“十二五”在沸沸揚揚中結(jié)束，“十三五”風風火火而來，各類環(huán)保、能源相關政策相繼出臺。電力作為主要能源之一，備受關注。隨著經(jīng)濟騰飛，國家對電力的需求與日俱增，電力工業(yè)設備的順暢耐久運行成為影響我國經(jīng)濟建設發(fā)展的重要因素?，F(xiàn)面臨著全行業(yè)的節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)，大規(guī)模脫硫工程的應用，整個電力行業(yè)在隨之而來的新的腐蝕問題面前，還缺乏對腐蝕危害的足夠認識和了解。為此，中國腐蝕與防護網(wǎng)記者特邀請了上海電力學院葛紅花教授做相關方面的精彩解讀。

上海電力學院葛紅花教授

    初見葛教授，氣質(zhì)爽朗、平易近人，讓記者倍感親切。從她溫和的話語中，記者了解到她是上海電力學院教授，同時還兼任中國腐蝕與防護學會常務理事，中國鍋爐水處理協(xié)會常務理事，電力行業(yè)電廠化學標準化技術委員會委員，上海市腐蝕科學技術學會常務理事兼副秘書長，上海熱交換系統(tǒng)節(jié)能工程技術研究中心副主任，上海市電力材料防護與新材料重點實驗室副主任等多項職務。她從事電力行業(yè)防腐研究數(shù)十年，在電廠熱力設備腐蝕與防護、工業(yè)冷卻水阻垢緩蝕技術、水處理藥劑等研究方面做過不少項目，獲得過多項省部級獎項。

    材料腐蝕  電力工業(yè)火速前進的絆腳石

    葛教授表示電能是最重要的二次能源，電力工業(yè)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要基礎產(chǎn)業(yè)，它既是促進國民經(jīng)濟發(fā)展的生產(chǎn)資料，又是人們生活中不可缺少的生活資料。根據(jù)中央“經(jīng)濟要發(fā)展，電力工業(yè)必須先行”的要求，進入21世紀，我國電力工業(yè)獲得了迅速發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示，從2003年開始，我國電力裝機從不足4億千瓦到2014年底裝機容量超過13億千瓦，年增長速度在8%以上，取得的成績舉世矚目。

    我國電力生產(chǎn)的主要方式是火電，其次是水電。多年來發(fā)電裝機容量中火電占比在70%以上。近年來，隨著新能源（風電、太陽能等）的發(fā)展，火電占比有所下降。截至2014年底，我國全口徑火電裝機容量為91,133萬千瓦，占總裝機容量的67.0%；水電裝機容量為30,210萬千瓦，占總裝機容量的22.2%?；痣姷慕^大部分為燃煤火電，在火電裝機中的占比約95%。

    我國目前這種以燃煤火電為主的發(fā)電型式，帶來了較嚴重的環(huán)境污染，也造成了一次能源中煤炭的快速消耗；另外，一些老機組的能源利用率低，發(fā)電煤耗大，又加劇了能源浪費和環(huán)境污染。這些年來，為了達到“節(jié)能降耗”的目標，我國火力發(fā)電企業(yè)通過“抓大放小”，大力發(fā)展超臨界機組和超超臨界機組。隨著現(xiàn)代高參數(shù)發(fā)電機組的日益普及，及電廠周邊水質(zhì)污染的不斷加劇，使發(fā)電設備的腐蝕控制難度加大，出現(xiàn)了一些新的材料使用安全問題。

    多年來我國積極優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，核電、水電、風電、太陽能等新能源和可再生能源發(fā)電快速發(fā)展，但材料腐蝕也是影響新能源發(fā)電安全的重要因素。

    徹查設備病因  對癥下藥

    談到如何有效控制電力工業(yè)設備腐蝕的問題，葛教授如是說，以火力發(fā)電為例，存在熱力設備運行中的高溫腐蝕，如鍋爐水冷壁的汽水側(cè)運行氧腐蝕、介質(zhì)濃縮腐蝕、應力腐蝕，過熱器汽水腐蝕，鍋爐煙氣側(cè)高溫腐蝕；熱力設備的低溫腐蝕，如鍋爐尾部及煙道的低溫腐蝕、凝汽器冷卻管在冷卻水中的電偶腐蝕、微生物腐蝕、銅管脫鋅腐蝕、氨蝕、不銹鋼管點蝕等多種腐蝕形態(tài)，煙氣脫硫系統(tǒng)中的介質(zhì)pH較低的區(qū)域，也存在較嚴重的腐蝕問題。另外，在熱力設備停運時，由于空氣大量進入，同時熱力系統(tǒng)設備內(nèi)部濕度較大時，往往會造成較嚴重的停運腐蝕；當機組再次啟動運行時，在停運腐蝕嚴重的部位更易發(fā)生運行腐蝕。

    高參數(shù)機組運行過程中，由于運行溫度和壓力的升高，也出現(xiàn)了一些新的腐蝕問題，如超超臨界機組過熱器氧化皮問題困擾發(fā)電企業(yè)多年，因運行過程中氧化皮堵塞而導致的緊急停爐停機嚴重影響了發(fā)電企業(yè)的安全運行。

    目前火力發(fā)電中常用的防腐蝕方法有：

    （1）給水處理。采用反滲透、離子交換等技術大幅降低鍋爐補給水中的離子濃度，降低侵蝕性離子和成垢離子對水汽系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢。對超臨界火力發(fā)電機組，要求給水氫電導率<0.20mS/cm（25℃）。

    （2）控制氧濃度。氧氣分子在金屬腐蝕與控制中扮演著雙重角色：對大多數(shù)體系，氧氣分子是腐蝕過程的去極化劑，它的存在直接導致了金屬的腐蝕；但對可以被氧氣分子鈍化的體系，它的存在又可以抑制金屬的腐蝕。目前在火電廠熱力設備運行過程中，對氧氣分子的處理就采用了兩種截然不同的方法：多數(shù)機組通過熱力除氧和化學除氧相結(jié)合除去給水中的溶解氧，防止氧氣分子對熱力設備的腐蝕；而部分超臨界、超超臨界機組則采用加氧處理，結(jié)合嚴格的給水水質(zhì)控制，利用氧氣分子使鋼鐵表面形成鈍化膜，來減緩熱力設備金屬的腐蝕。

    （3）調(diào)節(jié)爐水pH值。金屬的腐蝕與所接觸介質(zhì)的pH值密切相關，發(fā)電企業(yè)熱力設備的主要金屬材料是碳鋼與合金鋼，有些機組還含有純銅和銅合金。這些金屬材料在弱堿性環(huán)境中具有較小的腐蝕速率，而未經(jīng)處理的給水呈弱酸性，因此，需對給水進行pH控制。根據(jù)《超臨界火力發(fā)電機組水汽質(zhì)量標準》（DL/T 912-2005），對有銅系統(tǒng)，采用揮發(fā)處理或加氧處理時，給水pH值分別控制在8.8~9.3、8.5~9.0；對無銅系統(tǒng)，則分別控制在9.0~9.6、8.0~9.0。

    （4）金屬材料的表面處理。通過耐蝕涂層、覆蓋層等來抑制金屬設備的腐蝕，如鍋爐煙氣側(cè)的金屬涂層保護、脫硫設備的玻璃鱗片涂覆層、橡膠襯里保護等。

    （5）鍋爐的停爐保護。如前所述，熱力設備在停運過程中，如果未采取任何保護措施，將會出現(xiàn)較嚴重的停運腐蝕。防止鍋爐的停爐腐蝕，通常通過除氧、成膜、調(diào)節(jié)pH值等途徑，具體實施的方法有聯(lián)氨法、充氮法、保持蒸汽壓力法、成膜胺保護法、氣相緩蝕劑法等。

    （6）凝汽器冷卻水的阻垢緩蝕殺菌處理。電廠凝汽器的冷卻水通常直接取自電廠周邊的地表水源，且基本未經(jīng)任何處理。由于地表水的污染，以及節(jié)水的需要，要求冷卻水在高濃縮倍數(shù)下運行，使冷卻水對凝汽器冷卻管的侵蝕性和結(jié)垢趨勢增強；另外循環(huán)水系統(tǒng)溫暖的水質(zhì)環(huán)境也有利于微生物的繁殖。因此，冷卻水系統(tǒng)運行中須進行阻垢、緩蝕、殺菌處理。目前凝汽器循環(huán)冷卻水處理的常規(guī)方法是添加化學藥劑，即添加阻垢緩蝕劑和殺菌劑；少數(shù)系統(tǒng)也嘗試采用物理處理的方法，如電磁阻垢殺菌處理等。

    強化研究理念 開拓創(chuàng)新

    葛教授表示目前火電廠熱力設備金屬材料的腐蝕控制方法還有待進一步改進和提高，需從腐蝕防護的三個常規(guī)方面下手：（1）提高金屬材料自身的耐蝕性能；（2）降低環(huán)境介質(zhì)的侵蝕性；（3）消除或減弱引起腐蝕的某些特定條件，如應力、縫隙等。

    金屬材料耐蝕性能的提升可以通過新型耐蝕材料的開發(fā)、材料表面處理、成膜胺保護等途徑實現(xiàn)。對國內(nèi)大多數(shù)中低壓鍋爐，現(xiàn)有的腐蝕控制技術可以基本滿足要求；但對高參數(shù)機組，還需更有效的腐蝕控制技術，特別是開發(fā)適用于超臨界、超超臨界運行條件下的耐蝕新材料和表面處理技術。

    降低環(huán)境介質(zhì)的侵蝕性，主要是對鍋爐補給水進行嚴格的除鹽處理、控制溶解氧含量和調(diào)節(jié)pH值。對于高參數(shù)機組的加氧處理，還需必要的基礎研究進行支撐并進一步提高處理效果。

    談到未來重點研究的方向，葛教授表示為適應高參數(shù)機組發(fā)展的需要，在火電廠腐蝕控制方面，一是開發(fā)適用于超臨界、超超臨界運行條件下的耐蝕、性價比高的新材料，以顯著降低運行中金屬的氧化速率；二是開發(fā)耐高溫的表面處理技術，防止煙氣側(cè)金屬材料的腐蝕和煙灰等沉積，延長材料使用壽命并降低能耗；三是開發(fā)綠色高效的緩蝕劑（停爐保護劑、阻垢緩蝕劑等），在減緩設備腐蝕的同時，減少對環(huán)境的污染。

    腐蝕控制 電力工業(yè)前行的保護傘

    腐蝕是一種悄悄進行的破壞，危害性大，但因腐蝕而造成的破壞往往要經(jīng)過一定時間才能出現(xiàn)，因此人們往往忽視對腐蝕的預防。另外，腐蝕控制技術也有一定的專業(yè)性，作為腐蝕科技工作者，我們需要在各行各業(yè)中多做宣傳，普及腐蝕防護知識，讓更多的人了解和掌握腐蝕與防護的基本原理和技術，最大限度地降低我國的腐蝕損失。

    葛教授表示電力是一種特殊的商品，無法儲存，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)用，因此保障電力安全運行尤為重要。中國工程院的“腐蝕調(diào)查”的開展，便于進一步摸清電力行業(yè)的腐蝕現(xiàn)狀與防護技術應用狀況，并借此在電力行業(yè)中開展防腐蝕宣傳，普及電力腐蝕控制技術，這必定可以使我國電力行業(yè)的腐蝕控制水平進一步提升，對我國電力生產(chǎn)的安全、高效運行有重要意義。

    上海電力學院簡介

    上海電力學院是中央與上海市共建、以上海市管理為主的全日制普通高等院校。學校擁有工、管、理、經(jīng)、文5個學科門類，共有全日制本科專業(yè)30個。工學、管理學、理學為主干學科。有國家級特色專業(yè)3個，教育部專業(yè)綜合改革試點專業(yè)1個，上海市重點學科4個，市教委重點學科5個，市高校一流學科1個。學校擁有國家大學科技園、國家級技術轉(zhuǎn)移中心，建成原國家電力公司熱力設備腐蝕與防護部級重點實驗室、上海市電力材料防護與新材料重點實驗室、上海熱交換系統(tǒng)節(jié)能工程技術研究中心等9個省部級重點實驗室（工程研究中心）。

    近年來， 學校主持和參與各類科研項目近千項，其中國家“973”“863”課題、國家自然科學基金項目、上海市科委重大（重點）科技攻關項目、教育部新世紀優(yōu)秀人才資助計劃、上海市優(yōu)秀學科帶頭人計劃、青年科技啟明星計劃、浦江人才計劃、曙光計劃、晨光計劃、陽光計劃等多種類高水平科研項目和人才培養(yǎng)項目400余項；獲省部級以上科技獎勵27項，其中國家級科技進步二等獎2項。

    人物簡介

    葛紅花，女，上海電力學院教授，博士。中國腐蝕與防護學會常務理事，中國鍋爐水處理協(xié)會常務理事，電力行業(yè)電廠化學標準化技術委員會委員，上海市腐蝕科學技術學會常務理事兼副秘書長，上海熱交換系統(tǒng)節(jié)能工程技術研究中心副主任，上海市電力材料防護與新材料重點實驗室副主任。

    主要研究方向為電廠熱力設備腐蝕與防護、工業(yè)冷卻水阻垢緩蝕技術、水處理藥劑等。承擔國家自然科學基金面上項目、上海市重點科技攻關項目、上海市自然科學基金、上海市標準專項、聯(lián)盟計劃、市教委重點項目及電力企業(yè)等科研項目70多項，作為第一完成人獲上海市科技進步三等獎1項，參與項目獲電力部科技進步一等獎1項、上海市科技進步三等獎4項。