给水加氧处理工况在神二500 MW机组的应用

蒙宏利，赵小平

（山西神头二电厂，山西 朔州 036011）

1 机组概况

神头二电厂#3机组为500 MW亚临界直流机组（斯洛伐克进口），配亚临界、低倍率强制循环、一次中间再热、塔式布置锅炉（瑞士苏尔寿设计）及凝汽式汽轮机。给水系统为无铜系统（高加不锈钢、除氧器碳钢、低加不锈钢），化学补给水处理为石灰脱碳和二级除盐。

2 给水系统原加药处理工况

#3机组给水加药系统设计为启动运行阶段采用全挥发性处理，加氨和联氨，水质合格后采用给水加氧处理，设计无停炉保护装置。#3机在2005年1月至今两年多的运行中，由于加氧装置、加氧控制系统不完善，不具备加氧系统投运的条件，加氧系统一直未投运，水汽系统的含铁量超标，合格率低于96%，凝结水精处理混床的周期制水量偏低，再生频繁，酸碱耗量高。

3 给水加养的条件

（1）随着#3机组运行的日趋稳定，水汽指标逐渐好转，2007年1月至今，给水的氢电导率合格率在96%以上，具备给水加氧的水质条件。

（2）AVT处理工况存在的主要问题是，由于铁腐蚀产物溶出率较高和流动加速腐蚀的作用，使给水系统腐蚀较严重，给水含铁量较高，热力系统的腐蚀产物进入锅炉在高热负荷区沉积下来，造成锅炉结垢速率高，锅炉酸洗周期短。#3机自投产以来至2007年4月，给水铁的合格率仅为62.9%，远远低于96%的基本要求，急需依靠给水加氧改善给水铁含量高这一状况。

（3）机组没有设计停炉保护，机组停炉期间只能采取热炉放水、提高PH的湿法保护，不能很好地对停运锅炉进行保护。给水实施加氧工况可以减缓停炉腐蚀。

（4）给水加氧有电力行业标准DL/T805.1—2002作支持，而且有很多电厂实施后反映，效果很好。水汽系统的含铁量大幅度降低；锅炉水冷壁和省煤器沉积速率明显降低；精处理混床出水水质明显改善，运行周期大大延长，减少了精处理再生酸碱用量，减少了再生废液排放量。

（5）给水加氧由西安电力科学研究院技术人员来做，他们经验丰富，给很多电厂成功实施过给水加氧。

（6）#3机组配有3×50%凝结水精处理高速混床，能处理全流量凝结水，目前精处理的出水的氢电导率可达到0.1 μS/cm以下，水质条件满足了给水加氧处理的要求。

（7）低压加热器管材为不锈钢管，高压加热器管材为合金钢管，水汽系统材料为碳钢、低合金钢、合金钢和不锈钢。从材质方面，也能满足给水加氧处理的要求。

4 给水加氧的原理

在加氧方式下,由于不断向金属表面均匀地供氧，金属的表面仍保持一层稳定、完整的Fe3O4内伸层，而由Fe3O4微孔通道中扩散出来进入水相的二价铁离子则被氧化，生成三氧化二铁的水合物（FeOOH）或三氧化二铁（Fe2O3），沉积在外延生成的Fe3O4层的微孔或颗粒的空隙中，使金属表面形成致密的“双层保护膜”，若干孔内和Fe3O4层上的Fe2O3，可以说明，加氧处理法和AVT处理法所形成的Fe3O4保护层在结构上的区别。在Fe3O4区有裂纹（例如，由压应力造成的）的地方，就可实现裂纹自发愈合，愈合速度取决于加氧量的多少。

反应过程如下：

在钢的表面上，瞬时直接进行的内伸反应为：

6Fe＋4H2O=Fe3O4＋3Fe2++8H++l4e-

阴极反应为：

7/2O2+14H++14e-=7H2O

因此，在钢的瞬时表面上得到的整体反应为：

6Fe+7/2O2+6H+＝Fe3O4+3Fe2++3H2O

在铁和Fe3O4分界面上，由于缺乏阴极反应所需的氧，因而未能出现生成Fe2O3所必需的氧化电位。Fe3O4在分界面上保持稳定的整体相。从孔道进入流动介质的铁离子被氧化成Fe2O3沉积在外延Fe3O4层的里面和上面：

2Fe2++2H2O+1/2O2＝Fe2O3+4H+

靠近钢原始表面的Fe3O4，按反应式可以生成Fe2O3，封闭了孔口，从而降低了扩散和氧化速度。所反应的结果是在钢表面生成了致密稳定的保护层，该膜具有很低的溶解度

5 给水加氧工况转换

5.1 停加联氨，进行系统查定试验

2008年5月16—20日，机组给水AVT（O）处理，即只在精处理出口加氨，停加联氨，进行#3机组水汽品质全面查定试验，确定了机组的水汽品质及其变化规律。查定试验的重点项目是凝结水、精处理出口水、给水、炉水和过热蒸汽氢电导率、阴离子变化情况，以及水汽系统铁、铜含量。

5.2 给水加氧处理转化及氧平衡试验

2008年5月21日9：30开始向除氧器下水管手动加氧，控制加氧流量，维持初始加入氧量100 μg/L～300 μg/L。

5月21日9:30开始向精处理出口手动加氧，维持初始加入氧量 50 μg/L～150 μg/L。

至5月26日加氧转化完成。

5.3 给水pH调整试验

给水pH值按8.85～8.95运行

2008年5月27日9：00～5月31日9:00，调整精处理出口加氨量使混床后加氨凝结水电导率在～2.5 μS/cm，将给水的pH降至8.85～8.95。

给水pH值按8.75～8.85运行5月31日9：00～现在，调整精处理出口加氨量使使混床后加氨凝结水电导率在～1.8 μS/cm，将省煤器入口给水的pH降至8.75～8.85。

表1 #3机2008年1—5月份AVT（O）处理工况给水铁含量

表2 #3机2008年6—10月份OT处理工况给水铁含量

图1 给水加氧前后铁含量对比图

5.3 给水氢电导率下降，稳定性增强

表3 #3机2008年1—5月份AVT(O)处理工况给水氢电导率

表4 #3机2008年6—10月份OT处理工况给水氢电导率

图2 给水加氧前后氢电导率对比图

5.4 精处理混床处理水量大幅提升，再生次数减少，节约了氨水用量、再生酸碱用量。

2008年1—5月份#3机给水用氨水16.0 t，月平均3.2 t，2008年6—10月份用氨水8.0 t，月平均用量1.6 t；氨水用量明显减少，如果实现氨水自动加药，氨水控制在指标下限，还可以进一步节约氨水用量。

图3 给水系统加氧前后氨水用量对比

2008年1—5月份#3机再生混床次数36次，2008年6—10月份再生混床次数15次，再生次数减少，节约了再生用酸碱。

图4 给水系统加氧前后混床再生次数对比

2008年1—5月份再生用酸32.4 t，用碱28.8 t，月平均用酸6.48 t，月平均用碱 5.76 t；2008 年 6—10 月份再生用酸 13.5 t，用碱12.0 t，月平均用酸2.70 t，月平均用碱2.40 t。

图5 给水加氧前后精处理混床再生酸碱量对比

2008年1—5月份#3机精处理混床周期处理水量约7万t，2008年6—10月份混床周期处理水量约16万t。

图6 给水系统加氧前后混床处理水量对比

6 结论

加氧水处理技术已被认为是目前最好的给水处理工况，具有其他水化学工况无法比拟的优越性，主要表现：给水含铁量小，水汽质量优良，锅炉结垢速度低，锅炉酸洗周期可大幅度延长。化学药品用量大幅度减少，停用了被认为可致癌的联氨，减少酸碱废液的排放，有利于环境保护，运行成本有明显的降低等。2009年#3炉大修，可以通过炉管沉积量分析来进一步论证加氧技术的优越性。

7 后续工作

（1）加氧处理对水质要求高，化学在线表准确与否很关键，建议加强维护并及时更换易损部件，氧表电极的使用寿命一般为一年，应提前购买并及时更换。

（2）及时更换氢电导率失效阳树脂，但高加出口给水和混床后凝结水氢电导率为加氧水质控制信号，其阳树脂不能同时更换。

（3）给水加氧处理的同时还要加入少量的氨以控制给水pH值，并且给水的pH值控制范围较窄，因此机组负荷变化时及时调节精处理出口的加氨量非常关键。目前，加氨方式为手动，化学精处理值班人员每2 h巡检1次，根据混床后凝结水和给水pH值，调整加氨泵的行程，负荷变化时无法及时调整，建议将加氨方式改造为自动，化学运行人员及时远操调节加氨量。

（4）由于机组加氧处理后不能加联氨，今后机组停机保养采用加氨法（加氨调节pH值9.3～9.5）、充氮法、热炉放水法、通干燥空气或通压缩干燥空气法等方法进行保养。