西安协力动力科技有限公司 陕西 西安 710119
摘要：除氧器是火电机组重要的辅机设备，本文探索了除氧器水箱腐蚀机理以及除氧器防腐蚀的必要性。通过对传统的除氧器水箱高温有机涂料、热喷涂不锈钢等防腐工艺和不锈钢薄板衬里技术实际应用加以探索比较，认为不锈钢薄板衬里技术在除氧器水箱防腐上经济合理，技术可行，值得推广和应用。
关键词：除氧器；原理；腐蚀；不锈钢衬里
一、除氧器在系统中的位置及其作用
在火电厂汽轮机中，做完功的乏汽进入凝汽器，被循环水冷却后凝结成水。凝结水由凝结水泵经低压加热器送入除氧器，同时系统补给水也被送入除氧器，除氧后的水经高压加热器被给水泵送入锅炉而循环使用。
除氧器的主要作用是出去锅炉给水中的氧气和其他不凝结气体，以保证给水的品质。若水中溶解氧气，就会使与水接触的金属被腐蚀，同时在热交换器中若有气体聚积，将使传热的热阻增加，降低设备的传热效果。因此，水中溶解有任何气体都是不利的，尤其是氧气，压力为6Mpa以下的锅炉给水，其含氧量应小于15ug/L, 6Mpa以上的锅炉给水的含氧量应小于7ug/L。
在火电厂采用热力除氧，除氧器本身又是给水回热系统中的一个混合式加热器，同时高压加热器的疏水、化学补水及全厂各处水质合格的高压疏水、排汽等均可汇入除氧器加以利用，减少发电厂的汽水损失。
二、除氧器的除氧原理
当水和某种气体接触时，就会有一部分气体溶解到水中，用气体的溶解度表示气体溶解于水中的数量，mg/L计值，它和气体的种类以及该气体在水面的分压力和水的温度有关。在一定的压力下，水的温度越高，气体的溶解度越小，反之气体的溶解度就越大。同时气体在水面的分压力越高，其溶解度就越大，反之其溶解度也越低。天然水中溶解的氧气可达10mg/L。由于汽轮机的真空系统不可能绝对严密，空气通过不严密部分渗入系统，凝结水可能溶有大量氧气。此外，补充水也含有氧气及二氧化碳等其他气体。采用热力除氧的方法，可除去给水中的不凝结气体。除氧器采用热力除氧的方法除去水中所有的不凝结气体，其原理是依据亨利定律和传热传质定律。
三、除氧器水箱防腐的必要性
除氧器是电站给水系统中的重要设备，其筒体多采用碳钢钢板制造，抗腐蚀能力差，由于除氧器处于高温高压水中运行，温度高金属原子活性大增，腐蚀速度数倍于常温状况，常用的防腐方法基本无效，因此筒体内壁腐蚀严重，尤其是滑压运行的除氧器，随机组负荷升高，已除氧水中易出现“返氧”现象，腐蚀损伤加重，长久下去不仅存在易污染锅炉给水品质、堵塞给水回路和给检修带来很大麻烦的问题，钢板还可能出现腐蚀减薄造成筒体强度不够或引发腐蚀裂纹造成安全隐患的不利状况，国内就有因除氧器失效而造成器毁人亡的恶性事故的实例。
为了避免除氧器腐蚀带来的问题，国外电站常使用不锈钢制除氧器，效果良好，我国少数电站也有换用不锈钢制除氧器的，但造价高，得不到推广。为了保证机组安全经济运行，延长除氧器使用寿命，对除氧器内表面进行防腐处理很有必要。
四、除氧器水箱防腐方案的选择
除氧器运行在高温高压水中，筒壁腐蚀有其特殊性，一般的防腐办法很难见效，它不仅要求防腐涂层具有优良的抗腐蚀性能和在高温高压水中涂层自身结构的稳定性，还要求涂层有较高的强度和与基体相近的物理性能、高的结合强度，才能使防腐涂层在除氧器运行工况下不失效，阻断腐蚀介质和金属的直接接触，使金属免受腐蚀损伤，延长设备使用寿命。
对于除氧器防腐，最早的方法是刷漆或涂刷耐高温有机涂层，但防腐效果很差，常常一个大修期下来，所刷漆层斑剥脱落，筒体内壁锈迹斑斑，起不到有效防腐目的，而且不得不经常在除氧器内进行刷漆工作，劳动强度大，有害气味危及检修人员身体健康，长期防护成本不小。
近几年采用的热喷涂方案是在现有碳钢除氧器内壁采用热喷涂技术制作成不锈钢表层，其功用接近不锈钢制除氧器，但费用远低于不锈钢制除氧器，如100MW机组的不锈钢除氧器，单设备费用200万元以上，采用热喷涂方案仅约占其设备费的十分之一。热喷涂方案因采用金属耐蚀层，且含有特殊材料结合低层，强度高，结合牢靠，但施工时环境恶劣，加之使用寿命并不十分理想，尤其施工质量不佳时。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
从质量安全和长远的角度，经过长期研究，笔者推荐采用不锈钢薄板衬里防腐方案，虽然施工较为麻烦，一次性投资大，但一本万利，一劳永逸。
五、除氧器水箱内衬不锈钢薄板防腐技术工艺
1、除氧器水箱参数
为彻底解决锅炉给水品质问题，防止水箱腐蚀，提高设备的热经济性能和安全性能，延长除氧器使用寿命，拟对除氧器水箱进行内衬不锈钢薄板处理。一般300MW火电机组除氧器水箱参数：
工作温度：158 ℃ 工作压力：5.99 MPa
钢材牌号：20 规格：φ 3000× 19000mm
内表面积：210m2 水箱总容积：124m3 水箱有效容积：100 m3
2、不锈钢板的选用
选用1mm 或2mm不锈钢板，材质代号304或304L，采用手工电弧焊，其焊条选用应符合GB983《不锈钢焊条》，选用如下：
304 0Cr18Ni9 A102(奥102) E308-16 钛钙型酸性焊条
304L 00Cr19Ni10 A002(奥002A) E308L-16 钛钙型酸性焊条
钛钙型酸性焊条电弧稳定、飞溅少、成型好、且脱渣容易。低碳钢与不锈钢材之间焊接材料选用ENiCrFe-2或ENiCrFe-3。
衬里材料所用不锈钢板和焊材要附有原厂材质检验报告书。不锈钢板应以供货状态的试样按GB-4334.5《不锈钢晶间腐蚀试验方法》进行晶间腐蚀倾向性试验。
3、衬板前的准备工作：
3.1开始衬里施工前，需解列除氧器，用堵板或堵头封堵除氧器及与水箱相关的水汽管口，如下水管管口、进水管口、蒸汽管管口等，可靠地隔离除氧器汽、水回路。
3.2开启除氧器人孔门。
3.3清理除氧器水箱内积水，在人孔门安装轴流风机抽出湿空气，并保证除氧器内部通风干燥，彻底吹干除氧器水箱筒体内表面，并保持通风干燥。
3.4拆除除氧器及水箱内外影响施工的仪表管、水位计等。
4.组焊
4.1不锈钢板根据使用尺寸用高速剪板机下料，并用电动角磨机打磨钢板四周，应光滑平整、无毛刺，下好料的钢板编号依次从水箱人孔进入，在水箱内进行校平。
4.2衬焊钢板前，应先衬焊水箱的工艺进出管和仪表进出管、人孔等，钢管选用相应的不锈钢套管，法兰选用符合标准的法兰。施工程序是将带法兰的钢管从外部伸入后，先和一块开孔的不锈钢板焊接，然后再衬焊钢板。
4.3衬焊钢板时先点焊，再进行焊接，对接焊缝应纵横相互错开，焊接时应采用对称焊，必须防止不锈钢板因焊接而引起的热变形。本设备按GB150《钢制压力容器》和DL5007-92《电力建设施工验收技术规范》（火力发电厂焊接篇）。进行制造、检验、验收。
参考文献
[1]《实用防腐蚀施工工程手册》 化学工业出版社 涂湘缃 主编.
[2]《化工工艺设计手册》上海化工研究院.
[3]HG/T20678-2000《衬里钢壳设计技术规定》.
[4]HG/T20580-2011《钢制化工容器结构设计规定》.
[5]《化工设备设计手册》上下卷 化学工业出版社朱有庭 2005.6.
论文作者:孙卫军,李双龙
论文发表刊物:《防护工程》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/6
标签：除氧器论文; 水箱论文; 气体论文; 衬里论文; 不锈钢论文; 水中论文; 薄板论文; 《防护工程》2018年第5期论文;