燃机余热炉低压蒸发器流体加速腐蚀(FAC)泄漏原因分析

主要内容一.燃机余热炉设备情况简介二.低压蒸发器泄漏及检验情况三.低压蒸发器FAC腐蚀泄漏原因分析四.流动加速腐蚀（FAC）机理及影响因素五.控制措施流动加速腐蚀（FAC）某热电公司燃气热电工程项目，于2006年建设2套9E级单轴联合循环发电机组，即“一拖一”燃气-蒸汽联合循环机组。每套联合循环机组包括1台燃气轮机、1台蒸汽轮机、2台发电机（包括汽轮发电机和燃机发电机），并配套1台余热锅炉及其辅助设备。流动加速腐蚀（FAC）一.余热炉设备情况简介该热电公司1、2号余热锅炉均由武汉锅炉厂引进荷兰NEM公司余热炉设计技术生产、制造，该机组配套的余热锅炉为双压（高压作为主蒸汽，低压作为汽轮机低压缸进汽）、无补燃、卧式自然循环锅炉。1号余热炉投产时间是2008年4月，至今运行时间约是41200小时，2号余热炉投产时间是2008年5月，至今运行时间是约40000小时。一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）余热锅炉额定工况时的蒸汽参数：a.高压主蒸汽参数：高压过热器出口蒸汽流量：243.6t/h；高压过热器出口蒸汽压力为：8.019MPa.a；高压过热器出口蒸汽温度：523.2℃。一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）余热锅炉额定工况时的蒸汽参数：b.低压主蒸汽参数：过热蒸汽流量：53.1t/h（低压过热器出口）；过热蒸汽压力：0.691MPa.a（低压过热器出口）；过热蒸汽温度：216.4℃（低压过热器出口）；c.余热锅炉排烟温度：92.2℃（投入烟气热网换热器）；128.2℃（未投入烟气热网换热器）。一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）1、2号余热锅炉均采用标准单元模块结构，所有受热面管子均垂直布置，分别由垂直错列布置的螺旋翅片管和上、下两个集箱组成管屏，各级受热面管屏尺寸基本相似。烟气从燃气轮机排出，经进口烟道、过渡烟道，进入锅炉本体向炉后方向水平流动，顺烟气方向依次经过模块I、SCR脱硝系统、模块II和模块III，最后经出口烟道及烟囱排空。经过受热面内的水和蒸汽的流动都是由自然循环来完成的。一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）高压过热器4级、高压过热器3级、高压过热器2级、高压过热器1级、高压蒸发器2级SCR脱硝系统高压蒸发器1级、高压省煤器3级、高压省煤器2级、低压过热器、高压省煤器1级低压蒸发器1级、低压蒸发器2级、低压省煤器2级、低压省煤器1级、烟气热网省煤器2级、烟气热网省煤器1级锅炉烟气流向模块I模块Ⅱ模块Ⅲ模块I包括：高压过热器4级（SUPHHP4）、高压过热器3级（SUPHHP3）、高压过热器2级（SUPHHP2）、高压过热器1级（SUPHHP1）、高压蒸发器2级（EVAPHP2）。模块II包括：高压蒸发器1级（EVAPHP1）、高压省煤器3级（ECONHP3）、高压省煤器2级（ECONHP2）、低压过热器（SUPHLP）、高压省煤器1级（ECONHP1）。模块III包括：低压蒸发器（EVAPLP）、低压省煤器2级（ECONLP2）、低压省煤器1级（ECONLP1）、烟气热网省煤器2级（ECONDH2）、烟气热网省煤器1级（ECONDH1）。一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）锅炉分为两个压力等级，各有自己的压力水平。其汽水流程按压力等级区分如下：高压系统：高压给水泵把来自低压系统（低压汽包）的给水送入高压省煤器1级（ECONHP1）、高压省煤器2级（ECONHP2）和高压省煤器3级（ECONHP3）、加热后，进入高压锅筒。进入高压锅筒的给水，由下降管引入高压蒸发器1级（EVAPHP1）和高压蒸发器2级（EVAPHP2），蒸发吸热后上升进入高压锅筒进行汽水分离，分离后饱和水回下降管。高压饱和蒸汽由高压锅筒上部引出，进入高压过热器1级（SUPHHP1）、高压过热器2级（SUPHHP2）和高压过热器3级（SUPHHP3），在高压过热器3级和高压过热器4级之间布置有喷水减温器，蒸汽经过喷水减温器后，进入高压过热器4级（SUPHHP4），作为高压过热蒸汽被送到汽轮机的高压缸去作功。一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）低压系统：来自冷凝器的冷凝水和热网疏水混合后经过低压省煤器1级（ECONPH1）和低压省煤器2级（ECONPH2）加热后，进入低压锅筒上部的除氧器进行除氧后进入低压汽包（除氧器和低压汽包为一体式结构），进入低压锅筒的给水，由下降管引入低压蒸发器（EVAPLP），蒸发吸热后上升进入低压锅筒进行汽水分离，分离后饱和水回下降管。低压饱和蒸汽由低压锅筒上部引出，进入低压过热器（SUPHLP）吸热，然后被送入汽轮机低压缸去作功。在低压省煤器出口和低压给水之间设置有再循环泵，以保证低压省煤器入口水温满足设计要求。一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）低压蒸发器位于锅炉第三模块，介于高压1级省煤器和低压2级省煤气之间，共分2级，其结构如图1、2所示。顺烟气方向为低压1级蒸发器、低压2-1级和低压2-2级蒸发器。其中低压1级蒸发器布置在炉前前，低压2级蒸发器布置在炉后方向，因此低压1级蒸发器所受烟气温度要比低压2级高。一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）图1低压蒸发器结构示意图（炉前炉后方向）一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）图2低压蒸发器结构示意图（炉左炉右方向）低压蒸发器低压蒸发器各级左、右设置2个集箱，如图3所示。低压1级蒸发器每个集箱炉前炉后方向为2根受热面管，炉左炉右方向（横向）为42根管，低压2级蒸发器每个集箱炉前炉后方向分别为3和3根排受热面管，炉左炉右方向（横向）为42根管，每级蒸发器左右对称布置，共计672根受热面，低压1级为42×2×2＝168根管，低压2-1级为42×2×3＝252根管，低压2-2级为42×2×3＝252根管。一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）图3低压蒸发器结构示意图一.余热炉设备情况简介流动加速腐蚀（FAC）一.余热炉设备情况简介部件名称规格材质低蒸上集箱Ф219.1×18.26P11（15CrMo）低蒸下集箱Ф219.1×15.1SA106B管子Ф38×2.6SA210A-1（碳钢）螺旋鳍片：碳钢上集箱接管座Ф38×2.6T11（15CrMo）表1低压蒸发器联箱和管子规格及材质流动加速腐蚀（FAC）二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）1号余热锅炉，于2014年11月13日进行锅炉上水，11月14日锅炉准备启动过程中，技术人员发现锅炉尾部烟道受热面存在泄漏现象。经现场检查确认，低蒸Ⅰ级受热面发生泄漏。泄漏点发生在炉前第一排右数第5根迎烟气侧，距模块受热面上联箱约3米，标高约为20米。截止泄漏累计运行时间为38022小时，如图4所示。二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）图41号余热炉低蒸Ⅰ级前排右数第5根管泄漏形貌二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）2015年4月6日，1号余热炉低压蒸发器管在运行中再次发生泄漏。停炉后进行内窥镜检查，检查位置如图5所示。泄漏点为：低蒸Ⅰ级前排（第一排）右数第42根、后排（第二排）右数第37、41、42、54根共5根，如图6-9所示。泄漏点均位于上联箱接管座焊口下侧50mm范围内。截止泄漏，锅炉累计运行时间为41296小时。低压蒸发器设计压力是1.1MPa,工作压力是0.61MPa；设计温度是188℃，工作温度是166℃。管子及螺旋换热片材质分别为SA210-A-1和碳钢，规格为Φ38×2.6mm。二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）2015年4月10～11日，华北电科院金属所对1#余热锅炉的低压蒸发器部分管子进行了内窥镜检查（切开部分上升管和手孔堵）。图5低压蒸发器内窥镜检查示意图二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）图61号炉低蒸Ⅰ级后排右数第41根、后排第42根管泄漏形貌二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）图71号炉低蒸Ⅰ级后排右数第37根管泄漏形貌图81号炉低蒸Ⅰ级后排右数第54根管泄漏形貌（内部）二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）图91号炉低蒸Ⅰ级后排右数第54根管泄漏形貌（外部）二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）表21号炉低压蒸发器内窥镜检查结果统计：低蒸管排序号检查数量（根）有腐蚀的管子数量（根）腐蚀比例（%）备注低蒸I级前排322784.41根泄漏低蒸I级后排302376.74根泄漏低蒸Ⅱ级前排251352低蒸Ⅱ级中间排22940.9低蒸Ⅱ级后排21838低蒸Ⅲ级900序号管子编号腐蚀位置、严重程度备注01A-1135～1100严重、4000～4700中等、5200～9000中等02A-2135～800严重、1500～3500较重、6500～7400中等03A-3135～2900严重04A-4135～900严重、6500～7000轻微05A-54900～7400较轻、9000～9200轻微06A-65500～7300较轻、8400～8700轻微07B-11200～2000较重、3200～3400中等、3500～3700较轻08B-22200～3300中等、5100～10400较轻09B-3800～2400中等10C-13000～5700中等11C-25100～6200较轻12C-32500～5200较重表31号炉低蒸I级前排管子腐蚀情况二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）表41号炉低蒸I级前排管子腐蚀情况(续)13C-45100～6000较重14C-5135～1200严重15D-17500～8900较重、9100～10200中等、11700～13700中等16D-2135～1000严重（漏穿、停炉已发现）右数42根17D-35000～5600、5800～6500较重、7400～7840、8140～10740中等18D-45000～6300较重19D-54600～5700较重20D-65400～6800较重、6900～9800中等21D-7135～900严重22E-1无23E-2无二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）表51号炉低蒸I级前排管子腐蚀情况（续）24E-32500～3100中等、4800～5800中等25E-42000～3000较重26F-12100～3100严重、5000～6000较重27F-24900～5800较重、5900～6700、6900～9200中等28F-3无29F-4无30F-5无31F-65300～6600较重32F-7135～600轻微二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）ABCA-1A-2A-3A-4A-5A-6B-1B-2B-3C-1C-2C-3C-4C-5FEDD-1D-2D-3D-4D-5D-6D-7E-1E-2E-3E-4F-1F-2F-3F-4F-5F-6F-7二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍图101号炉低蒸I级前排管子腐蚀情况统计流动加速腐蚀（FAC）表6低蒸I级后排管子腐蚀情况序号管子编号腐蚀位置、严重程度备注01A-1450～2300较重02A-21700～3500中等03A-3900～3700中等04A-4135～800较重、6700～7900、8800～9000、9100～9600、9700～9700、10300～10400、11700～11900轻微05A-51400～3300中等、7000～7200、7700～7900轻微06B-1135～500较重、900～3200较重07B-23100～3300、3800～4000较轻08B-32200～2400、2700～2900、4000～4200较轻09C-11000～3200中等10C-2500～3600中等二.低压蒸发器泄漏及检测情况介绍流动加速腐蚀（FAC）表7低蒸I级后排管子腐蚀情况（续）11C-3无12C-4135～800较重、1700～2800中等13C-5135～800严重（200处漏穿，停炉未发现）、