給水加氧在超超臨界鍋爐的實際應用

張遠

摘 要：通過對湖北西塞山發電有限公司#3機組進行給水加氧處理，并與加氧前機組單獨加氨處理（AVT（O））作比較，取得了階段性成效。給水加氧處理后，機組水汽系統鐵離子含量降低，水冷壁超溫爆管現象減少，運行安全得以保證；同時，機組運行成本大幅降低，水汽品質也得到了全面提升。

關鍵詞：超超臨界鍋爐；給水加氧；鐵離子；水汽品質

中圖分類號：TM621.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.111

超超臨界直流鍋爐采用傳統的全揮發處理方式（AVT）時，給水帶入的鐵沉積在高壓加熱器和鍋爐水冷壁上。這種鐵垢摩擦系數大，呈波紋狀，不僅容易引起鍋爐壓差上升快，壓差大，也容易導致給水系統湍流部位流動加速腐蝕現象加重，腐蝕產物隨著水流沉積到高溫段，導致省煤器節流閥出現嚴重的污堵情況，嚴重時甚至會造成局部高溫，引發爆管事故。采用給水加氧處理方式可以有效抑制和防止流動加速腐蝕的發生。

1 概況

湖北西塞山發電有限公司#3機組為680 MW國產超超臨界燃煤發電機組，鍋爐給水處理設計為加氧處理方式（OT）。但在機組投運初期，水汽品質不穩定，機組給水采用單獨加氨的處理方式。

#3機組投產后一年，給水系統流動加速腐蝕（FAC）加劇，水冷壁超溫現象頻繁出現，引發水冷壁多次爆漏，嚴重影響了機組的穩定運行。為了解決給水系統流動加速腐蝕和水冷壁超溫問題，決定對#3機組進行給水加氧處理。

2 給水加氧處理的目的、原理和條件

2.1 給水加氧的目的和原理

鍋爐給水加氧處理的目的是改變給水處理方式，進而實現鍋爐給水中含鐵量的降低，以減緩鍋爐水冷壁管中氧化鐵的沉積速度，尤其對省煤器入口管和高壓加熱器管的流動加速腐蝕產生抑制作用，這樣可以有效延長鍋爐的清洗周期，降低鍋爐給水的pH值，延長凝結水精處理混床的運行周期。在純水條件下，通過加入一定濃度的氧，使金屬表面形成具有保護性的致密雙層氧化膜——內層為磁性氧化鐵（Fe3O4）膜，外層為氧化鐵（Fe2O3）膜，對金屬腐蝕起到抑制作用。

2.2 給水加氧的條件

給水加氧需滿足以下條件：①機組處于穩定運行狀態；②給水氫電導（25 ℃）應小于0.15 μS/ cm，其他水質指標正常；③凝結水系統應配置全流量精處理設備；④除凝汽器冷凝器管外，汽水循環系統各設備均應為鋼制元件；⑤鍋爐水冷壁管內的結垢量達到200～300 g/m2時，在給水加氧前需對水冷壁進行化學清洗。

3 給水加氧處理條件確認

3.1 水汽品質查定

在給水處理前，先采用AVT（O）方法對#3機組進行處理，將給水的pH值控制在9.2～9.6之間。在加氧處理前，對機組水汽系統中的水樣應用痕量雜質離子色譜分析法進行分析、處理，保證水汽品質總體上趨于良好，并保證凝汽器不出現泄漏，凝結水精處理系統能夠提供合格的凝結水。將給水和主蒸汽氫電導率控制在0.10 μS/cm以下。一般情況下，痕量雜質中的離子含量較低，水汽品質可以滿足給水加氧處理的必要條件。

3.2 熱力系統條件

#3機組熱力系統中不包含銅部件，而閥門和泵的密封材料不能選用司太立合金，熱力系統材料則應當滿足給水加氧的需求。

3.3 精處理設備檢查

在前期運行或試驗階段，凝結水在通過高速混床時要保證百分百的精處理，同時在運行過程中要嚴格控制高速混床的出水導電率，保證出水導電率小于0.15 μS/cm，二氧化硅的質量濃度要小于10 μg/L，鈉的質量濃度要小于3 μg/L。

3.4 相關化學在線儀表的校驗

確保水汽系統在線儀表能夠連續、正常運行，以得到準確的檢測結果。

3.5 給水加氧點的設定

機組設置有兩個加氧點——一個設置在凝結水精處理設備的出口母管處，另一個設置在除氧器的下降管處。當前，#3機組的加氧點設置在凝結水精處理設備出口母管處，用高壓氧氣瓶供氧，在經過凝水加氧處理后，精處理出口處匯流減壓閥減壓到3.5～4.0 MPa，并通過凝水加氧調節閥控制。加氧方式選擇手動加氧。兩臺機組凝水加氧減壓前采用母管制，減壓后分成兩根管道分別加入兩臺機組凝水加氧點。

3.6 #3機組鍋爐水冷壁管節流孔圈酸洗

為保證給水加氧處理的效果，避免鍋爐在加氧開始前或加氧期間因結垢而發生爆管事故，在機組加氧處理之前，用復合酸浸泡、清洗鍋爐水冷壁管節流孔圈，為機組的給水加氧處理奠定良好的基礎。

4 給水加氧系統的運行與監督

省煤器入口溶解氧含量控制指標范圍為10～30 μg/L，極端情況下不允許超過50 μg/L。原則上，負荷較高時（680 MW左右），將省煤器入口溶解氧含量控制在10～15 μg/L；負荷較低時（340～400 MW），將省煤器入口溶解氧含量控制在20～25 μg/L，中間負荷在允許范圍內按此規律作相應調整。

加氧期間要嚴格控制給水氫電導率，保持加氧處理所要求的高純水質。

當機組正常啟動時，可以通過在給水過程中加入氨改變pH值，使pH值達到9.3～9.6.如果機組運行穩定，給水氫電導率下降到0.10 μS/cm，并且呈現出繼續降低趨勢，則需要加氧處理。待除氧器出口氧濃度正常后再恢復正常加氧量。

5 給水加氧后的初步成效

自2014-10中旬開始采用給水加氧處理方式以來，對#3機組而言，給水中的鐵離子含量顯著下降，水汽品質大幅提提升。與之前的單獨加氨處理方式相比，給水加氧處理方式氨用量減少了20%～30%，而且精處理運行的周期也會延長35%～50%；降低了水質控制藥品消耗量，減少了再生廢液的排放；有效降低了廢水處理成本，減少了環境污染；給水中氧含量較為穩定，維持在10～30 μg/L。對鍋爐設備而言，水冷壁超溫爆管現象得以有效控制，爆漏頻率顯著下降。

6 存在的問題

給水加氧處理方式存在的問題為：①汽水取樣在線分析儀表可靠性有待提高；②人工加氧的精度不好掌控，需要逐步實現自動加氧。

7 結論

將給水加氧處理方式應用于#3機組取得了初步成效，充分證明該處理方式在降低鍋爐結垢速率、減少加氨量、延長精處理運行周期、降低運行費用、提高機組的安全性和經濟性等方面有著明顯的優勢，值得在超超臨界機組上推廣應用。

參考文獻

[1]西安熱工研究院有限公司，華能國際電力股份有限公司，神華國華電力研究院有限公司.DL/T 805.1—2011 火電廠汽水化學導則 第1部分：直流鍋爐給水加氧處理[S].北京：中國電力出版社，2011.

〔編輯：劉曉芳〕