超臨界機(jī)組給水加氧（OT）控制技術(shù)應(yīng)用研究

魏廣鴻 李國棟

（京能秦皇島熱電有限公司，河北秦皇島066004）

0 引言

給水加氧（OT）控制技術(shù)是指在電廠鍋爐高純度的給水中添加適量的氧來抑制熱力系統(tǒng)腐蝕。給水加氧（OT）處理方式雖然有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但一旦操作不當(dāng)或運(yùn)行條件不滿足要求，不但不能減緩氧化皮的生成、脫落，反而會(huì)造成腐蝕加劇。

1 超臨界機(jī)組加氧的原理和目的

研究表明，氧在水中具有雙重性，在給水水質(zhì)不良的情況下氧是造成金屬腐蝕的直接因素，但是高純水中氧又能使金屬表面形成保護(hù)膜而抑制金屬進(jìn)一步腐蝕。依據(jù)這一研究成果，在給水水質(zhì)高度純凈（氫電導(dǎo)率＜0.15 μS/cm）的條件下，添加適量的氧氣使熱力設(shè)備金屬表面形成一層致密光滑的三氧化二鐵保護(hù)膜，可以達(dá)到降低水冷壁的結(jié)垢速率，減少熱力系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物和汽輪機(jī)結(jié)垢、積鹽的目的。

2 傳統(tǒng)的給水AVT處理與加氧處理（OT）的比較

傳統(tǒng)的給水AVT處理是盡量降低給水的含氧量并加入氨提高水汽系統(tǒng)的pH值，加入聯(lián)氨除去給水剩余的氧并且使水汽系統(tǒng)處于還原性條件下。由于聯(lián)氨有毒性且加聯(lián)氨可能出現(xiàn)流動(dòng)加速腐蝕，造成系統(tǒng)鐵含量高，因此現(xiàn)在大多超臨界機(jī)組采取停止加聯(lián)氨、提高給水pH到9.4±0.1并保持給水溶解氧10～20 μg/L的措施，從而有效降低給水含鐵量，但是這樣會(huì)縮短凝結(jié)水精處理的運(yùn)行周期，增加精處理的再生次數(shù)和再生劑的消耗量以及廢水量。

加氧處理（OT）則認(rèn)為，當(dāng)水的純度達(dá)到一定要求后，一定濃度的氧不但不會(huì)造成碳鋼的腐蝕，反而能使碳鋼表面形成均勻致密的三氧化二鐵+磁性四氧化三鐵雙層結(jié)構(gòu)的保護(hù)膜，從而抑制碳鋼制高壓加熱器、給水管、省煤器以及疏水系統(tǒng)的流動(dòng)加速腐蝕。

兩種給水處理方式比較：OT方式能夠降低鍋爐受熱面垢量沉積，提高傳熱效率，減少流動(dòng)腐蝕的同時(shí)也降低由于腐蝕所帶來的系列風(fēng)險(xiǎn)，能夠降低鍋爐壓降，提高鍋爐效率。同時(shí)由于加氨量的減少，也延長了精處理的運(yùn)行周期。

3 給水加氧控制系統(tǒng)及主要控制指標(biāo)

3.1 系統(tǒng)流程

給水加氧系統(tǒng)包括：加氧匯流排、加氧控制柜、加氧管道和閥門等系統(tǒng)，加氧口分別位于精處理出口和除氧器出口，熱工邏輯控制方法說明如下：

（1）通過凝結(jié)水流量（或機(jī)組負(fù)荷）與除氧器入口溶解氧含量控制凝結(jié)水精處理出口加氧電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度。

（2）通過給水流量（或機(jī)組負(fù)荷）與省煤器入口溶解氧含量控制除氧器出口水加氧電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度。

（3）除氧器入口氧含量超高限時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉凝結(jié)水精處理出口加氧電磁閥；省煤器入口氧含量超高限時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉除氧器出口加氧電磁閥；以上應(yīng)設(shè)聲光報(bào)警，提醒運(yùn)行人員查明原因，如是調(diào)節(jié)閥失靈則應(yīng)改為手動(dòng)控制。

（4）給水氫電導(dǎo)率、精處理出口氫電導(dǎo)率兩個(gè)信號同時(shí)超標(biāo)（大于0.15 μS/cm）時(shí)，自動(dòng)關(guān)斷凝結(jié)水精處理出口加氧電磁閥和除氧器出口加氧電磁閥，并有聲光報(bào)警，提醒運(yùn)行人員提高pH值，立即改為給水AVT控制。

（5）匯流排氧氣壓力報(bào)警信號遠(yuǎn)傳，運(yùn)行人員能隨時(shí)掌握氧氣瓶壓力變化并及時(shí)更換。

3.2 機(jī)組加氧運(yùn)行時(shí)主要控制指標(biāo)

3.2.1 溶解氧

省煤器入口給水溶解氧含量控制在30～100 μg/L，期望控制值40～80μg/L。除氧器入口給水氧含量控制在30～150μg/L，期望控制值40～80 μg/L。注意：正常加氧運(yùn)行中當(dāng)手動(dòng)改變加氧量時(shí)，一般要等20 min左右，省煤器入口或除氧器入口溶氧表才有反應(yīng)。

3.2.2 pH值

省煤器入口給水pH值的控制范圍為8.50～9.00，期望控制值在8.80～9.00范圍內(nèi)。

3.2.3 氫電導(dǎo)率

凝結(jié)水精處理混床出口氫電導(dǎo)率小于0.12 μS/cm，實(shí)際混床氫電導(dǎo)率應(yīng)該控制小于0.10 μS/cm，確保精處理出水水質(zhì)滿足加氧要求。控制省煤器入口給水的氫電導(dǎo)率在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)小于0.15 μS/cm，運(yùn)行中實(shí)時(shí)監(jiān)測主蒸汽的氫電導(dǎo)率在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)小于0.15 μS/cm，期望控制值小于0.10 μS/cm。

經(jīng)調(diào)研已采取加氧措施的電廠，在正常加氧過程中，省煤器入口給水和主蒸汽氫電導(dǎo)率隨著加氧量升高而有稍許升高，這也是正常現(xiàn)象，當(dāng)氫電導(dǎo)率超過標(biāo)準(zhǔn)值0.15 μS/cm時(shí)，運(yùn)行人員可適當(dāng)降低加氧量。

4 機(jī)組加氧過程控制

首先必須明確，機(jī)組在決定加氧運(yùn)行后要注意以下三點(diǎn)：（1）必須進(jìn)行合理的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募友醪僮鳎唬?）加氧必須注意條件和運(yùn)行控制，加強(qiáng)運(yùn)行水質(zhì)控制；（3）只有在機(jī)組具備條件之后才允許加氧。

4.1 機(jī)組啟動(dòng)加氧AVT向OT轉(zhuǎn)換

新建機(jī)組在投產(chǎn)運(yùn)行半年之后，待條件具備之后實(shí)施AVT方式向OT方式轉(zhuǎn)變。已經(jīng)實(shí)施加氧運(yùn)行的機(jī)組，在大小修之后啟動(dòng)，一般是在AVT方式運(yùn)行一個(gè)星期左右的時(shí)間，保持系統(tǒng)水質(zhì)合格一段時(shí)間之后再實(shí)施加氧，加氧轉(zhuǎn)換的時(shí)間在4 h左右。

（1）機(jī)組啟動(dòng)時(shí)分別進(jìn)行冷態(tài)和熱態(tài)清洗，在鐵離子小于500 μg/L之后投運(yùn)精處理設(shè)備。此時(shí)精處理出口只加氨，以維持給水pH值在9.4～9.6范圍內(nèi)，給水溶氧控制在30 μg/L以下。

（2）機(jī)組啟動(dòng)后穩(wěn)定運(yùn)行7天左右，各項(xiàng)參數(shù)正常且加氧各測點(diǎn)校驗(yàn)正常，精處理出口氫電導(dǎo)率小于0.10 μS/cm，省煤器入口給水氫電導(dǎo)率小于0.15 μS/cm時(shí)，方可進(jìn)行加氧處理。

（3）精處理出口和除氧器出口開始加氧時(shí)采用手動(dòng)方式，待除氧器入口和省煤器入口給水氧含量大于50 μg/L時(shí)，切換為自動(dòng)加氧運(yùn)行。

（4）加氧4 h后，降低精處理出口加氨量，將給水pH降低到8.8～9.0。關(guān)閉除氧器啟動(dòng)排汽門，并使運(yùn)行排汽門處于微開狀態(tài)。

（5）機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，高加汽側(cè)向除氧器運(yùn)行連續(xù)排汽門打開。加氧后4 h內(nèi)，關(guān)閉高加汽側(cè)連續(xù)排汽一、二次門。

需要注意的是：在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，由于給水pH的準(zhǔn)確測定比較困難，因此一般通過除氧器入口的電導(dǎo)率來控制給水pH值，控制范圍為1.8～2.7μS/cm，期望控制范圍2.0～2.5μS/cm，目標(biāo)值2.1 μS/cm，對應(yīng)的pH值約為8.8～9.0。pH與電導(dǎo)率換算公式如下：pH=8.57+log SC（SC：比電導(dǎo)率）。

4.2 機(jī)組停機(jī)停止加氧過程

正常停機(jī)時(shí)，可提前4 h停止凝結(jié)水、給水加氧。打開除氧器排汽門和高壓加熱器向除氧器連續(xù)排汽一、二次門。將除氧器入口電導(dǎo)率目標(biāo)值改為7.0 μS/cm，啟動(dòng)運(yùn)行給水加氨泵加大精處理出口氨加入量，以盡快提高給水的pH值至9.4～9.6。若機(jī)組事故跳閘，則應(yīng)立即停止凝結(jié)水、給水加氧，迅速提高給水pH值至9.4～9.6。

4.3 水質(zhì)惡化情況緊急處理

當(dāng)凝汽器發(fā)生泄漏，凝結(jié)水的氫電導(dǎo)率大于0.3 μS/cm，運(yùn)行人員應(yīng)檢查原因并確保凝結(jié)水全部經(jīng)過精處理。若精處理出口氫電導(dǎo)率大于0.15 μS/cm，或給水的氫電導(dǎo)率突然超標(biāo)（大于0.3 μS/cm并有繼續(xù)增大趨勢），必須停止加氧。

此時(shí)，應(yīng)提高精處理出口加氨量，控制除氧器入口電導(dǎo)率在5.5～8.5 μS/cm，提高給水的pH值至9.4～9.6，恢復(fù)為AVT方式運(yùn)行。待精處理出口和省煤器入口給水的氫電導(dǎo)率合格后，再恢復(fù)加氧處理工況。

5 結(jié)語

本文通過對傳統(tǒng)給水加氧AVT處理與給水加氧（OT）處理進(jìn)行比較，分析了給水加氧技術(shù)的優(yōu)勢，討論了超臨界機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中加氧工藝的主要控制指標(biāo)選取，從機(jī)組啟動(dòng)加氧AVT向OT轉(zhuǎn)換、機(jī)組停機(jī)時(shí)停止加氧注意事項(xiàng)、水質(zhì)惡化時(shí)給水加氧的緊急處理等方面，說明了機(jī)組加氧過程控制的具體控制方法，以期達(dá)到降低水冷壁結(jié)垢，減少系統(tǒng)腐蝕的目的。