“十二五”在沸沸扬扬中结束，“十三五”风风火火而来，各类环保、能源相关政策相继出台。电力作为主要能源之一，备受关注。随着经济腾飞，国家对电力的需求与日俱增，电力工业设备的顺畅耐久运行成为影响我国经济建设发展的重要因素。现面临着全行业的节能降耗、清洁生产，大规模脱硫工程的应用，整个电力行业在随之而来的新的腐蚀问题面前，还缺乏对腐蚀危害的足够认识和了解。为此，中国腐蚀与防护网记者特邀请了上海电力学院葛红花教授做相关方面的精彩解读。

上海电力学院葛红花教授

    初见葛教授，气质爽朗、平易近人，让记者倍感亲切。从她温和的话语中，记者了解到她是上海电力学院教授，同时还兼任中国腐蚀与防护学会常务理事，中国锅炉水处理协会常务理事，电力行业电厂化学标准化技术委员会委员，上海市腐蚀科学技术学会常务理事兼副秘书长，上海热交换系统节能工程技术研究中心副主任，上海市电力材料防护与新材料重点实验室副主任等多项职务。她从事电力行业防腐研究数十年，在电厂热力设备腐蚀与防护、工业冷却水阻垢缓蚀技术、水处理药剂等研究方面做过不少项目，获得过多项省部级奖项。

    材料腐蚀  电力工业火速前进的绊脚石

    葛教授表示电能是最重要的二次能源，电力工业是国民经济和社会发展的重要基础产业，它既是促进国民经济发展的生产资料，又是人们生活中不可缺少的生活资料。根据中央“经济要发展，电力工业必须先行”的要求，进入21世纪，我国电力工业获得了迅速发展。数据显示，从2003年开始，我国电力装机从不足4亿千瓦到2014年底装机容量超过13亿千瓦，年增长速度在8%以上，取得的成绩举世瞩目。

    我国电力生产的主要方式是火电，其次是水电。多年来发电装机容量中火电占比在70%以上。近年来，随着新能源（风电、太阳能等）的发展，火电占比有所下降。截至2014年底，我国全口径火电装机容量为91,133万千瓦，占总装机容量的67.0%；水电装机容量为30,210万千瓦，占总装机容量的22.2%。火电的绝大部分为燃煤火电，在火电装机中的占比约95%。

    我国目前这种以燃煤火电为主的发电型式，带来了较严重的环境污染，也造成了一次能源中煤炭的快速消耗；另外，一些老机组的能源利用率低，发电煤耗大，又加剧了能源浪费和环境污染。这些年来，为了达到“节能降耗”的目标，我国火力发电企业通过“抓大放小”，大力发展超临界机组和超超临界机组。随着现代高参数发电机组的日益普及，及电厂周边水质污染的不断加剧，使发电设备的腐蚀控制难度加大，出现了一些新的材料使用安全问题。

    多年来我国积极优化电源结构，核电、水电、风电、太阳能等新能源和可再生能源发电快速发展，但材料腐蚀也是影响新能源发电安全的重要因素。

    彻查设备病因  对症下药

    谈到如何有效控制电力工业设备腐蚀的问题，葛教授如是说，以火力发电为例，存在热力设备运行中的高温腐蚀，如锅炉水冷壁的汽水侧运行氧腐蚀、介质浓缩腐蚀、应力腐蚀，过热器汽水腐蚀，锅炉烟气侧高温腐蚀；热力设备的低温腐蚀，如锅炉尾部及烟道的低温腐蚀、凝汽器冷却管在冷却水中的电偶腐蚀、微生物腐蚀、铜管脱锌腐蚀、氨蚀、不锈钢管点蚀等多种腐蚀形态，烟气脱硫系统中的介质pH较低的区域，也存在较严重的腐蚀问题。另外，在热力设备停运时，由于空气大量进入，同时热力系统设备内部湿度较大时，往往会造成较严重的停运腐蚀；当机组再次启动运行时，在停运腐蚀严重的部位更易发生运行腐蚀。

    高参数机组运行过程中，由于运行温度和压力的升高，也出现了一些新的腐蚀问题，如超超临界机组过热器氧化皮问题困扰发电企业多年，因运行过程中氧化皮堵塞而导致的紧急停炉停机严重影响了发电企业的安全运行。

    目前火力发电中常用的防腐蚀方法有：

    （1）给水处理。采用反渗透、离子交换等技术大幅降低锅炉补给水中的离子浓度，降低侵蚀性离子和成垢离子对水汽系统的腐蚀和结垢。对超临界火力发电机组，要求给水氢电导率<0.20mS/cm（25℃）。

    （2）控制氧浓度。氧气分子在金属腐蚀与控制中扮演着双重角色：对大多数体系，氧气分子是腐蚀过程的去极化剂，它的存在直接导致了金属的腐蚀；但对可以被氧气分子钝化的体系，它的存在又可以抑制金属的腐蚀。目前在火电厂热力设备运行过程中，对氧气分子的处理就采用了两种截然不同的方法：多数机组通过热力除氧和化学除氧相结合除去给水中的溶解氧，防止氧气分子对热力设备的腐蚀；而部分超临界、超超临界机组则采用加氧处理，结合严格的给水水质控制，利用氧气分子使钢铁表面形成钝化膜，来减缓热力设备金属的腐蚀。

    （3）调节炉水pH值。金属的腐蚀与所接触介质的pH值密切相关，发电企业热力设备的主要金属材料是碳钢与合金钢，有些机组还含有纯铜和铜合金。这些金属材料在弱碱性环境中具有较小的腐蚀速率，而未经处理的给水呈弱酸性，因此，需对给水进行pH控制。根据《超临界火力发电机组水汽质量标准》（DL/T 912-2005），对有铜系统，采用挥发处理或加氧处理时，给水pH值分别控制在8.8~9.3、8.5~9.0；对无铜系统，则分别控制在9.0~9.6、8.0~9.0。

    （4）金属材料的表面处理。通过耐蚀涂层、覆盖层等来抑制金属设备的腐蚀，如锅炉烟气侧的金属涂层保护、脱硫设备的玻璃鳞片涂覆层、橡胶衬里保护等。

    （5）锅炉的停炉保护。如前所述，热力设备在停运过程中，如果未采取任何保护措施，将会出现较严重的停运腐蚀。防止锅炉的停炉腐蚀，通常通过除氧、成膜、调节pH值等途径，具体实施的方法有联氨法、充氮法、保持蒸汽压力法、成膜胺保护法、气相缓蚀剂法等。

    （6）凝汽器冷却水的阻垢缓蚀杀菌处理。电厂凝汽器的冷却水通常直接取自电厂周边的地表水源，且基本未经任何处理。由于地表水的污染，以及节水的需要，要求冷却水在高浓缩倍数下运行，使冷却水对凝汽器冷却管的侵蚀性和结垢趋势增强；另外循环水系统温暖的水质环境也有利于微生物的繁殖。因此，冷却水系统运行中须进行阻垢、缓蚀、杀菌处理。目前凝汽器循环冷却水处理的常规方法是添加化学药剂，即添加阻垢缓蚀剂和杀菌剂；少数系统也尝试采用物理处理的方法，如电磁阻垢杀菌处理等。

    强化研究理念 开拓创新

    葛教授表示目前火电厂热力设备金属材料的腐蚀控制方法还有待进一步改进和提高，需从腐蚀防护的三个常规方面下手：（1）提高金属材料自身的耐蚀性能；（2）降低环境介质的侵蚀性；（3）消除或减弱引起腐蚀的某些特定条件，如应力、缝隙等。

    金属材料耐蚀性能的提升可以通过新型耐蚀材料的开发、材料表面处理、成膜胺保护等途径实现。对国内大多数中低压锅炉，现有的腐蚀控制技术可以基本满足要求；但对高参数机组，还需更有效的腐蚀控制技术，特别是开发适用于超临界、超超临界运行条件下的耐蚀新材料和表面处理技术。

    降低环境介质的侵蚀性，主要是对锅炉补给水进行严格的除盐处理、控制溶解氧含量和调节pH值。对于高参数机组的加氧处理，还需必要的基础研究进行支撑并进一步提高处理效果。

    谈到未来重点研究的方向，葛教授表示为适应高参数机组发展的需要，在火电厂腐蚀控制方面，一是开发适用于超临界、超超临界运行条件下的耐蚀、性价比高的新材料，以显著降低运行中金属的氧化速率；二是开发耐高温的表面处理技术，防止烟气侧金属材料的腐蚀和烟灰等沉积，延长材料使用寿命并降低能耗；三是开发绿色高效的缓蚀剂（停炉保护剂、阻垢缓蚀剂等），在减缓设备腐蚀的同时，减少对环境的污染。

    腐蚀控制 电力工业前行的保护伞

    腐蚀是一种悄悄进行的破坏，危害性大，但因腐蚀而造成的破坏往往要经过一定时间才能出现，因此人们往往忽视对腐蚀的预防。另外，腐蚀控制技术也有一定的专业性，作为腐蚀科技工作者，我们需要在各行各业中多做宣传，普及腐蚀防护知识，让更多的人了解和掌握腐蚀与防护的基本原理和技术，最大限度地降低我国的腐蚀损失。

    葛教授表示电力是一种特殊的商品，无法储存，现发现用，因此保障电力安全运行尤为重要。中国工程院的“腐蚀调查”的开展，便于进一步摸清电力行业的腐蚀现状与防护技术应用状况，并借此在电力行业中开展防腐蚀宣传，普及电力腐蚀控制技术，这必定可以使我国电力行业的腐蚀控制水平进一步提升，对我国电力生产的安全、高效运行有重要意义。

    上海电力学院简介

    上海电力学院是中央与上海市共建、以上海市管理为主的全日制普通高等院校。学校拥有工、管、理、经、文5个学科门类，共有全日制本科专业30个。工学、管理学、理学为主干学科。有国家级特色专业3个，教育部专业综合改革试点专业1个，上海市重点学科4个，市教委重点学科5个，市高校一流学科1个。学校拥有国家大学科技园、国家级技术转移中心，建成原国家电力公司热力设备腐蚀与防护部级重点实验室、上海市电力材料防护与新材料重点实验室、上海热交换系统节能工程技术研究中心等9个省部级重点实验室（工程研究中心）。

    近年来， 学校主持和参与各类科研项目近千项，其中国家“973”“863”课题、国家自然科学基金项目、上海市科委重大（重点）科技攻关项目、教育部新世纪优秀人才资助计划、上海市优秀学科带头人计划、青年科技启明星计划、浦江人才计划、曙光计划、晨光计划、阳光计划等多种类高水平科研项目和人才培养项目400余项；获省部级以上科技奖励27项，其中国家级科技进步二等奖2项。

    人物简介

    葛红花，女，上海电力学院教授，博士。中国腐蚀与防护学会常务理事，中国锅炉水处理协会常务理事，电力行业电厂化学标准化技术委员会委员，上海市腐蚀科学技术学会常务理事兼副秘书长，上海热交换系统节能工程技术研究中心副主任，上海市电力材料防护与新材料重点实验室副主任。

    主要研究方向为电厂热力设备腐蚀与防护、工业冷却水阻垢缓蚀技术、水处理药剂等。承担国家自然科学基金面上项目、上海市重点科技攻关项目、上海市自然科学基金、上海市标准专项、联盟计划、市教委重点项目及电力企业等科研项目70多项，作为第一完成人获上海市科技进步三等奖1项，参与项目获电力部科技进步一等奖1项、上海市科技进步三等奖4项。
 

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责任编辑：王元

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