给水加氧在超超临界锅炉的实际应用

张远

摘 要：通过对湖北西塞山发电有限公司#3机组进行给水加氧处理，并与加氧前机组单独加氨处理（AVT（O））作比较，取得了阶段性成效。给水加氧处理后，机组水汽系统铁离子含量降低，水冷壁超温爆管现象减少，运行安全得以保证；同时，机组运行成本大幅降低，水汽品质也得到了全面提升。

关键词：超超临界锅炉；给水加氧；铁离子；水汽品质

中图分类号：TM621.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.111

超超临界直流锅炉采用传统的全挥发处理方式（AVT）时，给水带入的铁沉积在高压加热器和锅炉水冷壁上。这种铁垢摩擦系数大，呈波纹状，不仅容易引起锅炉压差上升快，压差大，也容易导致给水系统湍流部位流动加速腐蚀现象加重，腐蚀产物随着水流沉积到高温段，导致省煤器节流阀出现严重的污堵情况，严重时甚至会造成局部高温，引发爆管事故。采用给水加氧处理方式可以有效抑制和防止流动加速腐蚀的发生。

1 概况

湖北西塞山发电有限公司#3机组为680 MW国产超超临界燃煤发电机组，锅炉给水处理设计为加氧处理方式（OT）。但在机组投运初期，水汽品质不稳定，机组给水采用单独加氨的处理方式。

#3机组投产后一年，给水系统流动加速腐蚀（FAC）加剧，水冷壁超温现象频繁出现，引发水冷壁多次爆漏，严重影响了机组的稳定运行。为了解决给水系统流动加速腐蚀和水冷壁超温问题，决定对#3机组进行给水加氧处理。

2 给水加氧处理的目的、原理和条件

2.1 给水加氧的目的和原理

锅炉给水加氧处理的目的是改变给水处理方式，进而实现锅炉给水中含铁量的降低，以减缓锅炉水冷壁管中氧化铁的沉积速度，尤其对省煤器入口管和高压加热器管的流动加速腐蚀产生抑制作用，这样可以有效延长锅炉的清洗周期，降低锅炉给水的pH值，延长凝结水精处理混床的运行周期。在纯水条件下，通过加入一定浓度的氧，使金属表面形成具有保护性的致密双层氧化膜——内层为磁性氧化铁（Fe3O4）膜，外层为氧化铁（Fe2O3）膜，对金属腐蚀起到抑制作用。

2.2 给水加氧的条件

给水加氧需满足以下条件：①机组处于稳定运行状态；②给水氢电导（25 ℃）应小于0.15 μS/ cm，其他水质指标正常；③凝结水系统应配置全流量精处理设备；④除凝汽器冷凝器管外，汽水循环系统各设备均应为钢制元件；⑤锅炉水冷壁管内的结垢量达到200～300 g/m2时，在给水加氧前需对水冷壁进行化学清洗。

3 给水加氧处理条件确认

3.1 水汽品质查定

在给水处理前，先采用AVT（O）方法对#3机组进行处理，将给水的pH值控制在9.2～9.6之间。在加氧处理前，对机组水汽系统中的水样应用痕量杂质离子色谱分析法进行分析、处理，保证水汽品质总体上趋于良好，并保证凝汽器不出现泄漏，凝结水精处理系统能够提供合格的凝结水。将给水和主蒸汽氢电导率控制在0.10 μS/cm以下。一般情况下，痕量杂质中的离子含量较低，水汽品质可以满足给水加氧处理的必要条件。

3.2 热力系统条件

#3机组热力系统中不包含铜部件，而阀门和泵的密封材料不能选用司太立合金，热力系统材料则应当满足给水加氧的需求。

3.3 精处理设备检查

在前期运行或试验阶段，凝结水在通过高速混床时要保证百分百的精处理，同时在运行过程中要严格控制高速混床的出水导电率，保证出水导电率小于0.15 μS/cm，二氧化硅的质量浓度要小于10 μg/L，钠的质量浓度要小于3 μg/L。

3.4 相关化学在线仪表的校验

确保水汽系统在线仪表能够连续、正常运行，以得到准确的检测结果。

3.5 给水加氧点的设定

机组设置有两个加氧点——一个设置在凝结水精处理设备的出口母管处，另一个设置在除氧器的下降管处。当前，#3机组的加氧点设置在凝结水精处理设备出口母管处，用高压氧气瓶供氧，在经过凝水加氧处理后，精处理出口处汇流减压阀减压到3.5～4.0 MPa，并通过凝水加氧调节阀控制。加氧方式选择手动加氧。两台机组凝水加氧减压前采用母管制，减压后分成两根管道分别加入两台机组凝水加氧点。

3.6 #3机组锅炉水冷壁管节流孔圈酸洗

为保证给水加氧处理的效果，避免锅炉在加氧开始前或加氧期间因结垢而发生爆管事故，在机组加氧处理之前，用复合酸浸泡、清洗锅炉水冷壁管节流孔圈，为机组的给水加氧处理奠定良好的基础。

4 给水加氧系统的运行与监督

省煤器入口溶解氧含量控制指标范围为10～30 μg/L，极端情况下不允许超过50 μg/L。原则上，负荷较高时（680 MW左右），将省煤器入口溶解氧含量控制在10～15 μg/L；负荷较低时（340～400 MW），将省煤器入口溶解氧含量控制在20～25 μg/L，中间负荷在允许范围内按此规律作相应调整。

加氧期间要严格控制给水氢电导率，保持加氧处理所要求的高纯水质。

当机组正常启动时，可以通过在给水过程中加入氨改变pH值，使pH值达到9.3～9.6.如果机组运行稳定，给水氢电导率下降到0.10 μS/cm，并且呈现出继续降低趋势，则需要加氧处理。待除氧器出口氧浓度正常后再恢复正常加氧量。

5 给水加氧后的初步成效

自2014-10中旬开始采用给水加氧处理方式以来，对#3机组而言，给水中的铁离子含量显著下降，水汽品质大幅提提升。与之前的单独加氨处理方式相比，给水加氧处理方式氨用量减少了20%～30%，而且精处理运行的周期也会延长35%～50%；降低了水质控制药品消耗量，减少了再生废液的排放；有效降低了废水处理成本，减少了环境污染；给水中氧含量较为稳定，维持在10～30 μg/L。对锅炉设备而言，水冷壁超温爆管现象得以有效控制，爆漏频率显著下降。

6 存在的问题

给水加氧处理方式存在的问题为：①汽水取样在线分析仪表可靠性有待提高；②人工加氧的精度不好掌控，需要逐步实现自动加氧。

7 结论

将给水加氧处理方式应用于#3机组取得了初步成效，充分证明该处理方式在降低锅炉结垢速率、减少加氨量、延长精处理运行周期、降低运行费用、提高机组的安全性和经济性等方面有着明显的优势，值得在超超临界机组上推广应用。

参考文献

[1]西安热工研究院有限公司，华能国际电力股份有限公司，神华国华电力研究院有限公司.DL/T 805.1—2011 火电厂汽水化学导则 第1部分：直流锅炉给水加氧处理[S].北京：中国电力出版社，2011.

〔编辑：刘晓芳〕