氧化鐵污堵給水泵濾網原因分析及防范

韓志遠

(內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司，內蒙古 呼和浩特 010206)

0 引言

大型火力發電機組熱力系統復雜且龐大，熱力系統中循環的水質比較純凈緩沖性差，系統中漏入少量的氧氣和二氧化碳就會導致熱力系統管道腐蝕，腐蝕產物會隨著給水進入鍋爐引起結垢和腐蝕，危及熱力設備的安全。為防止熱力系統腐蝕產生的雜質進入鍋爐同時避免給水泵損壞，在給水泵前設置了濾網，根據給水泵的結構，將濾網孔徑設置為約0.3 mm。給水泵若在運行期間濾網污堵，給水泵就需退出運行對濾網進行清理，對機組安全及經濟運行造成極大影響。因此需要對給水泵濾網污堵發生的原因進行深入分析，采取措施避免濾網發生污堵，這對保證機組的安全、經濟、穩定運行非常重要。

1 設備概況及存在問題

某廠1號機組鍋爐為東方鍋爐公司制造的600 MW亞臨界、自然循環、前后墻對沖燃燒、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、全鋼構架的∏型汽包爐，與之配套的汽輪機為東方汽輪機廠生產制造的亞臨界、直接空冷凝汽式汽輪機。給水泵是上海KSB泵業有限公司生產的臥式多級雙殼芯包式，共設計1臺電動給水泵2臺汽動給水泵，正常工況為汽動給水泵運行，電動給水泵備用。

一般情況下給水泵濾網在正常運行工況下壓差均小于15 kPa，但在1號機組運行過程中汽動給水泵(以下簡稱給水泵)入口濾網差壓持續升高，通過對給水泵入口濾網差壓趨勢進行分析，發現負荷越高入口濾網差壓升高越快，平均每天增長約0.4～0.5 kPa，差壓上升情況見表1。

表1 給水泵入口濾網壓差統計 kPa

給水泵的入口濾網差壓在持續增高，2017-12-01濾網壓差已經超過最大量程150 kPa，不得不退備給水泵對濾網進行清理。

2 污堵物化學成分分析

堵塞物是紅棕色粉末狀，給水泵濾網堵塞物取樣經X-射線熒光能譜儀分析，通過分析可知堵塞物主要化學成分是四氧化三鐵(Fe3O4)，分析結果見表2。

表2 濾網堵塞物化學成分分析結果 %

3 濾網氧化鐵污堵機理分析

1號機組停備檢修時對除氧器內部進行檢查未發現有銹蝕及沉積物。

3.1 濾網及骨架材質

通過對濾網及骨架材質的光譜分析確認其為TP304不銹鋼是非磁性的，具體成分如表2所示。

表2 濾網及骨架材質的光譜分析結果 %

3.2 磁棒磁性檢查

1號機組凝汽器熱井中的磁棒是由不銹鋼管內套裝多塊磁石(材料：釹鐵硼)，磁石之間加導磁板、封堵而構成。如果不銹鋼棒的焊點、接頭等部位發生泄漏，水滲漏到磁棒內，磁石遇水就會腐蝕，腐蝕產物溶出并帶有磁性。磁棒吸鐵，應呈“冰糖葫蘆狀”，否則，就可以確定磁棒損壞漏水，通過檢查并未發現大量磁棒有失磁現象，但磁棒氧化鐵已經吸滿，吸附能力減弱。

3.3 凝結水精處理出水及給水含鐵量影響

如果凝結水精處理出水和給水加氨量不足或不穩定，將會出現低壓給水含鐵量升高的現象，但該機組凝結水和給水加氨量控制穩定，通過定期檢測凝結水精處理出水的鐵均在5 μg/L以下。

3.4 濾網污堵物成因分析

根據濾網污堵的物取樣分析結果，主要成分是Fe3O4，它是磁性的、易自身吸附并粘結的微小顆粒。產生Fe3O4的主要原因是給水中氧濃度低。而在有適當的溶解氧濃度的情況下，鐵的腐蝕產物是三氧化二鐵(α-Fe2O3)，是非磁性的，不易粘結。目前GB/T 12145—2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》及DL/T 805.4—2016《火電廠汽水化學導則 第4部分：鍋爐給水處理》均規定，給水采用AVT(O)時，需要控制給水溶解氧小于10 μg/L。標準沒有規定下限，只規定了上限但并不是“溶解氧越低越好”，因為低氧更容易使鐵腐蝕產物的溶出、沉積、粘結。

通過上述分析，確定是凝結水和低壓給水管道的腐蝕形成的氧化鐵細小顆粒在給水泵濾網聚集造成污堵。

4 應對措施

(1) 除氧器內加裝高溫磁棒。進入除氧器的各種疏水含鐵量較高，加之來自空冷凝汽器及低加給水系統含鐵量也相對較高，可以在除氧器水箱安裝耐高溫的除鐵裝置吸附氧化鐵顆粒。

(2) 提高除氧器出水溶解氧的濃度。根據GB/T 12145—2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》及DL/T 805.4—2016《火電廠汽水化學導則 第4部分：鍋爐給水處理》的規定，需要控制給水氧濃度，而并非控制除氧器出口氧濃度，在凝結水溶解氧不是很高(30 μg/L左右)的情況下，除氧器排氣門基本可以完全關閉或微開，只要給水溶氧合格，就可以減緩給水系統的腐蝕。

(3) 除氧器水箱防腐。由于除氧器在壓力約為0.8 MPa，溫度為170～180 ℃的條件下運行，需要對除氧器水箱內部防腐時，要對防腐材料的適用條件(溫度，附著力)進行嚴格的監督。

(4) 給水加藥控制。采用凝結水精處理出水加氨或凝結水加氨量達到總加氨量的90 %以上，pH值宜控制在9.4左右，可減少低壓給水系統的腐蝕。

(5) 停機檢查。利用機組停備和檢修機會檢查凝汽器熱井磁棒的吸附情況，并及時清理磁棒上吸附的鐵的氧化物，以恢復其正常吸附功能，對存在問題的磁棒進行更換。每次機組停機，應清理磁棒吸附的鐵的腐蝕產物，否則長時間運行可能會使吸附的氧化鐵重新進入到給水中。

5 結論

(1) 給水泵濾網堵塞物主要來源于凝結水和低壓給水管道的腐蝕產物形成的顆粒狀鐵的氧化物。

(2) 通過調節低壓給水加氨提高低壓給水pH值減輕低壓給水管道的腐蝕，從而抑制鐵的氧化物生成造成給水泵入口濾網污堵。

(3) 保證凝結水磁性除鐵棒處于良好的可吸附狀態，減少凝結水攜帶鐵的氧化物。