[发明专利]一种超临界电站锅炉过热器管道化学清洗方案的设计方法

说明书

本发明提供一种超临界电站锅炉过热器管道化学清洗方案的设计方法，包括：确定即氧化皮生长的数学模型；在不同温度及浓度下进行静态试验，确定氧化皮与酸液完全反应所需要的时间、单位时间单位面积上酸液的反应量，确定不同温度及浓度下酸液的化学反应速度；针对过热器管道的运行状况预测过热器管道的爆管概率，基于过热器管道的爆管概率确定过热器管道开始酸洗的时刻；在化学反应速度不变的情况下确定氧化皮酸洗的理论时间；进行酸液的配置，至此确定出超临界电站锅炉过热器管道化学清洗方案。本发明为电厂过热器管道的清理提供了新思路，选取管道开始酸洗的最佳时间，增强过热器管道的运行时间，减少管道爆管造成的经济损失。

技术领域

本发明属于过程控制技术领域，具体是一种超临界电站锅炉过热器管道化学清洗方案的设计方法。

背景技术

火力发电厂的工质是水，在常规条件下，水经加热温度达到给定压力下的饱和温度时，将产生相变，水开始由液态变成气态，当蒸汽压力达到22.129MPa时，水在该压力下加热至374.15℃时，被全部汽化，过热器在电厂的工作环节中的作用主要是取出饱和蒸汽中的水分，保护汽轮机，主要是过热的方法让蒸汽干燥。这个过程中，由于过热器管道内部高温、高压的蒸汽环境，金属内壁会与蒸汽接触氧化，过热器蒸汽的运行温度在571℃，在此温度下，空气中的氧和过热器金属内壁结合，生成氧化膜，随着时间的进行氧化膜分为三层，由过热器管道金属基体一直向内依次为FeO-Fe₃O₄-Fe₂O₃，处在外层的四氧化三铁和三氧化二铁氧化物结构致密，化学性质稳定，内层的氧化亚铁结构疏松，当过热器管道的温度发生剧烈变化时，由于管道基体和铁氧化物的热应力不同，氧化膜会发生破裂，蒸汽通过氧化皮裂缝渗入到金属基体进一步氧化，迫害了氧化皮的整体稳定性，氧化膜易于脱落，并在管道内累计，造成管道的堵塞，进一步引起管道爆管问题的发生。

目前电厂处理氧化皮的手段主要是在管道发生爆管之后进行停机，对爆管部分管道进行切割更换，这样电站锅炉从爆管到停机再到维修造成的直观经济损失不可估量，实际上只解决了爆管管道的氧化皮堆积问题，对于其他管道并未采取措施，只是等下次爆管发生时再次进行切割更换，处理方法比较粗糙。

发明内容

针对现有氧化皮处理技术的不足，本发明提出一种超临界电站锅炉过热器管道化学清洗方案的设计方法。

本发明技术方案如下：

一种超临界电站锅炉过热器管道化学清洗方案的设计方法，包括：

确定过热器管道在额定工况的工作条件下过热器管道的运行时间与对应的氧化皮厚度的关系曲线，即氧化皮生长的数学模型；

在不同温度及浓度下进行静态试验，确定氧化皮与酸液完全反应所需要的时间、单位时间单位面积上酸液的反应量，确定不同温度及浓度下酸液的化学反应速度；

针对过热器管道的运行状况预测过热器管道的爆管概率，基于过热器管道的爆管概率确定过热器管道开始酸洗的时刻；

在化学反应速度不变的情况下确定氧化皮酸洗的理论时间；

基于氧化皮酸洗的理论时间，进行酸液的配置，至此确定出超临界电站锅炉过热器管道化学清洗方案。

所述氧化皮生长的数学模型的建立方法如下：

获取额定工况的工作条件下过热器管道的历史数据，其中包括过热器管道运行时的蒸汽温度、压强、t时间氧化皮厚度、运行时间；

对历史数据回归处理，拟合出在蒸汽温度、压强一定的情况下过热器管道的运行时间与对应的氧化皮厚度的关系曲线，得到氧化皮生长的数学模型。