某公司600MW機(jī)組給水加氧應(yīng)用

夏榮(中電投江蘇分公司,江蘇　南京 210000)

某公司600MW機(jī)組給水加氧應(yīng)用

夏榮(中電投江蘇分公司,江蘇南京 210000)

介紹了某發(fā)電公司鍋爐給水加氧處理（OT）過程，列出了給水加氧對汽水品質(zhì)、受熱面結(jié)垢速率的影響，介紹了過熱器氧化皮產(chǎn)生的原因，分析說明氧化皮的產(chǎn)生與水處理工況無關(guān)；建議盡快在大機(jī)組推行給水加氧工藝。

給水加氧處理全揮發(fā)性處理；過熱器氧化皮

某發(fā)電公司2號鍋爐為北京B&W公司生產(chǎn)的平衡通風(fēng)、超超臨界參數(shù)、一次再熱、螺旋爐膛的SWUP型鍋爐，主蒸汽溫度585℃，壓力26.15 MPa，再熱器出口溫度603℃。機(jī)組于2011年12月4日首次啟動并網(wǎng)發(fā)電，投運(yùn)初期采用只加氨的全揮發(fā)處理（AVT（O）），2012年5月開始進(jìn)行加氧轉(zhuǎn)換試驗(yàn)，2012年6月正式轉(zhuǎn)為加氧運(yùn)行工況。本文對該鍋爐給水加氧效果進(jìn)行分析與評價(jià)。

1　給水加氧概述

鍋爐給水在目前采用的AVT處理工藝下，省煤器、水冷壁內(nèi)壁外層易形成結(jié)構(gòu)疏松的Fe3O4銹層，伴隨水流的沖擊，給水系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生流動加速腐蝕，造成鐵的腐蝕產(chǎn)物不斷在熱負(fù)荷高的部位沉積，生成粗糙的波紋狀垢層，從而降低了鍋爐受熱面的傳熱效率，增加了流體阻力，造成了鍋爐的壓差不斷上升，增大了給水泵的動力消耗。

給水加氧處理（OT）是運(yùn)用氧化工況。在給水加氧方式下，由于不斷向金屬表面均勻供氧，使金屬表面形成了致密穩(wěn)定的“雙層保護(hù)膜”。這是因?yàn)樵诹鲃拥母呒兯刑砑舆m量的氧，可提高碳鋼的自然腐蝕電位數(shù)百毫伏，在金屬表面發(fā)生極化或使金屬的電位達(dá)到鈍化電位，從而使金屬表面保持一層穩(wěn)定、完整的Fe3O4內(nèi)伸層，而由Fe3O4微孔通道中擴(kuò)散出來進(jìn)入水相的二價(jià)鐵離子則被氧化，生成三氧化二鐵的水合物（FeOOH）或三氧化二鐵（Fe2O3），沉積在外延生成的Fe3O4層的微孔或顆粒的空隙中，在金屬表面生成致密而穩(wěn)定的保護(hù)性氧化膜。

2　給水加氧實(shí)施過程

在發(fā)電機(jī)組投產(chǎn)初期，由于熱力系統(tǒng)尚不穩(wěn)定，不能實(shí)施給水加氧。在機(jī)組投產(chǎn)穩(wěn)定后，給水品質(zhì)良好，全鐵穩(wěn)定，氫電導(dǎo)率小于0.15μS/cm時(shí)，可以逐步過渡到加氧處理工藝。

2.1由AVT轉(zhuǎn)換為AVT（O）工況

新機(jī)組啟動后，汽水品質(zhì)相對不夠穩(wěn)定，此時(shí)進(jìn)行給水加氧處理，很可能導(dǎo)致熱力系統(tǒng)加速腐蝕。對給水加氨和聯(lián)胺處理，此時(shí)系統(tǒng)電位小于零，鍋爐啟動后一般是進(jìn)入還原性AVT工況。機(jī)組經(jīng)過相對長期（比如2～3個(gè)月以上）的運(yùn)行時(shí)間，這對于給水加氧處理的轉(zhuǎn)換過程甚為重要，待機(jī)組進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期間后，正式停止加入聯(lián)胺，使系統(tǒng)由還原性工況AVT逐漸轉(zhuǎn)化為氧化性工況AVT（O），在全揮發(fā)性處理期間，通過加氨調(diào)節(jié)給水PH值在9.0～9.5之間。在熱力系統(tǒng)停止加聯(lián)胺后，在以后機(jī)組任何狀態(tài)下均不得再加入聯(lián)胺，因?yàn)槠鋵友鹾髾C(jī)組金屬表面的氧化膜具有破壞作用。

2.2初始加氧階段

在停止加入聯(lián)胺后，一般需要一個(gè)月以上的過渡時(shí)間，保持氧化性AVT（O）工況，以便還原性物質(zhì)聯(lián)胺已在熱力系統(tǒng)中完全分解。停止加聯(lián)胺的過渡階段系統(tǒng)電位一般在～50～0mV左右，如果監(jiān)測系統(tǒng)氧化～還原電位大于零，此時(shí)可以考慮進(jìn)入OT工況。從AVT（O）工況到OT工況初期，一直保持給水控制PH值在9.0～9.5之間

機(jī)組加氧后，給水氫電導(dǎo)率會緩慢升高，因?yàn)镺T轉(zhuǎn)換過程中，在熱力系統(tǒng)或取樣管道氧化膜形態(tài)和物相改變時(shí)，從氧化膜中溶出一些陰離子（主要是Cl—）和極少量低分子有機(jī)酸，隨著系統(tǒng)加氧轉(zhuǎn)換進(jìn)程，給水氫電導(dǎo)率會逐漸下降至0.15μS/cm以下。

2.3正常加氧過程

當(dāng)機(jī)組加氧后，一般需要一個(gè)月以上的時(shí)間，顯然這與熱力系統(tǒng)設(shè)備相隔距離和間隔的熱力設(shè)備金屬比表面積大小有直接關(guān)系。當(dāng)主蒸汽溶解氧達(dá)到30μg/L后，說明系統(tǒng)OT轉(zhuǎn)換基本已經(jīng)平衡，此時(shí)需繼續(xù)維持給水控制PH值在9.0～9.5之間，確保熱力汽水系統(tǒng)水質(zhì)的緩沖性，當(dāng)給水氫電導(dǎo)率在0.15μS/cm以下且其他水質(zhì)正常，至少保持給水PH在9.0～9.5運(yùn)行兩天以上，方可將給水PH值降為8.0～9.0之間，目標(biāo)控制值在8.5左右，至此機(jī)組給水加氧處理處于正常狀態(tài)。

3　給水加氧效果

3.1汽水品質(zhì)變化

表1顯示了該發(fā)電公司2號機(jī)組實(shí)施給水加氧處理后，給水鐵含量的變化，加氧后普遍降低至1.0μg/L左右。日常水汽監(jiān)督結(jié)果也表明，在正常加氧工況下，給水鐵含量一直維持在1.0μg/L左右。

圖1#2 機(jī)組實(shí)施加氧過程中給水鐵含量的變化

圖1給出了給水加氧過程中，主蒸汽、再熱器、凝結(jié)水、給水中含鐵量隨著PH值的變化。降低pH至8.5～9.0后，各取樣點(diǎn)鐵含量均維持在較低水平，表明機(jī)組已完成加氧工況的轉(zhuǎn)換，給水系統(tǒng)、高加疏水系統(tǒng)已形成良好的保護(hù)性氧化膜，這將有效抑制給水系統(tǒng)和疏水系統(tǒng)的流動加速腐蝕現(xiàn)象，減緩鍋爐受熱面的結(jié)垢速率。

根據(jù)加氧前后樣品截留的鐵，可以看出加氧后給水采用0.45μm濾膜截留的懸浮鐵或膠體鐵含量明顯減少。

3.2給水電導(dǎo)率變化

機(jī)組給水開始加氧后，省煤器入口給水、主蒸汽、高加疏水各取樣點(diǎn)監(jiān)測到的氫電導(dǎo)率都有所升高，省煤器入口氫電導(dǎo)率最高上升至0.226μS/cm，主蒸汽的氫電導(dǎo)率最高上升至0.210μS/cm，高加疏水氫電導(dǎo)率最高上升至0.150μS/cm。當(dāng)加氧轉(zhuǎn)換完成后，水汽氫電導(dǎo)率均恢復(fù)至正常水平，小于0.10μS/ cm。

3.3受熱面結(jié)垢速率變化

鍋爐受熱面的結(jié)垢量主要由兩部分構(gòu)成，即自身腐蝕形成氧化膜和給水帶入的鐵氧化物的沉積。通常情況下，給水采用加氧處理后，最大限度降低爐前系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物的遷移與沉積，水冷壁的結(jié)垢速率會降低。表1給出了2號機(jī)組加氧后的結(jié)垢速率，表2給出了河南省部分同類型機(jī)組受熱面結(jié)垢速率（未加氧），可以看出，給水加氧后結(jié)垢速率明顯降低。

4　關(guān)于過熱器氧化皮

隨著機(jī)組參數(shù)和主再熱蒸汽溫度的提高，大量使用鐵素體和奧氏體不銹鋼，如T91，TP347H，超級304和HR3C材料。有資料表明540℃以下，奧氏體不銹鋼不會產(chǎn)生氧化皮，540℃以上由于蒸汽腐蝕，都會產(chǎn)生氧化皮，由于不銹鋼基體與氧化皮的膨脹系數(shù)差異大，溫度變化過程中，容易脫落氧化皮，因此，540℃以上的高溫機(jī)組產(chǎn)生氧化皮是必然，關(guān)鍵通過運(yùn)行控制氧化皮的產(chǎn)生速度并防止脫落，也證明了氧化皮的產(chǎn)生與水處理工況無關(guān)。

5　結(jié)語

給水加氧處理，能降低汽水系統(tǒng)含鐵量，提高汽水品質(zhì)，鍋爐結(jié)垢速率降低，延長過濾酸洗周期，降低運(yùn)行成本。應(yīng)該通過運(yùn)行調(diào)整等手段，解決過熱器氧化皮剝落等問題，盡快在大機(jī)組推廣應(yīng)用給水加氧工藝。

［1］黃校春徐洪趙益民等超超臨界機(jī)組實(shí)施給水加氧處理的可行性［J］中國電力，2011，12

［2］朱莉等1000MW超超臨界機(jī)組給水加氧處理技術(shù)的應(yīng)用［J］上海電力，2009，6.

［3］李志剛陳戎火電廠鍋爐給水加氧處理技術(shù)研究［J］中國電力，2014，11

夏榮：1998年畢業(yè)于東北電力學(xué)院應(yīng)化系，現(xiàn)就職于中電投江蘇分公司。