鍋爐給水加氧處理優越性分析及探討

高峰

【摘 要】 鍋爐給水加氧處理技術投資低、直接經濟效益可觀，可延長鍋爐設備使用壽命，使機組安全穩定性和等效可用率提高。

【關鍵詞】 鍋爐給水 ?加氧技術處理優越性

給水加氧處理技術是一種新興的給水處理技術，它使鍋內沉積物量減少、腐蝕損壞降低、直流爐爐管和加熱器壓降快速升高問題得到了解決、鍋爐清洗頻率降低、凝結水凈化裝置運行周期延長、給水管道FAC大有改善等。

1 給水加氧處理技術的原理

鍋爐給水采用加氧處理技術是利用給水中溶解氧對金屬的鈍化作用，使金屬表面形成致密的保護性氧化膜，以降低給水的含鐵量，防止爐前系統發生流動加速腐蝕（簡稱FAC）、降低鍋爐管道的結垢速率、減緩鍋爐運行壓差的上升速度、延長鍋爐化學清洗的周期和凝結水精處理混床的運行周期，它與給水除氧的AVT還原性水工況截然相反，是一種氧化性水工況。

1.1 金屬表面氧化膜層形成條件

（1）氧化物層必須是難溶的，無裂縫和無孔的。金屬氧化成氧化物的速度，即金屬的溶出速度要小，不致于影響到機組的使用壽命。（2）若因運行中的機械或化學原因，損壞了氧化膜層，則必須有修復這些損壞部位膜的條件和能力。

1.2 鈍化膜的形成機理

給水除氧AVT在處理時，在純水中與水接觸的金屬表面覆蓋的鐵氧化物主要是四氧化三鐵，在四氧化三鐵形成過程中，由金屬表面逐步向金屬內部氧化生成了比較致密而薄的內伸四氧化三鐵層，四氧化三鐵層從鋼的原始表面向金屬內部深入。反應式為：

6Fe2++O2+6H2O→2Fe3O4+12H+ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

在加氧工況下，由于不斷均勻的獲得氧氣，金屬表面保持著一層穩定、完整的內伸四氧化三鐵層，而由四氧化三鐵微孔通道中擴散出來進入水相的二價鐵離子則被氧化，生成三氧化二鐵及其水合物，沉積在外延生成的四氧化三鐵層的微孔或顆粒的孔隙中，封閉了孔口，降低了擴散和氧化的速度，從而使金屬表面形成致密的雙層保護膜，阻止了金屬表面的腐蝕。反應式為：

4Fe2++O2+4H2O→2Fe2O3+8H+ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

2Fe3O4+H2O→3Fe2O3+2H++2e ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

2 給水加氧處理技術的應用條件

2.1 保證給水品質良好

給水加氧處理技術最關鍵的問題就是要絕對保證給水品質。在純水中，氧氣可使鋼鐵表面生成致密的A-Fe2O3保護膜，起腐蝕抑制作用;而在不純的水中，氧氣則會和其他雜質一起促進鋼鐵的腐蝕。對加氨的給水，其純度用氫電導率來衡量。因此，加氧到底是抑制還是促進腐蝕決定于水的氫導電率的臨界值。受溫度、鋼鐵表面狀態等因素影響，水的氫導電率的臨界值約為0.2--0.3us/cm之間。為安全起見，通常保證在0.15us/cm以下，期望值小于0.1us/cm或更小。否則，加氧就會使熱力設備增加結垢和積鹽的機率，從而影響機組安全運行和經濟性。

2.2 凝結水系統應配置全流量精處理設備

為了保證給水加氧處理的水質，凝結水系統應配置全流量精處理設備，運行時嚴格控制精處理除鹽裝置的出水氫電導率小于0.10us/cm，pH值小于8.0，同時注意補給水水質也必須嚴格控制，并嚴格要求凝汽器不泄漏。

2.3 系統及設備要潔凈

鍋爐在采用加氧處理技術前一年應進行化學清洗。過熱器、再熱器要對有代表性的管段作冶金學檢驗，如果有嚴重的氧化剝皮，則這些管路需加以清洗。管件、閥門、各類控制儀表等要預先經過凈化，并證明可以合格地用于加氧的系統中。

鍋爐給水加氧水處理技術已被認為是目前最好的給水處理工況，具有其他水化學工況無法比擬的優越性，在倡導節能減排的今天，給水加氧水處理是一項很好的技術，應用前景也較好，特別是應用在大容量直流爐機組，有明顯良好的效果。

3 選擇合理的除氧器排氣控制方式

除氧器主要用作給水加熱和水箱用。正常工況時除氧器排氣可保持微開或定期開啟，以平衡氧量，避免氧及其它不凝結氣體的集聚。在機組啟動時除氧器排氣必須開啟。實施中除氧器排氣控制方式應根據試驗情況確定，以避免由于機組負荷變化、氧及其它不凝結氣體集聚而使給水氧量出現波動過大的現象。

選擇合理的加氧點、加氧量和加氧方式，給水加氧點的位置設在凝結水處理設備出口和給水泵的吸入側。凝結水處理設備出口點采用手動控制方式加氧，鋼瓶氧氣通過減壓以后，手動控制閥門開度來控制加氧濃度。給水泵的吸入側的加氧點采用自動控制方式加氧，加氧濃度的大小是根據給水的流量和爐水氧濃度或給水氧濃度來調節閥門和開度。如發生加氧自動控制失靈，也可以采用手動方式來控制給水的加氧量。給水加氧處理時，為了中和微量酸性物質，增加汽水系統的緩沖性，需加少量的氨，以保持汽水系統中的pH值的要求。加氨點應選在凝結水精處理設備出口處，加氨量應由加氨自動裝置控制。加氧初始階段，一般控制凝結水或給水含氧量在150mg/L～300mg/L。同時應監測各取樣點水樣的氫電導率、含鐵量和含銅量的變化情況。如果給水和蒸汽的氫電導率隨氧的加入升高，但未超過0.2us/cm，而且凝結水的氫電導率變化不大，則可保持給水中含氧量在300mg/L左右。若給水和蒸汽的氫電導率超過0.2us/cm，則適當減小加氧量。對低壓加熱器為銅合金的系統，應經過專門的調整試驗，選擇適宜的pH值和含氧量的控制范圍，確保不會增加水汽系統的銅含量。

4 加氧處理可解決的問題

鍋爐給水處理采用AVT技術存在著給水含鐵量較高及水冷壁管結垢速率偏大、處理運行周期短、水處理藥劑高等多方面問題。根據國內外有關電廠的運行經驗，給水采用加氧處理完全可以解決有關的問題。比如給水系統和疏水系統的流動加速腐蝕現象得到抑制，熱力系統腐蝕及腐蝕產物轉移速率顯著下降。鍋爐受熱面沉積速率顯著降低，提高了鍋爐運行的安全性和經濟性。延長鍋爐的清洗間隔時間，延長凝結水精處理混床運行周期。改善水汽品質，減少給水加藥量，降低鍋爐補水率等。給水加氧處理技術投資低，直接經濟效益可觀，間接效益主要體現為可以延長鍋爐設備使用壽命，使機組安全穩定性和等效可用率提高。該技術值得我們深入研究，應用推廣將為電廠帶來十分可觀的社會效益和經濟效益。

5 結語

鍋爐給水加氧處理技術具有解決給水流量調節閥的結垢難題、減少水汽循環回路含鐵量、降低鍋爐的結垢速率和壓力損失、減少鍋爐沉積物及腐蝕、提高鍋爐效率、同時減少化學藥品的消耗、延長機組清洗周期、給水流動加速腐蝕大有改善等優勢，隨著該技術的推廣應用，可使電廠達到節能降耗、安全生產的目的。

參考文獻

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