0　引言

隨著“一帶一路”倡議的實施，國內越來越多的電力企業開始大力實施“走出去”的海外發展戰略，采用直接投資或者間接投資的形式在東南亞，非洲和南美洲開展電站項目建設。這些電廠大多依托沿海港口建設，采用海水循環冷卻系統。

相比較于內陸電廠采用江水、河水、水庫水甚至空氣作為冷卻介質，海水是一種具有較強腐蝕性的介質，含鹽份、氯離子和有機質等復雜成分。設備、管道一旦受到海水腐蝕，容易導致出現工作效率下降、維修費用增加、使用壽命縮短等問題。金屬材料的腐蝕損傷甚至可能引發機組停機或降負荷運行，從而減少發電量，帶來巨大的經濟損失。

委內瑞拉地處南美洲，屬典型的赤道性氣候，山地溫和，低地炎熱，年平均氣溫為26℃～ 28℃。中央電廠 6 號機為擴建 600 MW亞臨界燃油及天然氣的雙燃料汽輪發電機組，位于委內瑞拉中北部加勒比海海邊，是委內瑞拉技術zuixianjin的火力發電機組，全套主機均為國產設備。該工程已于當地時間 2016 年 5 月8 日零點順利完成 168 h 可靠性考核運行并移交委方。

本文以委內瑞拉中央電廠 6 號機為例，研究海水對金屬材料的腐蝕問題，針對性地采取一些控制腐蝕的措施，提出了濱海電廠儀表選型與安裝設計方案。

1　海水腐蝕原理與材料防腐特性

1.1 海水腐蝕原理

海水是復雜的電解質溶液，其中溶解有一定量的氧，與海水接觸的金屬材料的腐蝕速度主要取決于氧擴散到金屬表面的速度[1] 。對非鈍態性金屬而言，氧量的增加將加快它們的腐蝕速度 ；對鈍態性金屬而言，氧量的增加將促使氧化膜的形成，從而降低它們的腐蝕速度 ；由于海水中大量存在的氯離子，大多數金屬在海水中不能建立鈍態[2] 。

1.2 材料選擇與防腐特性

選擇合適的材料是控制腐蝕的首要任務，理想的耐腐蝕材料是其表面能夠產生致密氧化膜而使海水不能直接接觸其基體的材料 ( 耐腐蝕 ：腐蝕速度低于 0.10 mm/a)。常用于海水相關系統中且具有較高耐海水腐蝕能力的金屬材料有鈦 (Ti)、雙相不銹鋼 (2205)、奧氏體不銹鋼 022Cr19Ni10(S30403，304L)、 奧 氏 體 不 銹鋼 022Cr17Ni12Mo2(S31603，316L)、 銅 合 金(B10) 等[3]；非金屬材料有高密度聚乙烯 (highdensity polyethylene，HDPE)、 玻 璃 鋼 (glassfiber reinforced plastics，GRP)、聚四氟乙烯 (polytetra fluoroethylene，PTFE)，聚氯乙烯 (polyvinylchloride，PVC) 等。

2　儀表的防腐選型

儀表安裝過程中取源部件、取樣導管、儀表閥門及測量變送裝置等需要長期接觸海水。

因此，儀表設備應具有防腐蝕性能，對于戶外儀表設備，應具有防鹽霧腐蝕的能力。對于海水的儀表測量管路選取可參照汽輪機凝汽器管材選型，材質可與主管道相同，也可按照以下原則 ：

1) 當海水氯離子濃度小于 200 mg/L 時，海水的儀表測量管路可選 S30403。

2) 當海水氯離子小于 1 000 mg/L 時，海水的儀表測量管路可選用 S31603。

3) 直接采用雙相不銹鋼 (2205) 作為海水的儀表測量管路。

2.1 溫度類儀表

熱電偶 ( 阻 ) 溫度保護套管一般宜采用與工藝管道同材質或者耐腐蝕性能優于工藝管道、焊接性能匹配的材料。測量靜態海水介質的測溫熱電偶 ( 阻 ) 溫度保護套管可以選用 S31603，應用于海水脫硫曝氣池溫度測量等。

測量具有一定流速海水時，為了提高耐磨損腐蝕，同循環海水接觸的保護管采用雙相不銹鋼或者鈦合金 ( 采用法蘭安裝 )，以提高使用年限，可應用于凝汽器循環水溫度測量等。對響應速度要求不高時，溫度保護套管也可以采用非金屬材料，如 PTFE。

2.2 壓力類儀表

在壓力、差壓類信號的測量管路安裝設計中，隔離器得到了廣泛使用，它使得腐蝕性介質免于直接進入儀表。不過隔離器雖然解決了防腐問題，但由于需要填充隔離液，使用一段時間后要補充或更換隔離液，而且存在著隔離液的泄漏等問題，因此壓力類儀表可選用帶不銹鋼膜盒的隔膜壓力表和隔膜壓力類變送器(法蘭連接 ) [4] 。

2.3 流量液位類儀表

對于熱二次風流量 ( 工藝管道材料 ：Corten鋼 ) 和 煙 氣 流 量 測 量 ( 工 藝 管 道 材 料 ：ND鋼 )，可以采用耐鹽霧、耐高溫腐蝕的材料 ( 如S31603)，不需與工藝管道同材質。

與海水直接接觸的流量測量元件，一般采用電磁流量計。

在液位測量儀表選型中，儀表與海水接觸部分的材質選擇可以采用 S31603、PTFE、PVC等防腐材料。特別的，測量具有腐蝕介質的液( 料 ) 位，通常使用非接觸式液 ( 料 ) 位計，如超聲波液位計、雷達液位計等。

2.4 取樣導管及閥門

儀表管路材料的選擇存在以下難點 ：

1) 鈦管價格相對昂貴，不適合大規模使用。

2) 熱控儀表導管布局分散，不適合采用陰極保護等措施。

3) 非金屬材料如 HDPE、GRP 等如需加工至小口徑，操作難度增加，且現場不易靈活安裝。

由此可見，熱控專業儀表管路及相應設備應該盡量選擇管材本質防腐并且經濟適用的材料。

對于接觸海水的儀表導管和閥門，測量靜態海水介質可以選用 S31603 或者 PVC ( 用于微壓工況，應用經驗不多 ) 材質。測量具有一定流速海水時，為了提高耐磨損腐蝕，同循環海水接觸的儀表導管采用雙相不銹鋼或者鈦合金( 盡量與工藝管道或設備同材質 )，閥門可以采用耐海水腐蝕性更好的 B10 銅鎳合金，以延長使用年限。

對于其他非接觸海水的儀表閥門，根據介質工況確定采用 S30403 或硬質合金材質，以滿足鹽霧腐蝕的防護要求。壓縮空氣管路不接觸海水，但要注意防止鹽霧腐蝕，可以采用鍍鋅碳鋼、PVC 材料，儀用壓縮空氣管路要求采用不銹鋼管 ( 紫銅管不耐鹽霧腐蝕 )。

3　儀表安裝設計

3.1 儀表安裝材料的防腐措施

與海水接觸的取樣管、儀表導管和儀表閥門等，采用耐海水腐蝕的材料 ( 例如鈦合金、銅或者雙相不銹鋼 )。

一 般 室 內 儀 表 材 質 防 腐 性 能 不 低 于S30403，室外儀表安裝在儀表保護箱內，儀表材質防腐性能不低于 S31603。儀表導管可以采用加厚不銹鋼或鍍鋅鋼管并涂防銹漆。

3.2 取樣安裝

儀表管路的設計一般是由設計院設計規格及數量，再由施工單位進行現場管道開孔取源，完成后續安裝。儀表導管采用不銹鋼或者鈦合金等金屬材質，具有良好的可塑性，現場可以隨意進行彎曲，定型。工藝管道的構成則較為復雜，儀表安裝的難點就在于如何在工藝管道取樣安裝。對于鋼襯塑管，采取開孔后補膠的辦法 ( 推薦工藝配管完成 ) 或者預留 DN50 的標準法蘭接口 ；對于 HDPE 或 GRP 管材，采取將管道的盲板換為 S31603 材質后開孔取壓或者預留 DN50的標準法蘭接口。

循環水儀表控制系統壓力取樣管、測溫元件接管座 ( 保護管 ) 在工藝管道上固定安裝時，需要根據供水、熱機海水循環管道材質不同而選擇匹配的安裝方式，提前進行配合，盡量利用設備本體或進、出口預留的金屬管道 ( 地面以上 ) 用于儀表安裝。特別是 GRP 材質 ( 一般用于平均內徑 600 mm 以上管道 )，由于海外工程缺少熔接設備和工藝要求較高，設計時需要明確各個儀表的安裝條件是否得到滿足。

委內瑞拉工程循環水泵至液控蝶閥、循環水電動蝶閥與凝汽器之間的管道材質采用耐腐鋼 (10CrMoAl)，滿足測溫元件鈦合金保護管進行焊接的安裝要求。因此，溫度元件接管座 ( 保護管 ) 安裝方式同典型設計，注意固定座焊縫隙電偶腐蝕的防護即可。

3.3 非金屬管道取樣安裝

在設計階段，循環水儀表壓力取樣管在工藝管道固定安裝時，設計院需要根據海水循環管道材質不同選擇匹配的安裝方式，提前進行配合，盡量利用設備本體或進、出口預留的金屬管道 ( 地面以上 ) 用于儀表安裝。

在主廠房開式冷卻水系統管道材質采用HDPE 后，配合工藝專業進行配管設計，針對需要安裝儀表的位置增加變徑三通，預留 DN50的標準法蘭接口[5] ，由廠家配供與固定側工藝管道材質相匹配的成對法蘭，見圖 1。這樣不僅大大減少了施工單位的施工難度，還避免出現材料短缺或是浪費。

5　結語

因標準差異、能源差異、約旦電網和電廠運維環境現狀，又無成熟常態工程可供參考，初步設計階段的工藝提資限制，導致該油頁巖電站項目前期預控有較大難度，只能根據經驗系數和國內外標準便于執行的條文要求完成初設的前期控制，得到以下結論 ：

1) 招標圖紙一般以已建電廠為參考，坑口式油頁巖電站因增加油頁巖處理、礦井區等工藝負荷，整廠配電負荷遠大于常規燃煤機組，因此，參考已建電廠會導致預估不精準。

2) 貯灰場、備件倉庫，以油頁巖為典型參考招標預估不精準。

3) 在 項 目 執 行 中， 主 機 組 部 分 ：機 組110 V、機組 220 V 的招標總容量增加 2 400 Ah，造價增加 20.8 萬元，有效填補了設計缺口 ；雜散部分 ：貯灰場 110 V、備件倉庫 110 V 的招標總容量減少 200 Ah，造價減少近 2 萬元，有效剔除了設計冗余，強化了設計的可靠性。

4) 考慮約旦電網環境、約旦本國運維環境及直流系統電壓穩定性，該項目以單體蓄電池事故放電末期終止電壓作為容量核算參量，這對一些電網結構弱、本土電廠運維資源貧乏的電廠建設項目具有指導意義。

本文通過在蓄電池組招標選型之前對于設計提資、設計計算進行核算，有效去掉設計冗余、填補設計缺口，同時跟蹤和總結工程設計、蓄電池組制造等環節存在的一些現狀問題，供后繼同類項目參考。

 

 

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