CN108644016B - 燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺 - Google Patents

燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃气‑蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺。本发明包括燃气‑烟气系统干风保护工艺和余热机组水汽系统干风联合保护工艺；燃气‑烟气系统干风保护工艺采用低湿度干风通风干燥方案，余热机组水汽系统干风联合保护工艺采取化学缓蚀和干风干燥联合的保护方案；所述的余热机组水汽系统干风联合保护工艺，其过程分为余热烘干、缓蚀剂保护、通风干燥、湿度维持四个阶段。本发明完全适应燃气‑蒸汽联合循环机组系统结构、运行方式、停备用频繁且停运时间不确定等特点，可实现热力系统停运状态下全系统、全时段的防腐蚀保护，最大程度控制停运期间的设备腐蚀，具有应用范围广泛、运行灵活、经济环保等显著优势。

Description

燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺
技术领域
本发明属于设备腐蚀防护技术领域，涉及热力发电机组金属材料腐蚀防护，具体地说是一种燃气-蒸汽联合循环发电机组热力系统停运备用期间的防腐蚀保护工艺。
背景技术
停备用状态下的热力设备在内部潮湿的情况下与空气接触，会发生大范围氧腐蚀，在没有合适防腐蚀措施的情况下会造成设备材料表面被腐蚀破坏、强度下降、设备结垢等后果，经常停运或长时间停运的热力系统，停运腐蚀会严重影响热力设备安全性和经济性，停备用阶段的设备腐蚀防护一直是所有热力机组的一项重要工作。由于热力机组系统结构复杂、运行水汽品质要求高、停备用工况多样等特殊性，停备用腐蚀防护工作须结合机组系统结构、运行要求、停备用时间、外部环境等特点，采取合理适用的保护方法，实现安全、有效、全面的防腐蚀目标。
燃气-蒸汽联合循环机组是热力发电机组的重要类型之一，主要特征是由燃气机组和蒸汽机组两部分组成，其对应的热力系统包括燃气-烟气和余热机组水汽循环两大系统，燃气机组排出烟气作为余热机组热源，余热锅炉采用多压系统以充分利用烟气余热。运行方式上联合循环机组具有启停速度快、调度灵活的特点，适合作为电网调峰备用电源使用，但也因此呈现机组启停频繁、停备用时间多、停备用时间不确定的典型特征。对于联合循环机组的停备用腐蚀防护工艺，除了要求具备良好防腐蚀效果，还需要能灵活适应机组上述特征，满足联合循环机组各种停备用工况下全系统、全时段的保护要求。
目前对于联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护方法，主要来自燃煤机组应用经验，有以下几种常用方法：
余热烘干法：锅炉停运后压力降至0.5-1.5Mpa时进行带压放水，打开水汽系统疏放水和空气门尽可以放尽存水，利用炉膛及金属余热使锅炉内水分蒸发，使水汽系统内部保持相对干燥，在短时间内利用金属表面钝化膜层耐腐蚀性能避免氧腐蚀。该方法适用于机组水汽系统的保护，在联合循环余热机组使用中存在锅炉蓄热量有限、余热不足、烘干不彻底的问题，特别是锅炉低压系统运行温度压力低，依靠锅炉余热难以保证积水蒸发，锅炉冷却后内部相对湿度通过达90％以上，又因为在蒸发过程中大部分氨从液相进入气相，导致积水pH值降低，在高湿度、低pH值环境中金属氧腐蚀很快发生。此外，该方法即使在干燥效果良好的情况下也不能长时间抵御外界大气环境影响，保护有效期较短，一般规定为不超过2周时间。
成膜胺法：该方法适用于余热机组水汽系统，在停机前向热力系统加入一种有机长链胺类物质，在300-500℃温度条件下使药品在水汽系统内充分循环后进行热炉放水操作，胺类物质吸附在金属表面形成一层憎水保护膜，起到隔绝水汽和氧气的作用防止腐蚀发生。成膜胺法在余热锅炉应用面临两个难以克服的问题，一是余热锅炉低压系统设备运行温度低于成膜工艺要求，成膜效果差，二是热力系统内残留有机物在机组下次启动后高温分解为低分子有机酸，对缺少配置凝结水精处理系统的余热机组，分解产物将长时间影响水汽品质，并带来腐蚀风险。
充氮法：该方法用于余热机组锅炉本体设备，在锅炉停运后用纯度大于98％的氮气置换设备内部空间，并维持一定氮气压力阻止外界氧进入内部，防止发生氧腐蚀。充氮法适用范围仅限于可密封的设备，对汽轮机、凝汽器、烟气系统热力设备不适用；另外，对大空间和密封性不好的设备，日常维持氮气压力需消耗大量氮气，长期保养成本较高。
保护液法：该方法用于余热机组锅炉本体设备防腐蚀保护，用氨或氨与联胺、二甲基酮肟等还原剂配制成具有缓蚀性能的溶液充满设备内部空间，抑制金属的电化学腐蚀。保护液法只能在无需防冻的季节或地区应用，保护范围也限于可密封的锅炉本体和给水系统管道，也不能用于汽轮机、凝汽器设备和燃气-烟气系统；此外，该方法产生大量含氨氮的废液，存在一定环境风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在缺陷，提供一种适合燃气-蒸汽联合循环机组热力系统，能灵活适应各种停机工况，应用范围广泛，兼具良好经济和环保性能的停运腐蚀防护工艺，以实现联合循环机组热力系统停运状态下全系统、全时段的防腐蚀保护，最大程度控制停运期间的设备腐蚀，维持热力设备运行安全和经济性。
为此，本发明采用以下的技术方案：燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺，其包括燃气-烟气系统干风保护工艺和余热机组水汽系统干风联合保护工艺；燃气-烟气系统干风保护工艺采用低湿度干风通风干燥方案，余热机组水汽系统干风联合保护工艺采取化学缓蚀和干风干燥联合的保护方案；
所述的燃气-烟气系统干风保护工艺，其过程为：机组停运并冷却至100℃，用处理至相对湿度≤10％、温度为环境温度～80℃的干风，以设定风量送入到燃气-烟气系统置换内部高湿度空气，维持系统内部干燥环境，保持金属设备表面干燥；
所述的余热机组水汽系统干风联合保护工艺，其过程分为四个阶段：1)余热烘干阶段，热力系统停运后先执行热炉放水操作排空热力系统存水，利用金属余热使系统内残存积水尽量蒸发，初步降低系统内部相对湿度；2)缓蚀剂保护阶段，在金属温度降至100℃以下，以热风携带方式向热力系统输送气相缓蚀剂，减缓高温高湿度阶段的腐蚀；3)除湿干燥阶段，将处理至相对湿度≤10％、温度≤80℃的干风以设定风量送入被保护热力系统，置换内部高湿度空气，并加速残存积水蒸发，直到热力系统所有排风口相对湿度降到30％以下；4)湿度维持阶段，根据受保护系统内相对湿度监测数据，连续或不定期投入干风吹扫，维持系统内部相对湿度在50％以下。
本发明基于金属大气环境腐蚀理论，金属在大气环境中的腐蚀是空气中氧、水分和腐蚀性介质共同作用的结果，其中水分是决定电化学腐蚀进程的决定因素，当环境相对湿度高于金属大气腐蚀临界相对湿度，金属腐蚀速率急剧上升，碳钢材料大气腐蚀临界相对湿度约为60％，低于50％时腐蚀非常缓慢，低于30％基本不腐蚀。
作为上述技术方案的补充，所述的燃气-烟气系统保护方法中，所用干风要求含尘量≤1mg/m3，含油量≤1ppm。
作为上述技术方案的补充，通风干燥时，要求标准状态下通风风量每小时不低于余热机组水汽系统空间容积的2倍，不低于燃气-烟气系统空间容积的0.5倍。
作为上述技术方案的补充，所述的余热机组水汽系统干风联合保护工艺中，所使用的气相缓蚀剂为易挥发且挥发成份易溶于水的碱性缓蚀剂，气相缓蚀剂的纯度要求不低于化学纯。
作为上述技术方案的补充，所述的气相缓蚀剂挥发成份由干风输送，无机铵类气相缓蚀剂控制输送风中氨浓度不低于0.5g/m3，合格标准为最末端排风口用湿润pH试纸检查值达到9.5以上。
作为上述技术方案的补充，腐蚀防护工艺的应用条件为：被保护系统内所有转动设备停止运转，余热机组降温降压并放空存水，压力降至0MPa，所有设备温度降至100℃以下。
作为上述技术方案的补充，腐蚀防护工艺应用需配合干风保护系统，实现空气处理、气相缓蚀剂输送和热力系统通风，所述的干风保护系统包括燃气-烟气干风保护系统和余热机组干风保护系统。
作为上述技术方案的补充，所述的燃气-烟气干风保护系统由干风保护设备、干风输送管道系统、温湿度监测仪表以及受保护热力设备共同构成，干风保护设备通过干风输送管道系统输送干风，对受保护热力设备进行保护，所述的温湿度监测仪表安装在干风输送管道系统中。
作为上述技术方案的补充，所述的燃气-烟气干风保护系统中，受保护热力设备包括压气机、燃气轮机和余热锅炉烟气侧，干风由干风保护设备经送风管道，从压气机空气过滤器与压气机之间的进风道上进入系统，依次经过压气机、燃烧室、燃气轮机，经燃气轮机排气通道进入余热锅炉炉膛，在炉膛内依次经过锅炉各换热器模块后，从锅炉尾部干风出口引出，经管道和回风阀回到干风保护设备入口，或直接经过炉膛尾部烟囱挡板(11)，从尾部烟囱外排。
作为上述技术方案的补充，所述的余热机组干风保护系统中，受保护热力设备包括余热机组锅炉、凝汽器、和汽轮机，按照余热机组水汽流程特点划分为不同通风通道，通道划分覆盖全部热力设备，各通道之间互相独立无交叉，每个通风通道选择位置、管径适当的进、出通风口，在保证安全的前提下降低通风阻力。
本发明具有的有益效果如下：
(1)本发明完全适应燃气-蒸汽联合循环机组系统结构、运行方式、停备用特点，保护范围全面，一种方法可满足联合循环机组燃气-烟气系统和余热机组水汽系统的停备用腐蚀防护需求，避免了现有方法在保护范围上的局限性。
(2)本发明的防腐蚀保护期限不受时间限制，运行方式简单，解决了现有技术方法不适应联合循环机组启停频繁、停备用时间不确定的特点、保护措施跟不上保护需求的难题，可实现停备用工况下全时段有效保护，对维护联合循环机组热力设备安全健康有重要意义。
(3)本发明应用不受机组材料、水处理工况、气候环境等、停备用时间限制，应用范围广泛，除了适用于联合循环机组热力系统的停备用保护，还可应用于其它能进行通风设备的的停备用防腐蚀保护。
(4)本发明综合了几种防锈蚀方法的优点，具有良好防锈蚀效果，满足热力设备停备用腐蚀防护要求，并提高了水汽系统高温高湿阶段的腐蚀控制能力。
(5)本发明以物理干燥法为主，不产生任何废水，环保性能良好；以低温干风运行为主，运行成本低，长期停备用腐蚀防护有显著经济性。
附图说明：
图1为本发明针对联合循环机组设计的典型燃气-烟气干风保护系统示意图；
图2为本发明针对联合循环机组设计的典型三压余热锅炉机组干风保护系统图；
图3为本发明应用例中通风干燥过程排风相对湿度变化图；
图4为本发明应用例中腐蚀挂片试验45天后腐蚀指示片表面状态图。
图1中：1-干风保护设备，2-干风保护设备新风阀，3-系统回风阀，4-系统进风阀，5-压气机空气过滤器，6-压气机，7-燃烧室，8-燃气轮机，9-余热锅炉炉膛，10-尾部烟囱，11-尾部烟囱挡板，12-锅炉尾部干风出口，13-温湿度仪。
图2中：1-干风保护设备，14-高压系统进风阀，15-中压系统进风阀，16-低压系统进风阀，17-给水加热器，18-低压蒸发器，19-低压过热器，20-中压省煤器，21-中压蒸发器，22-中压过热器，23-再热器，24-高压省煤器,25-高压蒸发器，26-高压过热器，27-给水加热器疏水阀，28-中压省煤器疏水阀，29-高压省煤器疏水阀，30-给水加热器进水放气阀，31-中压省煤器进水放气阀，32-高压省煤器进水放气阀，33-低压锅筒，34-中压锅筒，35-高压锅筒，36-再热器进气阀，37-再热器启动排空阀，38-低压蒸汽旁路阀，39-中压蒸汽旁路阀，40-高压蒸汽旁路阀，41-汽轮机高压缸,42-汽轮机中压缸，43-汽轮机低压缸，44-凝汽器，45-真空破坏阀，46-温湿度仪。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
燃气-蒸汽联合循环机组停备用热力系统干风联合防腐蚀工艺，该工艺基于金属大气环境腐蚀理论，金属在大气环境中的腐蚀是空气中氧、水分和腐蚀性介质共同作用的结果，其中水分是决定电化学腐蚀进程的决定因素，当环境相对湿度高于金属大气腐蚀临界相对湿度，金属腐蚀速率急剧上升，碳钢材料大气腐蚀临界相对湿度约为60％，低于50％时腐蚀非常缓慢，低于30％基本不腐蚀。联合循环机组停备用热力系统干风联合防腐蚀工艺，该工艺针对联合循环机组系统特点设计合理的停炉保护系统，在机组停备用期间，主要通过停炉保护系统向联合循环机组燃气-烟气系统和余热机组水汽系统输送低湿度干风，改善并控制设备内部环境相对湿度，使环境相对湿度保持在50％以下，避免金属表面水膜形成，减缓电化学腐蚀的进程；在机组停运初期高温高湿度阶段，辅助使用气相缓蚀剂对余热机组水汽系统进行化学防腐蚀保护，加强水汽系统腐蚀最严重阶段的控制。
基于联合循环机组热力系统特点，干风联合防腐蚀保护工艺包括燃气-烟气系统干风保护工艺和余热机组水汽系统干风联合保护工艺两部分。燃气-烟气系统干风保护工艺保护对象为以空气和燃烧烟气为工质运行的热力设备，具体包括燃机压气机、燃气轮机和余热锅炉烟气侧。余热机组水汽系统干风联合保护工艺保护对象为以水和蒸汽为工质运行的余热机组水汽系统设备，具体包括给水加热器、省煤器、蒸发器、锅筒、过热器、再热器、汽轮机、凝汽器等设备，以及设备之间的连接管道。
燃气-烟气系统保护工艺采用低湿度干风通风干燥方案，其过程为：机组停运并冷却至常温后，用处理至相对湿度≤10％(标准大气压，20℃)、温度为环境温度～80℃的干风，以一定风量送入到燃气-烟气系统，置换内部高湿度空气，使系统内部环境相对湿度维持在50％以下，保持金属设备表面干燥，减缓设备腐蚀。
余热机组水汽系统保护工艺采取化学缓蚀+干风干燥联合保护方案，其过程分为四个阶段：(1)余热烘干阶段。热力系统停运后先执行热炉放水操作排空热力系统存水，利用金属余热使系统内残存积水尽量蒸发，初步降低系统内部相对湿度。(2)缓蚀剂保护阶段。在金属温度降至100℃以下，水蒸汽开始在金属表面凝结时，以热风携带方式向热力系统输送一种可使凝结水碱化的气相缓蚀剂，利用气相缓蚀剂防腐性能减缓停运初期高温高湿度阶段的氧腐蚀；(3)除湿干燥阶段。将处理至相对湿度≤10％(标准大气压，20℃)、温度≤80℃的干风以一定风量送入被保护热力系统，置换出内部高湿度空气，并加速残存积水蒸发，直到热力系统所有排风口相对湿度降到30％以下；(4)湿度维持阶段。根据受保护系统内相对湿度监测数据，连续或不定期投入干风吹扫，消除因温度变化、外界湿空气扩散以及内部残余积水蒸影响造成系统内部相对湿度的回升，维持系统内部相对湿度在50％以下，抑制系统停运期间的腐蚀。
干风联合防腐蚀保护工艺需配合干风保护系统实施，通过干风保护系统实现空气处理、气相缓蚀剂输送、热力系统通风干燥和干燥环境维持。干风保护系统由干风保护设备、干风输送管道系统、温湿度监测仪表，以及受保护热力系统共同构成。按照联合循环机组热力系统结构特点和运行工质不同，干风保护系统包括燃气-烟气侧干风保护系统和余热机组水汽侧干风保护系统两部分。干风保护设备具备对空气进行除尘、除湿处理，并挥发携带气相缓蚀剂功能；处理合格的干风通过输送管道系统送入受保护热力系统，在热力系统内部按照设计通风流程流通，置换内部高湿度大气环境，加速水分蒸发，维持相对湿度在工艺要求范围；温湿度监测仪表对干风保护设备、热力系统内部及排风口的温湿度数据进行监测，为干风保护系统运行提供依据。
干风保护系统应根据热力系统结构特点和运行工质流程划分通风通道，保证干风在受保护系统内无阻碍流通。通风通道设计一般原则为：(1)通风流程设计尽量符合运行工质流动方向，无通风死区，通道内部通风顺畅，无通风瓶颈或阻力较大的阀门、节流孔板等设备；(2)每个通风通道应选择位置、管径适当的进、出通风口，在不降低热力系统运行安全性的前提下，尽量选择较大的通风口以减小通风阻力，通风管道最大风速不宜超过25m/s；(3)通道划分应尽量覆盖全部热力设备，各通道之间互相独立无交叉；(4)通风流程一般设计为开放式通风，密闭性较好的系统可设计为循环式通风。
典型燃气-烟气干风保护系统见附图1所示。干风保护设备1出口干风通过送风管道从压气机空气过滤器5与压气机6之间的进风道上进入系统，依次经过压气机6、燃烧7、燃气轮机8，经燃气轮机排气通道进入余热锅炉炉膛9，在炉膛内依次经过锅炉各换热器模块后，从锅炉尾部干风出口12引出，经管道和回风阀3回到干风保护设备1入口，或直接经过炉膛尾部烟囱挡板11，从尾部烟囱10外排。
典型余热机组干风保护系统分别见附图2所示。干风通道按照余热机组水汽流程特点划分为低、中、高压三个通道，干风保护设备1出口干风分别从高、中、低压蒸发器底部进入锅炉，低压通道干风经低压系统进风阀16进入低压蒸发器18，沿蒸发器管道进入低压锅筒33，然后分为两路，少部分干风沿给水流程逆方向进入给水加热器17，从给水加热器疏水管27和给水加热器进水放气阀30排出，大部分干风沿蒸汽流向进入低压过热器19，经低压蒸汽旁路阀38进入到凝汽器44，最后从凝汽器真空破坏管45和汽轮机低压缸43轴隙排出系统。中压通道干风接入口选择中压蒸发器21底部定排管道，沿蒸发器管道进入中压锅筒34，然后分为两路，少部分干风沿给水流程逆方向进入中压省煤器20，从中压省煤器疏水管28和给水加热器进水放气阀31排出，大部分干风沿蒸汽流向进入中压过热器22，经中压蒸汽旁路阀39进入到凝汽器44，或经再热器进汽阀36进入到再热器23，最后从再热器启动排空阀37排出系统。高压通道干风接入口选择高压蒸发器25底部定排管道，干风经高压系统进风阀14进入高压蒸发器25，沿蒸发器管道进入高压锅筒35，然后分为两路，少部分干风沿给水流程逆方向进入高压省煤器24，从高压省煤器疏水管29和高压省煤器进水放气阀32排出，大部分干风沿蒸汽流向进入高压过热器26，经高压蒸汽旁路阀40进入到凝汽器44，最后从凝汽器真空破坏管45和汽轮机低压缸43轴隙排出系统。
干风联合防腐蚀保护工艺应用条件为：联合循环机组系统全部或部分停运，停运系统设备转为冷态备用或检修状态，且停运后1周内不会再次启动；燃气轮机燃料和余热锅炉补给水切断，相关系统阀门隔离关闭；被保护系统内所有转动设备停止运转，余热机组降温降压并放空存水，系统内压力降至0MPa，所有设备温度降至100℃以下。
干风联合防腐蚀保护工艺使用干风质量要求：干风经专用设备过滤、除湿、调温处理，含尘量≤1mg/m3，含油量≤1ppm，相对湿度≤10％(标准大气压，20℃)，温度根据需求在环境温度～80℃范围内可调控。含尘量和含油量控制是为了避免外介杂质进入系统影响机组启动后的汽水品质；相对湿度控制是为保证干风有足够的容湿干燥能力，能携带受保护热力系统内部水分，加速水分蒸发；温度控制范围限定，目的是在充分利用干风处理设备运行过程中的温升，提高干风干燥效果的前提下，控制工艺能耗，并降低工艺安全风险。
干风联合防腐蚀保护工艺使用缓蚀剂性能质量要求：气相缓蚀剂选用易挥发、挥发成份易溶于水的碱性缓蚀剂，无机盐类缓蚀剂分解温度宜低于100℃，缓蚀剂纯度要求不低于化学纯。可使用气相缓蚀剂如碳酸铵、碳酸氢氨、碳酸环己胺等。
干风联合防防腐蚀保护工艺使用干风保护设备要求：干风保护设备能提供满足质量要求的干风，具备空气过滤、除湿、调温、挥发气相缓蚀剂和送风功能；设备允许进风温度-5～45℃，允许进风相对湿度0～95％，满足全新风处理和循环通风处理要求；设备每小时最大处理风量不低于余热机组水汽系统空间容积的2倍，不低于燃气-烟气系统空间容积的0.5倍，额定送风压力不低于最大风量通风时系统沿程阻力的1.5倍；气相缓蚀剂挥发设备具备调节药剂挥发速度能力，满足缓蚀剂浓度控制要求，药品装载量满足1次使用量。
燃气-烟气系统干风保护工艺控制要求：送入系统干风相对湿度≤10％(标准大气压，20℃)；干风温度根据热力系统设备温度、干燥速度要求和能耗综合考虑，在环境温度～80℃范围内设定，避免干风与设备温差超过允许值；通风风量不低于燃气-烟气系统空间容积的0.5倍；通风干燥合格标准：系统末端排风相对湿度≤30％；湿度维持阶段控制标准：系统内部相对湿度≤50％。
余热机组水汽系统干风联合保护工艺控制要求：送入系统干风相对湿度≤10％(标准大气压，20℃)。干风温度在使用气相缓蚀剂时不低于50℃，通风干燥时在常温～80℃范围内设置，综合考虑干风与热力系统设备温差、干燥速度和工艺能耗确定。气相缓蚀剂浓度控制根据使用药剂种类确定，无机铵类缓蚀剂控制输送风中氨浓度不低于0.5g/m3，有机胺类缓蚀剂应通过试验确定合适浓度，最末端排风口用湿润pH试纸检查值应达到9.5以上。通风干燥合格标准：通风干燥风量不低于通风系统空间容积的2倍，系统各排风口相对湿度≤30％。湿度维持阶段控制标准：设备内部相对湿度≤50％。
应用案例
杭州华电半山发电厂#8机组为9F级燃气-蒸汽联合循环机组，配备美国GE公司S109FA型燃气轮机，配套纯凝式余热机组，余热锅炉为三压、再热、卧式、自然循环机组余热锅炉。该机组采用干风联合保护工艺对燃气-烟气系统和余热机组水汽系统进行停备用防腐蚀保护，保护范围为燃气-烟气系统和余热机组锅炉、凝汽器、汽轮机。燃气-烟气系统净空间约2000m3，余热锅炉水汽系统净空间487m3，凝汽器和汽轮机净空间约600m3。
燃气-烟气干风保护系统设计：系统示意图见附图1。该系统构建从燃机压气机入口进风，从余热锅炉尾部排风的通风系统，有循环通风和全新风通风两种运行模式。循环通风模式下，干风由干风保护设备1处理后，通过DN200规格风管从压气机空气过滤器5与压气机6之间的进风道上干风接口送入，干风接口为现场开孔后焊接制作，接口规格为DN200；干风沿工质运行流程依次经过压气机6、燃烧7、燃气轮机8，经燃气轮机排气通道进入余热锅炉炉膛9，在炉膛内依次经过锅炉各换热器模块后，从锅炉尾部干风出口12引出，经管道和回风阀3回到干风保护设备1入口，干风出口位置选择炉膛尾端人孔门制作接口，回风管道和回风阀规格为DN250，PN6，在回风管道上设置温湿度仪13对炉膛排风温湿度进行监测。干风保护设备进口另设置一路新风进风阀2，便于干风保护系统从循环通风模式切换成全新风通风模式，全新风通风模式下，干风经炉膛尾部烟囱10排到系统外。循环通风模式运行时，打开回风阀3，关闭尾部烟囱挡板11和新风进风阀2；全新风通风模式运行时，打开烟囱挡板11和新风进风阀2，关闭回风阀3。为保护机组运行期间燃气-烟气系统严密性，系统进风阀4、系统回风阀1选用严密性较好的真空阀，在机组启运行期间关闭。
余热机组水汽系统干风保护系统设计：系统示意图见附图2。干风通道按照余热机组水汽流程特点划分为低、中、高压三个通道，干风均由干风保护设备1提供，与燃气-烟气干风保护系统共用一台设备，干风输送管道使用DN200、PN6风管。低压通道干风接入口选择低压蒸发器18底部定排管道，制作规格为DN80、PN40的接口，干风经低压系统进风阀16进入低压蒸发器18，沿蒸发器管道进入低压锅筒33，然后分为两路，少部分干风沿给水流程逆方向进入给水加热器17，从给水加热器疏水管27和给水加热器进水放气阀30排出，大部分干风沿蒸汽流向进入低压过热器19，经低压蒸汽旁路阀38进入到凝汽器44，最后从凝汽器真空破坏管45和汽轮机低压缸43轴隙排出系统。中压通道干风接入口选择中压蒸发器21底部定排管道，制作规格为DN80、PN63的接口，干风经中压系统进风阀15进入中压蒸发器21，沿蒸发器管道进入中压锅筒34，然后分为两路，少部分干风沿给水流程逆方向进入中压省煤器20，从中压省煤器疏水管28和给水加热器进水放气阀31排出，大部分干风沿蒸汽流向进入中压过热器22，经中压蒸汽旁路阀39进入到凝汽器44，或经再热器进汽阀36进入到再热器23，最后从再热器启动排空阀37排出系统。高压通道干风接入口选择高压蒸发器25底部定排管道，制作规格为DN80、PN160的接口，干风经高压系统进风阀14进入高压蒸发器25，沿蒸发器管道进入高压锅筒35，然后分为两路，少部分干风沿给水流程逆方向进入高压省煤器24，从高压省煤器疏水管29和高压省煤器进水放气阀32排出，大部分干风沿蒸汽流向进入高压过热器26，经高压蒸汽旁路阀40进入到凝汽器44，最后从凝汽器真空破坏管45和汽轮机低压缸43轴隙排出系统。
干风保护设备选型：干风保护设备选择ZLB-D-1200型发电厂干风停炉保护装置，该装置空气处理流程为：新风过滤→表冷除湿→吸附除湿→温度调节→缓蚀剂加热挥发→增压送风。设备性能参数：额定处理风量1200m3/h，风量变频可调节，最大风量满足燃气-烟气系统每小时循环0.6次，余热锅炉和凝汽器设备置换2次；出风相对湿度≤10％(标准大气压，20℃)；出风温度≤60℃；允许进风温度0-40℃，允许进风相对湿度0-95％(25℃)，满足室内使用大气温湿度环境；进风过滤使用中效过滤器，精度1μm；最大送风压力50kPa；设备内部设气相缓蚀剂药仓，药仓容积30L，药仓底盘加热温度≤120℃，可调节；设备电机总功率57kW。
燃气-烟气系统干风保护工艺实施过程：(1)实施前机组条件确认：燃机及余热机组全部设备停止运转；余热锅炉已完成热炉放水，系统内设备温度已降至40℃左右；天然气已经切断，阀门可靠关闭，并完成进气管道氮气置换。(2)系统状态确认：关闭余热锅炉尾部烟囱挡板11，关闭干风保护设备新风阀2，开启系统进风阀4和回风阀3。(3)干风保护系统运行：启动干风保护设备1，设定送风温度为40℃，风量1200m3/h，设备连续运行对燃气-烟气系统进行循环通风除湿。(4)系统内湿度监测：通过在线温湿度仪13对燃气-烟气系统排风相对湿度进行监测，对燃气-烟气系统内环境进行循环通风干燥，相对湿度达到30％以下停止设备运行，当相对湿度回升到50％以下，再次启动干风保护设备进行通风，维持燃气-烟气系统相对湿度在50％以下。
余热机组水汽系统干风联合保护工艺实施过程：
(1)余热锅炉热炉放水。机组停运后，按照热炉放水操作规程，先进行低压系统放水操作，高压和中压系统锅筒压力降至0.5MPa后开始放水操作,各系统压力降至零时，开启系统所有疏水阀、透气阀和向空排气阀疏尽系统存水，利用金属余热使系统内残存积水尽量蒸发，初步降低系统内部相对湿度，确认各设备水放净后，关闭各疏水阀、排气阀、定期排污阀、紧急放水阀；汽轮机设备在停运后开启缸体及进汽阀前、后疏水阀进行疏水，避免积水；凝汽器底部放水阀开启放尽热井存水。
(2)实施缓蚀剂保护。余热机组锅炉最高温度测点降至80℃时，开始向水汽系统充入气相缓蚀剂，通风前调整并确认干风保护系统内各阀门状态，建立高、中、低压三个通风通道，开启以下阀门：高压系统进风阀14，中压系统进风阀15，低压系统进风阀16，给水加热器疏水阀27，中压省煤器疏水阀28，高压省煤器疏水阀29，给水加热器进水放气阀30，中压省煤器进水放气阀31，高压省煤器进水放气阀32，再热器进汽阀36，再热器启动排空阀37，低压蒸汽旁路阀38，高压蒸汽旁路阀40，真空破坏阀45，关闭中压蒸汽旁路阀39。在干风保护设备缓蚀剂药仓内均匀平铺放置5kg碳酸铵固体，密封好仓门，启动干风保护设备1向高、中、低压三个系统同时通风，调节设备风机运行频率为100％，风量1200m3/h，设定送风温度60℃，对送风管道预热30分钟，然后启动缓蚀剂药仓加热功能，设定药仓加热温度80℃，同时调低设备送风量，使送风氨含量在0.5-1.0g/m3。输送缓蚀剂过程中在排风口用湿润pH试纸检测，检测到凝汽器真空破坏阀排风口pH值达9.5-10时停运干风保护设备1，关闭再热器启动排空阀37，低压蒸汽旁路阀38，高压蒸汽旁路阀40，真空破坏阀45，使氨在在热力系统内自由扩散并溶解到系统内积水中，提高系统内气、液两相pH值，最大程度减缓高温高湿度阶段的腐蚀。
(3)通风干燥。缓蚀剂保护实施12小时后，再次开启再热器启动排空阀37，低压蒸汽旁路阀38，高压蒸汽旁路阀40，真空破坏阀45，并启动干风保护设备1，风量调节至最大值1200m3/h，温度设置为50℃，同时对高、中、低压三个系统持续进行通风，利用低湿度干风置换热力系统内高湿度环境，加速残存积水蒸发，通风时对三个通道风量进行调节使风量分配均匀。通风干燥过程中通过温湿度仪46对排风湿度进行监测，相对湿度达到30％以下时认为首次通风干燥合格，停运干风保护设备，关闭再热器启动排空阀37，低压蒸汽旁路阀38，高压蒸汽旁路阀40，真空破坏阀45，降低外界环境湿空气对热力系统内部影响。附图3为杭州华电半山发电厂#8余热机组2017年4月17日首次通风干燥过程中温湿度仪46记录的相对湿度数据变化，从开始通风至相对湿度降至30％持续时间约22小时。
(4)湿度维持。首次通风干燥后热力系统转入湿度控制阶段，维持内部环境干燥，当温湿度检测仪46检测到相对湿度数据回升到50％，开启低压蒸汽旁路阀38，中压蒸汽旁路阀39，高压蒸汽旁路阀40，真空破坏阀45，启动干风保护设备1再次进行通风，风量1200m3/h，温度设置为30℃，直到排风相对湿度达到30％以下。再热器因设备密封性较好且无容器类设备积水，首次通风干燥后保持密封状态不再通风，中压系统干风从中压过热器22出来后，经中压蒸汽旁路阀39直接进入凝汽器44。湿度维持期间，每次停止通风后仍然关闭低压蒸汽旁路阀38，中压蒸汽旁路阀39，高压蒸汽旁路阀40，真空破坏阀45，避免外界大气扩散影响。
干风联合保护工艺效果验证。在杭州华电半山发电厂#8机组进行了45天的干风联合保护工艺效果验证实验，机组放水冷却后打开低压锅筒33、中压锅筒34、高压锅筒35、凝汽器44人孔门，在内部分别挂入20#碳钢腐蚀指示片，再将设备密封，按照上述干风联合保护工艺实施过程进行停备用腐蚀防护保养，45天后取出腐蚀指示片。指示片表面状态见附图4，图4中，a为新指示片表面，b为高压锅筒指示片表面，c为中压锅筒指示片表面，d为低压锅筒指示片表面，e为凝汽器指示片表面。高压锅筒、低压锅筒、凝汽器指示片基本无腐蚀迹象，试验前、后指示片称重数据无变化。中压锅筒指示片在捆绑棉绳位置有轻微腐蚀，该指示片在安装后锅筒人孔门密封不严，通风时有漏风情况，停止通风后易受外界大气影响，挂片结果反映了在外界大气影响下指示片发生锈蚀，从另一角度印证干风联合保护工艺防止碳钢材料腐蚀有良好效果。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺，其特征在于：包括燃气-烟气系统干风保护工艺和余热机组水汽系统干风联合保护工艺；燃气-烟气系统干风保护工艺采用低湿度干风通风干燥方案，余热机组水汽系统干风联合保护工艺采取化学缓蚀和干风干燥联合的保护方案；
所述的燃气-烟气系统干风保护工艺，其过程为：机组停运并冷却至100℃，用处理至相对湿度≤10%、温度为环境温度～80℃的干风，以设定风量送入到燃气-烟气系统置换内部高湿度空气，维持系统内部干燥环境，保持金属设备表面干燥；
所述的余热机组水汽系统干风联合保护工艺，其过程分为四个阶段：1）余热烘干阶段，热力系统停运后先执行热炉放水操作排空热力系统存水，利用金属余热使系统内残存积水尽量蒸发，初步降低系统内部相对湿度；2）缓蚀剂保护阶段，在金属温度降至100℃以下，以热风携带方式向热力系统输送气相缓蚀剂，减缓高温高湿度阶段的腐蚀；3）除湿干燥阶段，将处理至相对湿度≤10%、温度≤80℃的干风以设定风量送入被保护热力系统，置换内部高湿度空气，并加速残存积水蒸发，直到热力系统所有排风口相对湿度降到30%以下；4）湿度维持阶段，根据受保护系统内相对湿度监测数据，连续或不定期投入干风吹扫，维持系统内部相对湿度在50%以下。
2.根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺，其特征在于：所述的燃气-烟气系统保护方法中，所用干风要求含尘量≤1mg/m3，含油量≤1ppm。
3.根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺，其特征在于：通风干燥时，要求标准状态下通风风量每小时不低于余热机组水汽系统空间容积的2倍，不低于燃气-烟气系统空间容积的0.5倍。
4.根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺，其特征在于：所述的余热机组水汽系统干风联合保护工艺中，所使用的气相缓蚀剂为易挥发且挥发成份易溶于水的碱性缓蚀剂，气相缓蚀剂的纯度要求不低于化学纯。
5.根据权利要求4所述的燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺，其特征在于：所述的气相缓蚀剂挥发成份由干风输送，无机铵类气相缓蚀剂控制输送风中氨浓度不低于0.5g/m3，合格标准为最末端排风口用湿润pH试纸检查值达到9.5以上。
6.根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺，其特征在于：腐蚀防护工艺的应用条件为：被保护系统内所有转动设备停止运转，余热机组降温降压并放空存水，压力降至0MPa，所有设备温度降至100℃以下。
7.根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺，其特征在于：腐蚀防护工艺应用需配合干风保护系统，实现空气处理、气相缓蚀剂输送和热力系统通风，所述的干风保护系统包括燃气-烟气干风保护系统和余热机组干风保护系统。
8.根据权利要求1所述的燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺，其特征在于：所述的燃气-烟气干风保护系统由干风保护设备、干风输送管道系统、温湿度监测仪表以及受保护热力设备共同构成，干风保护设备通过干风输送管道系统输送干风，对受保护热力设备进行保护，所述的温湿度监测仪表安装在干风输送管道系统中。
9.根据权利要求8所述的燃气-蒸汽联合循环机组热力系统停备用腐蚀防护工艺，其特征在于：所述的燃气-烟气干风保护系统中，受保护热力设备包括压气机、燃气轮机和余热锅炉烟气侧，干风由干风保护设备(1)经送风管道，从压气机空气过滤器(5)与压气机(6)之间的进风道上进入系统，依次经过压气机(6)、燃烧室(7)、燃气轮机(8)，经燃气轮机排气通道进入余热锅炉炉膛(9)，在炉膛内依次经过锅炉各换热器模块后，从锅炉尾部干风出口(12)引出，经管道和回风阀(3)回到干风保护设备(1)入口，或直接经过炉膛尾部烟囱挡板(11)，从尾部烟囱(10)外排。
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