“十二五”在沸沸揚(yáng)揚(yáng)中結(jié)束，“十三五”風(fēng)風(fēng)火火而來，各類環(huán)保、能源相關(guān)政策相繼出臺(tái)。電力作為主要能源之一，備受關(guān)注。隨著經(jīng)濟(jì)騰飛，國家對(duì)電力的需求與日俱增，電力工業(yè)設(shè)備的順暢耐久運(yùn)行成為影響我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的重要因素。現(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(yīng)用，整個(gè)電力行業(yè)在隨之而來的新的腐蝕問題面前，還缺乏對(duì)腐蝕危害的足夠認(rèn)識(shí)和了解。為此，中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)記者特邀請(qǐng)了上海電力學(xué)院葛紅花教授做相關(guān)方面的精彩解讀。

上海電力學(xué)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(xué)院教授，同時(shí)還兼任中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)常務(wù)理事，中國鍋爐水處理協(xié)會(huì)常務(wù)理事，電力行業(yè)電廠化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員，上海市腐蝕科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)常務(wù)理事兼副秘書長，上海熱交換系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心副主任，上海市電力材料防護(hù)與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任等多項(xiàng)職務(wù)。她從事電力行業(yè)防腐研究數(shù)十年，在電廠熱力設(shè)備腐蝕與防護(hù)、工業(yè)冷卻水阻垢緩蝕技術(shù)、水處理藥劑等研究方面做過不少項(xiàng)目，獲得過多項(xiàng)省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。

    材料腐蝕  電力工業(yè)火速前進(jìn)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(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，它既是促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)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(jì)要發(fā)展，電力工業(yè)必須先行”的要求，進(jìn)入21世紀(jì)，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(jī)從不足4億千瓦到2014年底裝機(jī)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(jī)容量中火電占比在70%以上。近年來，隨著新能源（風(fēng)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(jī)容量為91,133萬千瓦，占總裝機(jī)容量的67.0%；水電裝機(jī)容量為30,210萬千瓦，占總裝機(jī)容量的22.2%。火電的絕大部分為燃煤火電，在火電裝機(jī)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(yán)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(jī)組的能源利用率低，發(fā)電煤耗大，又加劇了能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。這些年來，為了達(dá)到“節(jié)能降耗”的目標(biāo)，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(jī)組和超超臨界機(jī)組。隨著現(xiàn)代高參數(shù)發(fā)電機(jī)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(shè)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(fēng)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(shè)備病因  對(duì)癥下藥

    談到如何有效控制電力工業(yè)設(shè)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(shè)備運(yùn)行中的高溫腐蝕，如鍋爐水冷壁的汽水側(cè)運(yùn)行氧腐蝕、介質(zhì)濃縮腐蝕、應(yīng)力腐蝕，過熱器汽水腐蝕，鍋爐煙氣側(cè)高溫腐蝕；熱力設(shè)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(diǎn)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(yán)重的腐蝕問題。另外，在熱力設(shè)備停運(yùn)時(shí)，由于空氣大量進(jìn)入，同時(shí)熱力系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部濕度較大時(shí)，往往會(huì)造成較嚴(yán)重的停運(yùn)腐蝕；當(dāng)機(jī)組再次啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，在停運(yùn)腐蝕嚴(yán)重的部位更易發(fā)生運(yùn)行腐蝕。

    高參數(shù)機(jī)組運(yùn)行過程中，由于運(yùn)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(jī)組過熱器氧化皮問題困擾發(fā)電企業(yè)多年，因運(yùn)行過程中氧化皮堵塞而導(dǎo)致的緊急停爐停機(jī)嚴(yán)重影響了發(fā)電企業(yè)的安全運(yùn)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(shù)大幅降低鍋爐補(bǔ)給水中的離子濃度，降低侵蝕性離子和成垢離子對(duì)水汽系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢。對(duì)超臨界火力發(fā)電機(jī)組，要求給水氫電導(dǎo)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(duì)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(dǎo)致了金屬的腐蝕；但對(duì)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(shè)備運(yùn)行過程中，對(duì)氧氣分子的處理就采用了兩種截然不同的方法：多數(shù)機(jī)組通過熱力除氧和化學(xué)除氧相結(jié)合除去給水中的溶解氧，防止氧氣分子對(duì)熱力設(shè)備的腐蝕；而部分超臨界、超超臨界機(jī)組則采用加氧處理，結(jié)合嚴(yán)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(shè)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(guān)，發(fā)電企業(yè)熱力設(shè)備的主要金屬材料是碳鋼與合金鋼，有些機(jī)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(duì)給水進(jìn)行pH控制。根據(jù)《超臨界火力發(fā)電機(jī)組水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（DL/T 912-2005），對(duì)有銅系統(tǒng)，采用揮發(fā)處理或加氧處理時(shí)，給水pH值分別控制在8.8~9.3、8.5~9.0；對(duì)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(shè)備的腐蝕，如鍋爐煙氣側(cè)的金屬涂層保護(hù)、脫硫設(shè)備的玻璃鱗片涂覆層、橡膠襯里保護(hù)等。

    （5）鍋爐的停爐保護(hù)。如前所述，熱力設(shè)備在停運(yùn)過程中，如果未采取任何保護(hù)措施，將會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的停運(yùn)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(shí)施的方法有聯(lián)氨法、充氮法、保持蒸汽壓力法、成膜胺保護(hù)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(yùn)行，使冷卻水對(duì)凝汽器冷卻管的侵蝕性和結(jié)垢趨勢(shì)增強(qiáng)；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(yùn)行中須進(jìn)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(xué)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(qiáng)化研究理念 開拓創(chuàng)新

    葛教授表示目前火電廠熱力設(shè)備金屬材料的腐蝕控制方法還有待進(jìn)一步改進(jìn)和提高，需從腐蝕防護(hù)的三個(gè)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(yīng)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(hù)等途徑實(shí)現(xiàn)。對(duì)國內(nèi)大多數(shù)中低壓鍋爐，現(xiàn)有的腐蝕控制技術(shù)可以基本滿足要求；但對(duì)高參數(shù)機(jī)組，還需更有效的腐蝕控制技術(shù)，特別是開發(fā)適用于超臨界、超超臨界運(yùn)行條件下的耐蝕新材料和表面處理技術(shù)。

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

    談到未來重點(diǎn)研究的方向，葛教授表示為適應(yīng)高參數(shù)機(jī)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(yùn)行條件下的耐蝕、性價(jià)比高的新材料，以顯著降低運(yùn)行中金屬的氧化速率；二是開發(fā)耐高溫的表面處理技術(shù)，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(hù)劑、阻垢緩蝕劑等），在減緩設(shè)備腐蝕的同時(shí)，減少對(duì)環(huán)境的污染。

    腐蝕控制 電力工業(yè)前行的保護(hù)傘

    腐蝕是一種悄悄進(jìn)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(shí)間才能出現(xiàn)，因此人們往往忽視對(duì)腐蝕的預(yù)防。另外，腐蝕控制技術(shù)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(hù)知識(shí)，讓更多的人了解和掌握腐蝕與防護(hù)的基本原理和技術(shù)，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(chǔ)存，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)用，因此保障電力安全運(yùn)行尤為重要。中國工程院的“腐蝕調(diào)查”的開展，便于進(jìn)一步摸清電力行業(yè)的腐蝕現(xiàn)狀與防護(hù)技術(shù)應(yīng)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(shù)，這必定可以使我國電力行業(yè)的腐蝕控制水平進(jìn)一步提升，對(duì)我國電力生產(chǎn)的安全、高效運(yùn)行有重要意義。

    上海電力學(xué)院簡介

    上海電力學(xué)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(xué)校擁有工、管、理、經(jīng)、文5個(gè)學(xué)科門類，共有全日制本科專業(yè)30個(gè)。工學(xué)、管理學(xué)、理學(xué)為主干學(xué)科。有國家級(jí)特色專業(yè)3個(gè)，教育部專業(yè)綜合改革試點(diǎn)專業(yè)1個(gè)，上海市重點(diǎn)學(xué)科4個(gè)，市教委重點(diǎn)學(xué)科5個(gè)，市高校一流學(xué)科1個(gè)。學(xué)校擁有國家大學(xué)科技園、國家級(jí)技術(shù)轉(zhuǎn)移中心，建成原國家電力公司熱力設(shè)備腐蝕與防護(hù)部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海市電力材料防護(hù)與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、上海熱交換系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心等9個(gè)省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（工程研究中心）。

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

    人物簡介

    葛紅花，女，上海電力學(xué)院教授，博士。中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)常務(wù)理事，中國鍋爐水處理協(xié)會(huì)常務(wù)理事，電力行業(yè)電廠化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員，上海市腐蝕科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)常務(wù)理事兼副秘書長，上海熱交換系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心副主任，上海市電力材料防護(hù)與新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。

    主要研究方向?yàn)殡姀S熱力設(shè)備腐蝕與防護(hù)、工業(yè)冷卻水阻垢緩蝕技術(shù)、水處理藥劑等。承擔(dān)國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、上海市重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目、上海市自然科學(xué)基金、上海市標(biāo)準(zhǔn)專項(xiàng)、聯(lián)盟計(jì)劃、市教委重點(diǎn)項(xiàng)目及電力企業(yè)等科研項(xiàng)目70多項(xiàng)，作為第一完成人獲上海市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，參與項(xiàng)目獲電力部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、上海市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)4項(xiàng)。