深圳市能源环保有限公司南山垃圾发电厂 广东深圳 518000
摘要：余热锅炉过热器疏水管泄漏是导致垃圾发电厂非计划停运的重要原因之一，结合具体垃圾焚烧发电厂余热炉炉型，根据锅炉运行工况、过热器疏水管路结构、泄漏现象等进行分析，得出高温腐蚀是导致过热器疏水管泄漏的主要原因，提出了解决过热器疏水管泄漏的可行方案。
关键词：垃圾发电厂；疏水管；泄漏；治理
1概述
随着我国经济生活水平的发展和不断提高，城市生活垃圾的处理已经成为关乎民生的一件大事，中国城市人均年产垃圾约440千克，全国主要城市年产生活垃圾量达1.6亿吨。垃圾焚烧发电可以实现对垃圾处理无害化、减量化、资源化的处理，有效避免垃圾填埋对地下水和填埋场周边大气环境的污染，大大节约了土地资源，通过焚烧还可以利用垃圾的热能用来发电为社会提供能源。同时随着垃圾焚烧行业环保标准的提高，焚烧发电已逐渐成为垃圾处理的主流手段。余热锅炉的安全稳定运行对于垃圾焚烧发电厂至关重要，过热器疏水管泄漏是导致垃圾发电厂锅炉非计划停运的重要原因之一。过热器疏水管泄漏事故不仅会导致锅炉非计划停运，影响汽轮发电机组的安全稳定运行，更会使城市生活垃圾的处理受到影响[1]。因此，研究分析垃圾发电厂过热器疏水管泄漏的原因并提出有效的解决方案，提高发电厂锅炉运行的可靠性，减少因锅炉非计划停运对城市生活垃圾处理的影响，保证垃圾发电厂的社会效益十分必要。
2 南山圾发电厂过热器疏水管泄漏状况及原因分析
2.1 南山垃圾发电厂概况
南山垃圾发电厂位于深圳市南山区，于2003年底建成投产，配置两台比利时西格斯产的日处理400t/d垃圾焚烧炉和一台东方汽轮机厂产的15MW汽轮发电机组。南山垃圾发电厂余热炉为比利时西格斯设计武汉锅炉厂生产，余热炉第一、二、三烟道为竖直布置，蒸发器、过热器和省煤器依次布置于水平烟道。近年来过热器疏水管泄漏已成为导致南山垃圾发电厂锅炉非计划停运的重要原因，分析并找到过热器疏水管泄漏的原因和解决方案，对垃圾发电厂安全稳定运行尤为重要。
2.2过热器疏水管泄漏情况
据统计南山垃圾发电厂仅2013年至2015年间就发生过4次过热器疏水管泄漏事故，见表格1。锅炉受热管失效一般主要由长期过热/蠕变、烟气侧腐蚀、应力腐蚀、短期过热、点蚀、疲劳、石墨化以及焊接缺陷等原因导致[2]。通过检查分析南山垃圾发电厂过热器疏水管泄漏主要是疏水管壁腐蚀导致。
图1 2013年3月18日过热器疏水管腐蚀、穿孔
对2015年3月10日泄漏的过热器疏水管进行检测，肉眼可辨识的腐蚀破口数量多达4个，在过热器疏水管弯管处迎风面沿轴向分布。外壁腐蚀面厚度不均、凹痕较多，穿孔处管壁最薄处仅0.2mm，最厚处3.15mm。破口及周围可见黄褐色腐蚀产物，过热器疏水管内部管壁被黑色的氧化层覆盖。
图2 2015年3月10日过热器疏水管腐蚀、穿孔
对过热器疏水管进行金相检验发现内、外壁均有腐蚀或氧化产物覆盖，过热器疏水管内壁存在脱碳现象，总脱碳层厚度达0.37mm。过热器疏水管心部金相组织为铁素体+珠光体，珠光体球化等级为3~4级，局部可见魏氏组织（见图3），表明疏水管在使用过程中长期处于过热状态[3]。
图4 过热器疏水管破口SEM形貌×320
因此，过热器疏水管外表面腐蚀产物中含的有Cl、S、Na等元素，致使壁厚不断减薄，又因为受损位置处于迎风面，随着烟气的不断冲刷，外壁表面上形成的腐蚀垢（块）不断剥落，同时过热器疏水管基体组织中珠光体球化明显，并存在魏氏组织，导致其综合机械性能下降，在二者的共同作用下，最终导致过热器疏水管在弯管处穿孔泄漏。
3 解决方案
3.1运行调整
加强运行人员对焚烧炉的调整，合理控制燃烧，防止烟气温度超标；加强对余热炉受热面清灰，保持过热器前蒸发器管屏清洁，保证换热效果，维持烟气至过热器入口温度不超过600℃，防止过热器疏水管高温腐蚀[4]。
3.2过热器疏水管路改造
从提高过热器疏水管内蒸汽微循环，避免中间疏水管内蒸汽停滞着手，对过热器疏水管路进行改造。将每级过热器的疏水管每2根分为一组，相邻的疏水管错开，如将第1、3和第2、4分别分成一组，各汇集至一根母管，以增大过热器疏水管之间的压差，提高微循环速率，见图6。同时，过热器疏水管分组可以减少两侧过多的疏水管应力向中间部分传递，避免中间部分疏水管应力累积过大。另外，在过热器炉外疏水母管上加装疏水器，打开过热器疏水一二次门，疏水器投入后可以使过热器疏水管内的蒸汽凝结并定期排放，从而带动疏水管内蒸汽流动，对过热器疏水管进行降温。
图6 过热器疏水管路改造图示
过热器疏水管路分组改造运行一年后，对南山垃圾发电厂过热器疏水管取样化验，管道外壁无明显腐蚀痕迹、管壁厚度均匀无凹痕，金相组织检测结果良好，内壁面脱碳深度0.15mm，过热器疏水管中心部位及外壁珠光体球化级别为2级,检测结果指标均较改造前明显提高。
图7过热器疏水管心部横截面金相组织 ×500
3.3材料选择
南山垃圾发电厂过热器疏水管原始设计为φ21.3*3.5mm15Mo3材质，该材质用做过热器疏水管时要求管壁温度小于530℃，运行中余热炉过热器入口烟气温度基本维持在550℃至600℃，一旦过热器疏水管内未形成蒸汽微循环或蒸汽循环停滞，必然造成局部管壁超温，尤其长期是受烟气冲刷的弯管段。因此，提高过热器疏水管材质等级，选用12CrMoV、12Cr1MoVG或15Cr1Mo1V等材质，也是避免高温腐蚀的有效手段，这些材质在高温环境长期使用时有较高的组织稳定性、热强性和抗腐蚀性，已在垃圾焚烧锅炉过热器管屏等设备广泛应用[5]。南山垃圾发电厂自2016年1月锅炉检修期间选用φ22*4mm12Cr1MoVG材质做为过热器疏水管试用一年，运行良好。
3.4加强金属监督
加强金属监督，对采购的过热器疏水管做好入厂金相、硬度、测厚、外观等检测，防止材质不符要求或管道有损伤的不合格产品投入使用；加强焊接管理，确保焊接材料、焊接工艺符合要求，对焊口进行X射线无损检测，确保焊缝无气孔、咬边、夹渣等缺陷。焊缝内壁咬边严重，容易造成管内通流口径减小甚至堵塞过热器疏水管，造成管内蒸汽流动减慢或停滞，进而导致管壁超温[6]。
4结论
过热器疏水管泄漏是垃圾焚烧厂普遍存在的问题，严重影响锅炉安全稳定运行，通过对南山垃圾发电厂实施过热器疏水管路分组改造和提高过热器疏水管材质等级等措施，南山垃圾发电厂过热器疏水管泄漏的问题已得到彻底解决。
参考文献
[1] 王小聪，陈洪君，倪进飞，马括，卢忠铭，范贤振. 生活垃圾焚烧发电厂锅炉水冷壁高温腐蚀速率研究[J].全面腐蚀控制.2012(9)
[2] 岑可法，樊建人，沈洛蝉，池作和. 锅炉和换热器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防治原理与计算[M]. 科学出版社，1994；
[3] 罗伟光，史青玉，等．火电厂锅炉水冷壁高温腐蚀及防护[J]．电力建设，2000；（11）：57-60
[4] 岑可法, 攀建人, 池作和等. 锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算[M].北京:科学出版社, 1994
[5] 陈琪．解决电站锅炉水冷壁高温腐蚀问题的试验研究[D]．华北电力大学，北京：
[6] 张翔，邵国桢．大型锅炉水冷壁高温腐蚀探讨[J]．锅炉技术，2002；33（8）：9-15
论文作者:王凯
论文发表刊物:《防护工程》2017年第21期
论文发表时间:2017/12/26
标签：疏水论文; 过热器论文; 发电厂论文; 垃圾论文; 锅炉论文; 南山论文; 管壁论文; 《防护工程》2017年第21期论文;