600 MW直流鍋爐給水改AVT（O）處理的探索

王榮碧 匡亞軍 吳 智廣東珠海金灣發電有限公司

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節能技術與產品

600 MW直流鍋爐給水改AVT（O）處理的探索

王榮碧 匡亞軍 吳 智
廣東珠海金灣發電有限公司

1 機組現狀

金灣發電公司2臺600 MW超臨界機組采用全揮發性處理，凝結水100%經過凝結水精處理系統處理后進入鍋爐，給水加氨和聯氨處理。2臺機組自2007年投入商業運行以來，水汽系統的各項水質指標一直比較正常，給水中鐵含量指標符合國家標準，但多年來的商業運行后其受熱面的結垢速率和運行時給水中鐵含量還是偏高。依據現有研究，通過給水處理方式的改變有減少系統中腐蝕產物并降低鍋爐結垢速率的可能。

2 AVT（R）工況缺點

（1）除氧效果一般

聯氨除氧的合理條件是：水溫在200℃以上，pH值在8.7-11之間，有一定的聯氨剩余量，最好還要有催化劑，而金灣發電廠聯氨加藥點設在除氧器下降管處，該處水溫為160～170℃。另據運行經驗，當高壓除氧器運行正常及水溫在270℃以下時，如果給水溶解氧含量低于10g/L，聯氨和氧的反應速度很慢，而除氧器出口至省煤器人口的距離較短，給水在二者之間的停留時間較短，因而聯氨和溶解氧的反應基本沒有進行，因此認為聯氨的除氧效果較差。

（2）水質效果一般

AVT（R）工況下水質雖然合格，但鐵含量常年偏高，如圖1所示。

圖1 給水加聯氨處理時水質趨勢圖

（3）氧化膜保護效果一般

超臨界機組目前給水處理主要有加氨和聯氨的還原性全揮發處理（AVT（R））、只加氨的氧化性全揮發處理（AVT（O））以及只加氧的氧化性處理（OT）三種處理方式。依據朱志平［1］等人的研究，上述3種給水處理方式金屬表面氧化膜具有以下特征。

AVT（R）使用氨和一種除氧劑（如聯氨、二甲基酮肟），為國內采取最為常見的給水處理方式，應用較為成熟，通過除去給水中的溶氧并提高PH使得金屬表面產生保護膜，但是碳鋼表面形成的氧化物為磁性四氧化三鐵，該磁性鐵垢不是非常致密，氧化物中亞鐵產物也具有一定溶解度，易形成流動加速腐蝕，該氧化膜因晶粒粗糙且凹凸不平，造成熱阻大、沿程阻力也大。

采用給水氧化處理方式（OT）與全揮發處理AVT（R）截然相反，通過往給水中加氧使化學水工況為氧化性，讓金屬表面氧化產生保護膜，其給水的鐵含量一般可以維持在1 ug/L，該處理方式是直流鍋爐最佳的給水處理方式。在該工況下金屬表面的磁性鐵垢的表面以及內部的細孔被氧化鐵化合物所覆蓋及填充，因此該種結構的磁性鐵垢更具保護性且溶解度低。

AVT（O）為不加除氧劑只加氨的揮發性處理方式，此化學水工況的還原性比AVT（R）處理弱，氧化性沒有OT處理強，金屬表面的磁性鐵垢介于上述兩者之間。微量氧使系統Fe表面生成紅褐色的Fe2O3保護層，覆蓋在Fe3O4的問隙中和表面上，抗汽水流動沖刷腐蝕性比Fe3O4保護層強，能有效降低熱力系統的沖刷腐蝕現象。該法還省去傳統AVT處理方式中有毒、易燃危險品聯氨及其儲存輸送設備，還能達到介于AVT與OT處理方式中間的效果。

2.4 還原劑聯氨管理要求較高

依據《危險化學品目錄》聯氨屬于危險化學品，易燃且有毒，對現場管理要求較高。持續加入聯氨，2臺機組購買聯氨藥劑開銷費用約為60萬元/年。

3 改造方案

3.1 方案選定

3種給水處理方式對金屬防護效果為OT最好，AVT（O）次之，AVT（R）最差。依據DL/T805.1-2011《火電廠汽水化學導則第1部分：鍋爐給水加氧處理導則》中給水加氧處理的條件有：給水氫電導率小于0.15 us/cm，凝結水100%精處理運行，水汽循環系統為鋼制元件，鍋爐水冷壁內結垢量小于250 g/m2。因本廠凝汽器出現過泄露，且目前電力需求下滑嚴重，電廠機組深度調峰，啟停頻繁，因此暫不具備加氧改造條件。另外，改造成OT方式需要投資改造加氧設備，往往還需鍋爐清洗，投資成本非常之高，若改為AVT（O）處理方式，簡單快捷，零投資即可收獲介于二者之間的水處理效果，因此為進一步提高給水品質，金灣公司擬改造為不加除氧劑只加氨的揮發性處理方式AVT（O），以降低鍋爐給水的含鐵量和抑制爐前系統特別是鍋爐省煤器入口管和高壓加熱器管的流動加速腐蝕，達到降低鍋爐水冷壁管氧化鐵的沉積速率和延長鍋爐化學清洗周期的目標。

3.1 實施步驟

（1） 爐內加藥停止加聯氨，系統除氧主要依靠除氧器熱力除氧；

（2） PH值的控制由9.0～9.6提高到9.2～9.6

磁性氧化鐵垢的溶解和給水pH值有關，一般而言，給水pH值越高，氧化鐵垢的溶解度越低；即給水維持高pH值有利（9.2～9.6）。但同時維持給水高pH值的代價是給水中氨的濃度加大，造成混床制水周期縮短和出水水質下降，因此在控制時先按照機組以往pH值的控制值進行加藥控制。如果將給水pH值提高到9.6以上，磁性氧化鐵垢的溶解度將降低，但根據離子交換平衡原理，凝結水精處理系統出水中的雜質離子的泄漏量將上升，兩者之間的平衡點選定在pH值為9.5，并且從凝結水精處理的運行上看，該pH值下凝結水精處理系統的氨化運行是比較正常的。

（3）氫電導率的控制

給水管道金屬的腐蝕速率和氫電導率有關，氫電導率高水中金屬腐蝕產物就高，因此氫電導率在試驗中應嚴格控制小于0.2 μS/cm，最好小于0.15 μS/cm，重點是保證凝結水精處理系統的正常運行。

4 改造效果

4.1給水水質提高

從2013年2月1日、3日分別對2臺機組給水進行了停止AVT（R）而采用AVT（O）的試驗。停止AVT（R）采用AVT（O）后的2～3 d內，給水中鐵含量稍有降低；7 d后，出現較明顯降低；此后的幾月給水、凝結水、主蒸汽中鐵的變化情況在聯氨停加后呈逐漸下降趨勢，試驗后的給水中鐵含量小于5 ug/L，鐵濃度的明顯下降可以證明停加除氧劑后鐵的溶出速度降低了。從取樣器處觀察系統內鐵的氧化物顏色已由黑色逐漸變紅，可見給水的實際工況已經向氧化性氛圍轉化。

從圖2可以看出，以前（水質不很純）給水鐵含量波動幅度最大，至停加聯氨前的AVT（R）方式（水質較純），給水含鐵量整體維持較高水平；停加聯氨后轉換為AVT（o）方式（水質很純），給水鐵含量明顯降低。由此可見，AVT（o）能降低給水鐵含量并減緩系統腐蝕，是適合機組安全運行的水處理方式，可以繼續按此方式運行。

表1 改造后鍋爐垢量檢測數據一覽表

4.2 鍋爐結垢速率下降

給水及整個系統中鐵的水平總體下降，達到預期目的，機組檢修過程中未見熱力系統表面有腐蝕現象發生，轉換后鍋爐的結垢量圖表1所示，已達到行業一類設備的標準。

圖2 給水停加聯氨后給水含鐵量變化趨勢圖

4.3 精處理再生周期延長

3號、4號機組給水加藥方式改為AVT（O）以后，兩臺機組給水采用不加除氧劑的揮發性處理后，精處理制水量顯著延長，有效減少了兩臺機精處理再生次數約30次/年。

5 結論與建議

（1）運行結果表明，停止AVT（R）采用AVT（O）后，機組的還原性水工況減弱，并逐漸轉化為氧化性工況，在一定程度上抑制了FAC，減輕了系統的腐蝕。

（2）建議具有高純給水的機組，在不具備加氧處理條件時，可考慮采用AVT（O）方式，可有效降低給水中鐵含量。

節能信息與動態

日科學家受電鰩啟發研制新型發電機

最近，日本理化學研究所的一個研究小組利用電鰩發電器官原理開發了新型發電機。以電鰩為代表的“強電魚類”，體內發電器官能夠以近100%的轉換率高效發電。

研究小組在發電器官中植入元件制作出發電機原型。他們把發電器官切成3厘米直角型，固定在鋁和硅膠做成的容器中，結果發現，在16個元件直列連接情況下峰值電壓1.5伏特，峰值電流0.25毫安。

由于電鰩難以大量捕獲，研究小組未來將人工制作發電器官，融合微米、納米流體技術，從分子開始自下而上地開發細胞結構，研發與發電細胞相同的材料。 （英國科學報告）

Wang Rongbi， Kuang Yajun， Wu Zhi
Guangdong Province Zhuhai Jinwan Power Generation Co.，Ltd

The article takes an example of Jinwan company's 600MW Ultra-Critical direct current boiler. Feeding water treatment method turns all volatile treatment（reduction） AVT（R） plus ammonia and hydrazine into all volatile treatment （oxidation） AVT（O） plus ammonia and it has effective control of iron content in water-steam system and is clean boiler tube inspection， which proves AVT（O） is feasible and has great promotion value among same level boilers.

Direct Current Boiler， Feeding Water Treatment，AVT（R）， AVT（O）

以金灣公司600MW超臨界直流鍋爐為例，給水處理方式由加氨和聯氨的還原性全揮發處理（AVT（R））轉換為只加氨的氧化性全揮發處理（AVT（O））后，水汽系統鐵含量得到有效控制，鍋爐割管檢查較為干凈，證明了高純給水系統AVT（O）處理的可行性，在同類機組中有較大推廣意義。

直流鍋爐；給水處理；AVT（R）；AVT（O）

Study on 600 MW Direct Current Boiler Feeding Water Turning into AVT（O）Treatment

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.07.011

王榮碧：（1971-），男，工程師，從事環化系統運維工作二十余年。