，控制爐水pH在9～10、爐水磷酸根含量在1.5～3.Omg/L之間，加大鍋爐連排開度，每4h要求鍋爐底排一次。
3.4鍋爐化學(xué)清洗及水冷壁垢量測定
    2號機(jī)組自1989年5月投產(chǎn)至今，分別于1992年、1995年、1999年、2003年、2007年共進(jìn)行過5次A級檢修，鍋爐水冷壁垢量及沉積率測定結(jié)果參見表3，根據(jù)D L/T561-1995《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐水冷壁沉積率達(dá)到優(yōu)良水平。根據(jù)D L/T794-2001《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》規(guī)定，分別于1995年、2003年進(jìn)行了鍋爐化學(xué)清洗。
3.5結(jié)論
    通過對2號鍋爐爐水pH值、汽輪機(jī)凝汽器泄漏情況、鍋爐水冷壁垢量及沉積率測定結(jié)果分析，2號鍋爐水冷壁目前狀況正常，不會造成大面積腐蝕泄漏。
4化學(xué)技術(shù)監(jiān)督需要注意的問題
4.1做好凝汽器的維護(hù)
    凝汽器泄漏是影響機(jī)組汽水質(zhì)量的主要因素，是鍋爐水冷壁腐蝕、結(jié)垢的重要原因，因此，做好凝汽器維護(hù)，防止其泄漏是化學(xué)技術(shù)監(jiān)督的首要任務(wù)，特別強(qiáng)調(diào)做好凝汽器維護(hù)管理工作。
    (1)凝汽器管材選擇，應(yīng)執(zhí)行DL/T 712-2000《火力發(fā)電廠凝汽器選材導(dǎo)則》，并根據(jù)循環(huán)冷卻水水質(zhì)情況及阻垢、緩蝕處理工藝，通過腐蝕試驗(yàn)確定。做好凝汽器管材到貨驗(yàn)收，除進(jìn)行100%渦流探傷外，銅管應(yīng)進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力檢查(24小時(shí)氨熏)試驗(yàn)，不銹鋼管材應(yīng)進(jìn)行焊縫及晶間腐蝕試驗(yàn)。凝汽器管安裝施工應(yīng)符合DL5011-1992《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范汽輪機(jī)組篇》等相關(guān)規(guī)定。
    (2)做好凝汽器運(yùn)行管理工作。
    ①加強(qiáng)凝汽器管膠球清洗工作，單臺凝汽器投球數(shù)量不少于單流程銅管數(shù)量的10%，保證膠球“投入率”100%，當(dāng)膠球“收球率”低于95%時(shí)，應(yīng)對凝汽器管膠球清洗裝置進(jìn)行處理。
    ②機(jī)組停用三天內(nèi)，凝汽器水側(cè)不停運(yùn)；停用三天以上，凝汽器水側(cè)應(yīng)放凈存水，打開凝汽器水側(cè)人孔門，用清水逐根沖洗銅管，并安裝軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行干燥，待機(jī)組啟動(dòng)前，再封閉凝汽器水側(cè)人孔。
    ③循環(huán)冷卻水處理藥劑及工藝應(yīng)經(jīng)過阻垢緩蝕動(dòng)態(tài)試驗(yàn)確定，嚴(yán)禁隨意更改控制指標(biāo)和處理方式，并做好循環(huán)水處理的藥劑的到貨驗(yàn)收工作。
    ④汽輪機(jī)凝汽器銅管入口端、管板及水室涂膜，防止由于循環(huán)冷卻水懸浮物高，造成凝汽器入口端沖刷磨損，防止由于凝汽器銅管安裝時(shí)過脹和欠脹及凝汽器管板和銅管間的電位差造成凝汽器銅管腐蝕。
    ⑤為防止汽輪機(jī)凝汽器滲漏，建議對凝結(jié)水含鈉量進(jìn)行監(jiān)控。凝汽器在正常運(yùn)行情況下，凝結(jié)水含鈉量一般不大于5ug/L，因此，建議凝結(jié)水含鈉量控制在10ug/L以下，當(dāng)凝結(jié)水含鈉量大于10Ug/L時(shí)，凝汽器可能發(fā)生了滲漏，可考慮機(jī)組運(yùn)行中加鋸末臨時(shí)處理。為防止循環(huán)冷卻水中懸浮物在凝汽器銅管內(nèi)沉積，在機(jī)組運(yùn)行中加鋸末臨時(shí)處理期間，凝汽器膠球清洗正常投入。當(dāng)凝結(jié)水硬度超過1 umol/L時(shí)，機(jī)組運(yùn)行中解凝汽器查漏、堵漏。若為供熱機(jī)紐，熱網(wǎng)加熱器疏水含鈉量可參考凝結(jié)水指標(biāo)控制。
4.2嚴(yán)格控制汽水質(zhì)量
    嚴(yán)格執(zhí)行GB 12145-2008《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)發(fā)生汽水質(zhì)量超標(biāo)時(shí)應(yīng)及時(shí)處理，嚴(yán)格執(zhí)行“三級處理”原則。為防止鍋爐水冷壁堿性腐蝕，建議鍋爐爐水pH控制在9.2～9.6之間。鍋爐爐水pH與游離NaOH關(guān)系參見表4。
4.3機(jī)組啟動(dòng)前的準(zhǔn)備
    根據(jù)DL/T 561-1995《火力發(fā)電廠汽水化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》要求，機(jī)組檢修后啟動(dòng)前，應(yīng)對熱力系統(tǒng)進(jìn)行冷熱態(tài)水沖洗，鍋爐水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用加氨一聯(lián)氨的除鹽水，并維持pH值在9.0～9.5之間，維持聯(lián)氨的一定過剩量。
4.4機(jī)組啟動(dòng)期間的監(jiān)督
    機(jī)組啟動(dòng)期間，應(yīng)對啟動(dòng)初期汽水質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督，汽水質(zhì)量符合DL/T 561-1995《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)組啟動(dòng)期間，加強(qiáng)凝結(jié)水、給水、蒸汽質(zhì)量監(jiān)督，質(zhì)量不合格的給水嚴(yán)禁進(jìn)入鍋爐，蒸汽品質(zhì)不合格嚴(yán)禁并汽，凝結(jié)水不符合啟動(dòng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不得回收。
4.5機(jī)組停運(yùn)期間的保護(hù)
    根據(jù)DL/T 956-2005《火力發(fā)電廠停（備）熱力設(shè)備防銹蝕導(dǎo)則》要求，機(jī)組停（備）用期間應(yīng)采用相應(yīng)的停（備）用保護(hù)措施。機(jī)組停用時(shí)間超過15天，建議采用“十八烷基胺”進(jìn)行保護(hù)。根據(jù)機(jī)組停備保護(hù)實(shí)踐，機(jī)組熱力系統(tǒng)采用“十八烷基胺”預(yù)膜保護(hù)，具有操作工藝簡單、保護(hù)范圍廣、保護(hù)效果好等優(yōu)點(diǎn)，且“十八烷基胺”無毒，排液對環(huán)境無污染。
4.6機(jī)組A級檢修期間的監(jiān)督檢查及評價(jià)工作
    (1)機(jī)組A級檢修期間，要對鍋爐（汽包、水冷壁、省煤器、過熱器、再熱器等）、汽輪機(jī)（高壓缸、中壓缸、低壓缸，凝汽器汽水側(cè)，除氧器、高、低壓加熱器）設(shè)備進(jìn)行全面檢查，并根據(jù)DLlT561-1995《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對熱力設(shè)備進(jìn)行全面評價(jià)。
    (2)鍋爐水冷壁割管要具代表性，其位置確定，要根據(jù)機(jī)組A級檢修間隔內(nèi)，鍋爐水質(zhì)與爐管異常等具體情況確定，一般情況下水冷壁管割管位置，應(yīng)選擇在鍋爐前后側(cè)、熱負(fù)荷最高區(qū)域。對于200MW機(jī)組，鍋爐熱負(fù)荷最高區(qū)域在24m左右，燃燒器改造后，要重新確定鍋爐熱負(fù)荷最高區(qū)域。
    (3)機(jī)組A級檢修前一次檢修，應(yīng)割管檢查水冷壁的垢量，根據(jù)DL/T 794-2001《火力發(fā)電廠鍋爐化學(xué)清洗導(dǎo)則》規(guī)定，及時(shí)進(jìn)行鍋爐化學(xué)清洗，防止鍋爐水冷壁產(chǎn)生垢下腐蝕和氫脆。
    (4)對汽輪機(jī)凝汽器汽側(cè)進(jìn)行檢查時(shí)，要特別注意六、七、八段抽汽管道是否泄漏，防止由于汽輪機(jī)抽汽管道焊口開焊沖刷凝汽器銅管，造成凝汽器銅管泄漏。某電廠4號機(jī)組由于六抽汽焊口開裂，造成2號凝汽器銅管沖刷泄漏, 富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。