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锅炉停用防腐技术交流资料

    热力设备停运期间的腐蚀比运行期间严重得多。近年来,电力系统许多电厂机组启停频繁,热力设备停运期间的腐蚀保护任务就更为突出。以下技术资料是由北京恩吉瑞动力技术有限公司整理的,欢迎各界专家批评指正错漏之处。

一、 锅炉停用防腐通常采用那些技术方法?各自有什么特点?

    火电厂锅炉停用保护采用的方法分为两大类,即干法保护和湿法保护。

    干法保护包括正压吹干保养法、带压放水余热烘干、干燥剂去湿法、充氮法等。正压吹干保养法需要的初期设备投资较高,保养过程中需要维持锅炉温度高于环境温度10℃,能耗大,成本较高,大修打开系统时不易保护。热炉放水干燥法只适用于小机组的短期保护,由于设备内管道复杂,很难将存水放尽,最典型的是过热器弯头,经常积水,保养不彻底,效果不佳。充氮法的费用高,要求系统密闭不漏,由于很难实现锅炉的完全封闭和造成锅炉无法检修而难以实施。

    湿法保护包括给水压力法、氨—联氨法、二甲基酮肟法等药剂保护。给水压力法维持锅炉压力5MPa,降至0.5MPa时需要再加压,操作复杂,适合短时间停炉保护,实际应用较少。氨+联氨湿法与二甲基酮肟法保护的优点是管内壁防护好,但管外壁腐蚀严重,且要求温度在5℃以上。湿法保护耗费大,需要隔离铜部件、排放液处理困难,冲洗水量大,冬季难以实现,同时排水中的联氨和氨对环境有不良影响。

    锅炉湿保养、热炉放水、充氮保养等传统方法由于在机组大修时需要开放系统,无法实现充入气体和液体进行保护,存在局限性,且不能保护其它设备如汽轮机、除氧器、各种加热器、凝汽器以及所有汽水管道(包括疏水系统)系统。

二、 十八胺用于锅炉停用防腐保护有什么优缺点?

    十八胺用于锅炉停用防腐保护,优点主要有:

1 药剂加入后对锅炉水冷壁、过热器、再热器、汽轮机、给水系统等整个水汽系统都能起到保护作用;
2 停机后不需要系统密封严密,可以打开系统,便于机组大小修;
3 容易与正压放水、余热烘干结合起来应用;
4 保护效果好,机组再启动后水汽质量合格的时间明显缩短;
5 设备投资低,操作简单,容易实施;
6 十八胺可以渗透到一些水垢的内部,与金属结合后改变了金属的表面性质,可以将部分金属表面粘附的水垢剥离下来,随着检修清理或排污排出系统;
7 十八胺保护后的锅炉和汽轮机结垢量减少,可以显著地延长锅炉化学清洗的周期;
8 目前尚未发现十八胺用于锅炉停用防腐保护产生的毒副作用,实施全过程基本没有污染物外排,安全环保。

    十八胺用于锅炉停用防腐保护,也有一些缺点:

1 国内尚没有一个统一规范的十八胺使用标准,加药量的计算还处于摸索阶段;
2 有些电厂实施后出现影响汽水品质的现象,多见于热力系统含有较多污垢的机组。有人认为这和十八胺对系统内原有污垢的剥离作用有关。短期内这显然是不利的,对于机组的长期运行也许是有好处的,目前没有足够的依据对此进行评价;
3 国产诸多品种的十八胺药剂性能差异较大,良莠不齐,药剂分层、加药时堵塞管路等问题时有发生。

三、 十八胺有什么性质?为什么能用于锅炉停用防腐保护?

    十八胺也称十八烷基胺,属于脂肪胺类,其分子式为CH3(CH2)16CH2NH2,白色蜡状固体结晶,具有碱性,易溶于氯仿,溶于乙醇、乙醚和苯,微溶于丙酮,难溶于水,密度为860kg/m3,凝固点 52.9 ℃,沸点348.8℃。十八胺在水中可以发生水解,与水中的部分氢离子结合,溶液中的氢氧根离子浓度相对增加,溶液呈现弱碱性。

    脂肪胺对皮肤、眼睛和黏膜有刺激性,但不会因吸入而中毒。美国食品与药物管理局准许在蒸汽加工食品时,蒸汽中十八胺的浓度不超过3mg/l。在火电厂中采用十八胺等脂肪胺防腐技术,其用药浓度不会达到具有毒性的范围。

    十八胺等脂肪胺能在金属表面形成一层能抵抗氧和碳酸浸蚀的单分子或多分子膜,使水中的溶解氧和氢离子不能同金属表面接触,起到了屏障隔离作用。膜与金属表面的结合属于物理化学吸附作用。工业十八胺产品中通常混有十六胺等有机杂质。由于十六胺同样属于脂肪胺类,分子结构与十八胺相近,所以和十八胺一样可以对金属起到防腐保护作用。有人尝试用多种脂肪胺混合物作为防腐剂,同样可以得到良好的保护效果。

四、 国内十八胺锅炉停用防腐技术的进展情况怎样?

    十八胺防腐保护技术最早出现于前苏联,50年代初在某热电厂进行试用,效果较好,但因工艺问题,一直未得到推广。80年代后期,前苏联和东德相继推出主要成分为十八胺的液态防腐剂,很快在俄罗斯和德国的核电站得到应用,效果十分明显。我国是在1993年赴俄考察和技术交流人员带回了有关信息后,许多电力科研单位和大专院校开始了相应的研制、开发与应用。现已有几十个火电厂用十八胺进行了热力设备停用保护,特别是在华东、华中及山西等地区使用比较广泛,大部分取得了比较理想的效果,但也有个别的出现如影响汽水品质、药剂分层、加药时堵塞管路等问题。

    目前国产液态十八胺药剂产品大致分为两类:

(1)不含任何添加剂,采用物理方法制得的十八胺与水混合的乳浊液,一般称其为纯十八胺药剂,缺点是药剂容易出现分层,保存时间短;

(2)以十八胺为主体,添加某些化学试剂使其溶解,其溶剂主要有酸(典型的为冰醋酸)和乳化剂 (或缓蚀剂)以及它们的结合。由于添加剂中含有的或分解的有机酸可能造成汽轮机叶片的腐蚀,目前又缺乏基础研究与试验,所以在应用时应慎重对待。

    国产诸多品种的液体十八胺药剂性能差异较大,加药量的计算也各不相同。国内尚没有一个统一规范的十八胺使用标准,还处于摸索试用阶段。


五、 如何将十八胺用于锅炉停用防腐?

    如前面所述,国内尚没有一个统一规范的十八胺使用标准,还处于摸索试用阶段。常间卵阋|詫颠E渎雁襹詫颠敢杭尤氤嗡ü到涟柘∈图副叮谕;暗幕9讨校ㄒ蛞笳羝露刃∮450 ℃,防止十八胺大量分解)快速将药剂加入热力系统,循环1 h后停机,再经冷却后系统带压放水,利用余热烘干锅炉。加药点一般选择给水、炉水等单点或多点,为保证系统中的十八胺浓度,往往需要使用大流量加药泵。

    另外, 国内、国外也有人尝试在停机前若干小时直接加药而不经过滑停过程,同样取得了良好的保护效果。初步分析认为这是因为十八胺在过热器中通过的时间很短,分解的程度不是很高,部分分解产物也具有防腐保护作用,可以形成钝化保护膜。

六、 十八胺与SW-ODM用于锅炉停用防腐各有什么特点?

    山西电力科学研究院与武汉水利电力大学共同研究开发的SW-ODM是一种以咪唑啉衍生物为主的复合配方的药剂。咪唑啉是学名为间二氮杂环戊烯,分子式如左图所示。作为缓蚀剂的咪唑啉衍生物分子式如右图所示。


    作为缓蚀剂的咪唑啉衍生物由脂肪酸与多乙基多胺反应得到的产物,常见的产品为油酸与二乙基三胺反应制得的琥珀色粘稠液体,其中混有单油酰胺、二油酰胺等副产物,是一种阳离子表面活性剂,在石油工业也用作缓蚀剂。

    与十八胺相比,由于咪唑啉在分子中增加了亲水基团,所以水溶性良好,在电厂应用方便,保存时也不用担心分层。SW-ODM与金属的成膜主要是化学吸附反应,在成膜特性上与十八胺有明显的不同。
SW-ODM已经在国内多家电厂得到了应用,也取得了良好的使用效果。但SW-ODM中的有机物特别是副产物是否会在高温高压条件中分解出有机酸,是一些用户担心的问题。目前也没有足够的证据对这个问题做出令人信服的解答。

    固体十八胺与SW-ODM相比,纯度高,仅含有C、H、N三种元素,分解产物不会生成有机酸。十八胺与金属的成膜既有化学吸附反应,也有物理吸附反应,在各种温度条件下都能起到防腐作用,保护范围较广。

七、 固体十八胺投加装置能解决那些问题?

    购买十八胺等脂肪胺乳液后加入锅炉的停用防腐方法已经在电力系统应用,然而这种方法也有一定的缺点:

1 纯十八胺与纯水分散形成的悬浮乳液的稳定性不好,十八胺小颗粒容易浮出水面而产生分层现象,影响使用,所以乳液的存放时间不宜太长,不便于储存。而电站锅炉停用的次数少,使用频率低,长期存放不可避免。

2 为了提高悬浮乳液的稳定性,通常在乳液中添加有稳定剂,这使得乳液的存放期可以长一些,但同时使得加入锅炉的药剂含有对锅炉无益处的杂质。某些杂质在锅炉中的高温高压条件下可产生有机酸,对汽轮机有明显的腐蚀。

3 国产诸多品种的液体十八胺药剂性能差异较大,纯度、杂质含量难以监测控制。
如果使用固体十八胺投加装置,就可以避免这些问题。

八、 使用固体十八胺投加装置有什么好处?

1 用户购买的十八胺固体从外观上就很容易分辨出纯度的高低,高纯度的十八胺固体外观洁白,结晶颗粒细小,低纯度的产品颜色发黄,结晶颗粒像凝固的动植物油脂。
2 加药时用纯水和纯的十八胺固体,不会加入任何其他杂质。
3 纯的十八胺固体可以长期存放。
4 纯的十八胺固体体积小、重量轻,容易搬运,劳动强度低。
5 纯的十八胺固体费用极为低廉,药品费用仅为液体的1/3~1/5。

九、 用固体十八胺投加装置如何实施锅炉停用保护?

    国内尚没有一个统一规范的十八胺使用标准,还处于摸索试用阶段。以下的操作过程供用户参考:

a) 实施前一天由运行值长通知化学车间,化学车间接到通知后准备好药品、取样瓶,检查固体十八胺乳化加药装置、管路系统和电源,使设备具备使用条件。

b) 停机前8小时可以停凝结水精处理混床,适当加大加氨量将系统的PH提高到凝结水PH为9.5-10 。

c) 机组滑停时,机组运行人员掌握滑停幅度,化学人员准确掌握并记录机组的运行参数。

d) 当主蒸汽温度降低至450℃时,启动固体十八胺乳化加药装置将预备好的十八胺加入给水系统。

e) 加药半小时后,开始每隔半小时取样监测给水、炉水、蒸汽、凝结水水样,测定PH、Fe、Cu、SiO2、Na的含量。如果这台机组以前有十八胺停用保护的经验,且锅炉结垢量小,也可以不做监督检测。

f) 加药完成后最好维持机组循环1小时,然后停机,当压力降至0.5~0.8MPa时,带压热炉放水,运行人员按热炉放水、余热烘干的操作步骤继续后面的停炉操作。

g) 停炉后要检查汽包、水冷壁下联箱、除氧器等各个可能积淤泥的部位,如果发现有十八胺剥离下来的水垢,应认真清理干净。

h) 保持热力系统封闭将可以延长停炉保护的时间,提高保护效果。

i) 机组停用后重新启动,按规程进行冷、热态冲洗操作,严格执行机组启动期间的化学监督制度。

    上述的机组滑停是否必要,目前还有争议。因为国内外已经有人在没有降低蒸汽温度的情况下进行加药停运保护,效果也不错,而运行操作更加简单化了。
对于含垢量偏大的机组,建议将加十八胺的速度放慢或间歇加药,延长加药时间。

十、 如何购买纯十八胺固体?

    北京恩吉瑞动力技术有限公司长期提供经过高度提纯的化学纯十八胺固体,产品纯度高,价格合理,适合与固体十八胺乳化加药装置配合使用。联系电话010-89178860。

十一、 大家如何交流十八胺停炉保护技术?
    我公司愿意为各界朋友交流十八胺停炉保护技术提供方便。欢迎大家把遇到的问题、有关的使用经验、处理问题的办法等发邮件到:energyrecovery@163.com,我公司将有专人把有关问题总结处理后发布在 http://www.egri.com.cn的技术交流区

 

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