某公司600MW機組給水加氧應用

夏榮(中電投江蘇分公司,江蘇　南京 210000)

某公司600MW機組給水加氧應用

夏榮(中電投江蘇分公司,江蘇南京 210000)

介紹了某發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、受熱面結垢速率的影響，介紹了過熱器氧化皮產生的原因，分析說明氧化皮的產生與水處理工況無關；建議盡快在大機組推行給水加氧工藝。

給水加氧處理全揮發性處理；過熱器氧化皮

某發電公司2號鍋爐為北京B&W公司生產的平衡通風、超超臨界參數、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℃。機組于2011年12月4日首次啟動并網發電，投運初期采用只加氨的全揮發處理（AVT（O）），2012年5月開始進行加氧轉換試驗，2012年6月正式轉為加氧運行工況。本文對該鍋爐給水加氧效果進行分析與評價。

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、水冷壁內壁外層易形成結構疏松的Fe3O4銹層，伴隨水流的沖擊，給水系統內產生流動加速腐蝕，造成鐵的腐蝕產物不斷在熱負荷高的部位沉積，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定的“雙層保護膜”。這是因為在流動的高純水中添加適量的氧，可提高碳鋼的自然腐蝕電位數百毫伏，在金屬表面發生極化或使金屬的電位達到鈍化電位，從而使金屬表面保持一層穩定、完整的Fe3O4內伸層，而由Fe3O4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定的保護性氧化膜。

2　給水加氧實施過程

在發電機組投產初期，由于熱力系統尚不穩定，不能實施給水加氧。在機組投產穩定后，給水品質良好，全鐵穩定，氫電導率小于0.15μS/cm時，可以逐步過渡到加氧處理工藝。

2.1由AVT轉換為AVT（O）工況

新機組啟動后，汽水品質相對不夠穩定，此時進行給水加氧處理，很可能導致熱力系統加速腐蝕。對給水加氨和聯胺處理，此時系統電位小于零，鍋爐啟動后一般是進入還原性AVT工況。機組經過相對長期（比如2～3個月以上）的運行時間，這對于給水加氧處理的轉換過程甚為重要，待機組進入穩定運行期間后，正式停止加入聯胺，使系統由還原性工況AVT逐漸轉化為氧化性工況AVT（O），在全揮發性處理期間，通過加氨調節給水PH值在9.0～9.5之間。在熱力系統停止加聯胺后，在以后機組任何狀態下均不得再加入聯胺，因為其對加氧后機組金屬表面的氧化膜具有破壞作用。

2.2初始加氧階段

在停止加入聯胺后，一般需要一個月以上的過渡時間，保持氧化性AVT（O）工況，以便還原性物質聯胺已在熱力系統中完全分解。停止加聯胺的過渡階段系統電位一般在～50～0mV左右，如果監測系統氧化～還原電位大于零，此時可以考慮進入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

機組加氧后，給水氫電導率會緩慢升高，因為OT轉換過程中，在熱力系統或取樣管道氧化膜形態和物相改變時，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酸，隨著系統加氧轉換進程，給水氫電導率會逐漸下降至0.15μS/cm以下。

2.3正常加氧過程

當機組加氧后，一般需要一個月以上的時間，顯然這與熱力系統設備相隔距離和間隔的熱力設備金屬比表面積大小有直接關系。當主蒸汽溶解氧達到30μg/L后，說明系統OT轉換基本已經平衡，此時需繼續維持給水控制PH值在9.0～9.5之間，確保熱力汽水系統水質的緩沖性，當給水氫電導率在0.15μS/cm以下且其他水質正常，至少保持給水PH在9.0～9.5運行兩天以上，方可將給水PH值降為8.0～9.0之間，目標控制值在8.5左右，至此機組給水加氧處理處于正常狀態。

3　給水加氧效果

3.1汽水品質變化

表1顯示了該發電公司2號機組實施給水加氧處理后，給水鐵含量的變化，加氧后普遍降低至1.0μg/L左右。日常水汽監督結果也表明，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 機組實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，各取樣點鐵含量均維持在較低水平，表明機組已完成加氧工況的轉換，給水系統、高加疏水系統已形成良好的保護性氧化膜，這將有效抑制給水系統和疏水系統的流動加速腐蝕現象，減緩鍋爐受熱面的結垢速率。

根據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給水電導率變化

機組給水開始加氧后，省煤器入口給水、主蒸汽、高加疏水各取樣點監測到的氫電導率都有所升高，省煤器入口氫電導率最高上升至0.226μS/cm，主蒸汽的氫電導率最高上升至0.210μS/cm，高加疏水氫電導率最高上升至0.150μS/cm。當加氧轉換完成后，水汽氫電導率均恢復至正常水平，小于0.10μS/ cm。

3.3受熱面結垢速率變化

鍋爐受熱面的結垢量主要由兩部分構成，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腐蝕產物的遷移與沉積，水冷壁的結垢速率會降低。表1給出了2號機組加氧后的結垢速率，表2給出了河南省部分同類型機組受熱面結垢速率（未加氧），可以看出，給水加氧后結垢速率明顯降低。

4　關于過熱器氧化皮

隨著機組參數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生氧化皮，540℃以上由于蒸汽腐蝕，都會產生氧化皮，由于不銹鋼基體與氧化皮的膨脹系數差異大，溫度變化過程中，容易脫落氧化皮，因此，540℃以上的高溫機組產生氧化皮是必然，關鍵通過運行控制氧化皮的產生速度并防止脫落，也證明了氧化皮的產生與水處理工況無關。

5　結語

給水加氧處理，能降低汽水系統含鐵量，提高汽水品質，鍋爐結垢速率降低，延長過濾酸洗周期，降低運行成本。應該通過運行調整等手段，解決過熱器氧化皮剝落等問題，盡快在大機組推廣應用給水加氧工藝。

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

［2］朱莉等1000MW超超臨界機組給水加氧處理技術的應用［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研究［J］中國電力，2014，11

夏榮：1998年畢業于東北電力學院應化系，現就職于中電投江蘇分公司。