火力发电厂热网加热器内漏原因分析

周新乐

摘要：某火力发电厂2×600MW机组，利用中压缸排汽抽汽供热，热网加热器为管壳式，热网疏水回除氧器。因热泵系统投产运行，C、D热网加热器长期只投水侧备用。近几年C、D热网加热器频繁发生泄漏，热网疏水指标超标，直接污染给水水质，进而影响炉水水质，造成锅炉连续排污，直接影响了机组热经济性。针对该问题，本文充分分析了热网加热器泄漏原因，并制定了有效的防范措施。

关键词：腐蚀；内漏；热网加热器

0. 引言

热网加热器是热网系统的关键设备，是热电厂的主要辅助设备之一，其主要功能是利用汽轮机的抽汽来加热热水供应系统中的循环水以满足供热用户要求。该厂换热器的换热管采用波节管。波节管是高效传热元件，由它制成的换热器，在流体流速不高、流体阻力不大的情况下改变流体的流动状态形成强烈的湍流，大大提高了管内外放热系数；尤其在汽水换热时，冷凝水沿槽沟流下从而降低了换热管外侧水膜的厚度，这同样提高了管内外放热系数。使得换热器的总传热系数大大提高。但是由于采用波节管，改变了流体的流动状态，换热管束会产生低频颤动，造成热网加热器管束与支撑板结合处摩擦产生含铁粉末，进而导致电化学腐蚀。另外热网水中氯离子含量偏高会加速热网加热器不锈钢管腐蚀。

0. 加热器技术参数

加热器为卧式波节管换热器，管束材质为304不锈钢，换热总面积：1000（㎡），热网加热器设两个进汽口，内设蒸汽区（缓冲区），配有疏水罐，疏水温度≤120℃。传热系数 K≥2700 W/m2.℃。设计热网水入口温度70℃，出口温度130℃，热网水流量1755t/h，压力1.6MPa。设计汽侧进汽压力0.9MPa(a)，温度 338.2℃，压力变化范围0.80－1.0MPa，最高温度380℃，蒸汽量167.6t/h。进入热网加热器热网水水质：Cl离子2.5mg/L，硬度：9μmol/L。

0. 加热器运行情况

2016年该公司完成#2机组余热利用改造，增加供热能力约300万㎡。改造后热网回水先进入热泵机组进行换热，原热网加热器作为尖峰加热器间断投入使用。2016年-2021年期间，尖寒天气时投入热泵和AB加热器就可满足供热温度需求，C、D加热器无需投入，为了保证供热流量，C、D加热器只投水侧。

0. 加热器堵管情况

C热网加热器				D热网加热器
时间	堵管数量	堵管数量累计	堵管率	时间	堵管数量	堵管数量累计	堵管率
2020年9月	23	212	7.6%	2010年7月	167	167	6%
2021年12月	187	399	14.3%	2020年9月	3	170	6.1%
2021年1月	433	832	29.8%	2022年2月	253	423	15.1%

0. 原因分析

4.1直接原因

为查找管束泄漏真正原因，随机抽出管束一根并充压缩空气试验，发现管束与支撑板配合部分全部存在泄漏，共计13处。分析为管束与支撑板接触部位腐蚀，这属于电化学腐蚀。不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化膜（防护膜），防止氧原子的继续渗入、继续氧化，而获得抗锈蚀的能力。当铁质支撑板接触氧化发生腐蚀，产生大量氧化铁粉末，加之换热管束会产生低频颤动摩擦，在304不锈钢管束与支撑板接触部位的间隙部位，不锈钢管束表面就会含有铁金属元素的粉尘颗粒附着物。在潮湿空气中，附着物与不锈钢间的冷凝水，将二者连成一个微电池，引发了电化学反应，不锈钢表面保护膜受到破坏[1]。空气或液体中氧原子就会不断渗入或铁原子不断地析离出来，不锈钢也就受到不断锈蚀。热网加热器停用状态下的氧腐蚀与运行下的氧腐蚀相同，也属于电化学腐蚀，腐蚀损伤呈溃疡状，但比运行的热网加热器严重，它在短时期内使金属表面发生大面积损伤，腐蚀产物三氧化二铁[3]。

4.2 间接原因

热网系统运行中，热网水CL离子含量在100mg/L左右，《城镇供热管网设计规范》要求供热系统有不锈钢设备时氯离子含量≯25mg/L，CL离子含量达到了对不锈钢的高腐蚀级别[2]。CL离子长期超标，由于氯离子半径小，穿透能力强，故它最容易穿透氧化膜内极小的孔隙，到达金属表面，并与金属相互作用形成了可溶性化合物，使氧化膜的结构发生变化[2]，金属产生腐蚀造成换热管束内壁腐蚀泄漏。同时热网水泄漏至汽侧后，造成换热管外壁CL离子超标，换热管束腐蚀进一步加剧。

0. 防范措施

5.1将热网加热器汽侧、水侧隔离阀门彻底维护，保证隔离阀严密性。

5.2热网系统停运后，保持热网水持续循环，将汽侧疏水放尽，向热网加热器汽侧通入连续干燥压缩空气，利用热网水余热烘干汽侧，然后通入氮气封闭保养。

5.3严格控制热网水水质，在可以控制热网水CL离子合格的情况下，水侧采取带压湿保养方式。该保养方式必须保证热网加热器无泄漏。

5.4或者在热网水停运后，将热网加热器水侧隔离放水，然后用风机将热网加热器吹干保护，水室内放入干燥机，然后封闭保养。

0. 结束语

热网加热器是热网系统重要的换热设备，热网加热器泄漏严重影响供热安全和发电机组热经济性。行业内热网加热器泄漏情况时有发生，是一个普遍现象。一方面是对热网加热器保养工作不够重视，另一方面是热网加热器经常是大半年停运，容易被忽视，长期停运会不可避免产生氧化腐蚀。再就是热网加热器长期水侧通水而汽侧不投运又无养护的情况下，在换热管束与支撑板接触部位极易发生电化学腐蚀。在如何防止热网加热器电化学腐蚀工作方面有待于进一步探讨和研究。

参考文献

[1]曾迅. 电化学腐蚀工艺及原理研究[J]. 中国科技博览, 2013(32):1.

[2]刘丽梅, 胡振广. 热网加热器腐蚀原因分析及对策[J]. 区域供热, 2010(2):4.

[3]徐敏. 热网加热器停(备)用预防锈蚀的研究[J]. 科协论坛：下半月, 2012(11):2.

[作者简介] 周新乐（1983），男，内蒙人，学士，工程师，从事汽轮机、供热系统运行技术管理和能耗管理提升工作。