1000MW超超临界机组给水弱氧化处理技术应用研究

1000MW超超临界机组给水弱氧化处理技术应用研究

张家虎

广州粤能电力科技开发有限公司，广东广州510440

摘要：介绍了1000MW超超临界机组给水弱氧化处理（WOT）的实施步骤，分析了给水弱氧化处理过程中水汽系统铁离子和铜离子的变化趋势，以及pH降低时系统铁离子的变化趋势，并对弱氧化处理效果进行了分析。结果表明：给水弱氧化处理技术的实施，降低了热力系统结垢、积盐速率，减少氨耗用量，优化了精处理运行方式，降低锅炉运行压差，同时，提高了加氧转换过程的可靠性。

关键词：超超临界机组；弱氧化处理（WOT）；含铁量；结垢

0引言

传统1000MW超超临界机组采用AVT（R）方式运行[1]。AVT（R）处理使碳钢制高压加热器、给水管、省煤器以及疏水系统等容易发生流动加速腐蚀，给水、疏水的含铁量一般较高，由此带来锅炉受热面结垢速率偏高、锅炉化学清洗周期缩短等问题。

近年来，随着越来越多机组给水系统采用无铜化管件、设备，给水处理方式转变为氧化性全挥发AVT（O）处理方式[1]。给水AVT（O）处理时，凝结水漏入的氧使给水系统处于弱的氧化状态，给水系统的流动加速腐蚀现象得到一定程度的抑制。但疏水系统的铁含量仍然相对较高，精处理混床的氢型运行周期短的问题也仍然存在。根据国内外有关电厂的运行经验，给水加氧处理技术（OT）是解决以上问题的有效方式[2]。

锅炉给水加氧处理技术（OT）的原理是：当水的纯度达到一定要求后（一般氢电导率小于0.15μS/cm），一定浓度的氧不但不会造成碳钢的腐蚀，反而能使碳钢表面形成均匀致密的三氧化二铁和磁性四氧化三铁“双层保护膜”，从而抑制碳钢制高压加热器、给水管、省煤器以及疏水系统等流动加速腐蚀问题，还消除了水冷壁管内表面波纹状氧化膜造成的锅炉压差上升的缺陷[3]。

本文主要对某电厂#4机组（1000MW）给水弱氧处理技术的应用研究，加氧过程中通过控制凝结水、给水的氧加入量，维持系统氧量在较抵的水平（40～80μg/L），延长水汽系统钝化时间，防止由于氧量的过大加入，增大系统的电导率，从而加速系统的腐蚀速率。此种加氧方式，系统转换时间较长，但对系统的负面影响较小，更大稳定可靠，值得大力推荐。

1给水加氧处理过程

根据有关技术要求及批准的加氧处理实施方案，确定具体加氧步骤为：（1）给水AVT(O)处理时热力系统汽水品质的查定。（2）机组从AVT(O)方式转化为OT。（3）给水含氧量对热力系统中铁含量的影响试验。（4）给水pH值对热力系统中铁含量的影响试验。（5）确定加氧运行工况下的凝结水精处理系统出水水质及运行控制方式。（6）机组正常运行和启停机时有关控制参数的确定。

2过程分析

2.1加氧过程中水汽系统铁离子含量变化

加氧期间，精处理出口Fe、除氧器入口Fe基本维持在1μg/L以下。这与精处理系统运行良好，低压给水系统长期低氧运行已部分钝化有关。加氧转化完成后，给水Fe由2.0～8.0μg/L基本下降至1.0μg/L以下；高加疏水铁量一直较小，基本维持在1.0μg/L以下。在水汽pH降低至9.05后，铁含量仍然维持在很低水平，由此表明凝结水系统、给水系统、高加疏水系统已形成了良好的保护性氧化膜。

加氧处理后，主蒸汽Fe从1.0～4.0μg/L降至1.0～2.0μg/L，主蒸汽铁含量稍有降低，可能与炉前给水铁迁移量下降有关。降低pH值后，主蒸汽铁含量有一个明显升高的过程，随后慢慢下降。其原因可能是主蒸汽取样管尚未完全钝化，降低pH后，取样管氧化

膜溶解度有所升高或取样管内原先沉积氧化铁再溶出。也就是说，此时主蒸汽水样并不具有代表性[4]。实测结果显示，随着时间延长，主蒸汽取样点铁含量会下降至正常水平。

低加疏水Fe基本维持在1.0～2.0μg/L，降低pH后低加疏水铁含量出现明显的升高现象，随后逐渐下降至正常水平，其可能原因为：一方面低加换热管为不锈钢，适当降低pH后其耐腐蚀性能不会受到明显影响。另一方面，由于低加疏水返回到除氧器入口，因此低加疏水铁含量升高时会影响除氧器入口铁含量。实际检测结果显示，除氧器入口铁含量并未随低加疏水铁含量的升高而升高。以上分析说明，低加疏水取样点检测到的铁含量升高并不代表着实际水质情况，主要还是因为降低pH后取样管内沉积的氧化铁溶出所致，随着时间延长，铁含量会下降至正常水平。

2.2加氧过程中水汽系统铜离子含量变化

图2显示#4机组加氧转化过程中精处理出口、给水、主蒸汽铜含量变化。从图中可以看出，加氧初期，精处理出口及主蒸汽铜变化不大，而给水铜有较大波动。加氧后期及pH调整后精处理出口、给水及主蒸汽铜均稳定在1μg/L以下。

2.3OT工况下，pH值对水汽铁含量的影响

在加氧工况下，将给水pH分别降低至9.25、9.15、9.05时，考察水汽腐蚀产物铁含量的变化，结果如图3所示。结果显示，除了低加疏水铁含量有所升高之外，其它各点水汽铁含量在pH下降初期有轻微波动，后期基本维持在1μg/L以下，原因见2.1。

3加氧效果分析

3.1降抵水汽系统铁含量

给水加氧处理后，给水系统、疏水系统等形成良好的保护膜，在pH为9.05时，给水铁含量仍保持在低水平，小于1.0µg/L，这将有效减缓锅炉受热面的结垢速度，延长锅炉的化学清洗周期。

3.2减少氨耗用量

给水加氧处理后，给水pH值控制为9.05，相应氨的加入量约为313μg/L。与AVT（O）工

况相比，凝结水中氨含量减少约75%，氨耗用量大大降抵，经济效益明显。

3.3优化精处理运行

给水加氨量的降低使得精处理混床氢型运行周期大大延长，周期制水量从11万吨左右延长至23万吨左右，减小了再生频率。进水pH的降低也很大程度上改善了精处理混床运行条件，对提高机组的水汽品质，防止汽轮机通流部件的积盐与腐蚀有利。

3.4降低锅炉运行压差

机组运行方式由AVT（O）转变为OT方式后，锅炉本体压差略有下降，由于给水系统铁含量显著下降，使原来可能在省煤器和水冷壁沉积的铁含量也大大下降，从而大大降低省煤器和水冷壁的结垢量和结垢速率，使整个锅炉本体压差显著下降，提高锅炉热效率，减轻了给水系统阻力[5]。

3.5降低热力系统结垢量

系统转换为OT工况运行半年后，系统的结垢量明显下降，向火侧水冷壁管结垢量由128.42g/m2降低至90.80g/m2，背火侧水冷壁管结垢量由114.48g/m2降低至59.91g/m2。

4结论

1000MW超超临界机组给水弱氧处理技术，通过控制凝结水、给水的氧加入量，维持系统氧量在较抵的水平（40～80μg/L），延长水汽系统钝化时间，可实现水汽系统钝化膜的完全转化，形成致密的三氧化二铁和磁性四氧化三铁“双层保护膜”。给水弱氧处理技术的实施，降低水汽系统铁含量，减少氨耗用量，优化精处理运行方式，降低锅炉运行压差，降低热力系统结垢量。同时，提高了转换过程的可靠性及对机组的负面影响，具体一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]DL/T805.4-2016《火电厂汽水化学导则第4部分：锅炉给水处理》中华人民共和国电力行业标准[S].

[2]DL/T805.1-2011《火电厂汽水化学导则第1部分锅炉给水加氧处理导则》中华人民共和国电力行业标准[S].

[3]李志刚，陈戎.火电厂锅炉给水加氧处理技术研究[J].中国电力，2004，37（11）：47-52.

[4]何磊，刘志杰，等.超超临界1000MW机组给水加氧处理探讨[J].东北电力技术，2012，1：17-21.

[5]刘春红，施国忠.基建超超临界1000MW机组精确给水加氧处理技术的研究[J].水处理技术，2013，39（6）：109-111.