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技术报告

燃机电厂余热锅炉高压蒸发器国产化改造

孙从根

四川省电力公司都江电力设备厂
2005-10

燃机电厂余热锅炉高压蒸发器国产化改造

孙从根
（四川省电力公司都江电力设备厂四川都江堰611833）

摘要：随着我国电力工业的大力发展，以天然气为燃料、主要作用为电网调峰的燃机电厂装机越来越多，但其年利用小时数一般在2000－3000小时/年，一年中大部分时间处于待机状态。其余热锅炉换热面大多由碳钢制造，长时间不工作，暴露在空气中，换热面的氧化腐蚀（生锈）非常严重，造成换热面堵塞或腐蚀去部分，换热面积减少，换热能力降低使设备出力下降。10CrNiCuP(A)钢是我国在国外Cor-TenA钢基础上研制的耐大气及硫酸露点腐蚀新钢种。本文通过对华能重庆燃机电厂1＃余热锅炉高压蒸发器受热面国产化改造采用10CrNiCuP(A)，成功解决了原受热面生锈严重问题，提高了锅炉出力。
关键词：余热锅炉；高压蒸发器；10CrNiCuP(A)钢；螺旋肋片管；节能

一问题的提出
华能重庆燃机电厂共装两台荷兰STANDANFASELLENTIES公司燃气轮机发电机组。每台燃气轮机发电机组尾部各配一台立式非补燃强制循环余热锅炉，余热锅炉利用燃气轮机燃烧天然气做功发电后排放的540-550℃高温烟气余热生产蒸汽，其产生的蒸汽经母管供一台蒸汽轮机做功发电（2＋1模式）。电厂原设计总出力为100MW，其中燃机机组发电为76MW，余热锅炉机组为34MW。电厂于1990年6月投产发电，目前已累计运行近29500小时，启动次数达470余次。1994－1995年，2000－2001年分别对两台余热锅炉进行了两次大修，由于该厂机组经常处于停炉备用状态，同时重庆气侯条件的影响，余热锅炉受热面（除过热器外的部分是肋片管），通过现场实际观察，管壁及肋片都有氧化腐蚀（生锈），尤其是肋片特别严重，部分肋片已被锈穿，部分肋片间已被铁锈堵死。其燃料为中石油公司川东气田生产的天然气，由于众所周知的原因，该天然气H2S含量较高，其折合H2S含量一般在2－3%，燃烧前虽经过脱硫，但烟气中仍有少量SO2。由于该设备安装在室外且经常处于待机状态，其是典型的大气腐蚀＋酸露点蚀腐。
为了全面掌握余热锅炉的运行状况，分析其热经济指标，诊断出余热锅炉出力下降、热效率下降以及低压系统压力升高的原因，2003年8月华能重庆燃机电厂特委托四川电力试验研究院对1＃、2＃余热锅炉进行了热力性能试验，对余热锅炉的效率及其各受热面的吸热量分配等情况进行全面的试验测试，为本次受热面改造提供必要数据，以诊断该余热锅炉的哪一部分换热面存在问题，为余热锅炉改造提供依据，尽量减少改动工作量，少走弯路。
据资料介绍，10CrNiCuP(A)钢是在Cor_TenA耐蚀钢基础上研制出的新钢种，其应用于硫酸露点腐蚀条件下或工业大气条件下使用的专用钢种，该钢种已于1989年经原冶金部鉴定，性能达到或超过国外同类主品先进水平。目前市面上有冷轧板、冷轧焊管（管式空预器用钢管）及低中压无缝管（符合GB3087），生产工艺基本稳定。10CrNiCuP(A)钢中的铜是大气腐蚀中耐铡作用最为突出的合金元素，对于减少硫酸露点腐也起着重要作用，这是由于含铜钢在腐蚀过程中起着活化阴极作用，在一定条件下可以促使钢产生阳极钝化，从而降低腐蚀速度。另外，铜元素富集于靠近基体金属的锈层中产生铜的富集现象，在腐蚀层和铜的富集层之间形成一薄层紧密的氧化铜中间层，可以减缓或阻止腐蚀介质的继续向内侵蚀。铜钢中有一定含硫量（0.01－0.015%）时，在硫酸腐蚀过程中能产生硫化铜（Cu2S）保护膜，阻滞阴阳极反应。经国内同行研究表明：在同等条件下，10CrNiCuP(A)低合金钢的耐腐蚀能力约为普通低碳钢为5倍左右。针对华能重庆燃机电厂1＃余热锅炉情况，准备在高压蒸发器受热面国产化改造中采用10CrNiCuP(A)钢。表1为10CrNiCuP(A)钢的化学成分，表2为10CrNiCuP(A)钢的导热系数及比热容。
表1、10CrNiCuP(A)钢的化学成分%
序号化学元素成分数值（%）1C≤0.122Si3Mn4P5S≤0.046Cr7Ni8Cu表2：10CrNiCuP(A)钢的导热系数及比热容
工作温度导热系数λ
10－6W/(m.℃)比热容Cp
J/(kg.℃)3040.74476.510039.85497.420038.75526.530037.65555.540036.62592.750035.40643.760034.42728.270032.77877.0表3为#1炉余热锅炉设计技术规范，根据四川电力试验研究院《华能重庆燃机电厂1#、2#余热锅炉热力试验性能试验报告》（以下称《试验报告》）部分测试数据如表4，从中可以