某公司600MW机组给水加氧应用

夏荣(中电投江苏分公司,江苏　南京 210000)

某公司600MW机组给水加氧应用

夏荣(中电投江苏分公司,江苏南京 210000)

介绍了某发电公司锅炉给水加氧处理（OT）过程，列出了给水加氧对汽水品质、受热面结垢速率的影响，介绍了过热器氧化皮产生的原因，分析说明氧化皮的产生与水处理工况无关；建议尽快在大机组推行给水加氧工艺。

给水加氧处理全挥发性处理；过热器氧化皮

某发电公司2号锅炉为北京B&W公司生产的平衡通风、超超临界参数、一次再热、螺旋炉膛的SWUP型锅炉，主蒸汽温度585℃，压力26.15 MPa，再热器出口温度603℃。机组于2011年12月4日首次启动并网发电，投运初期采用只加氨的全挥发处理（AVT（O）），2012年5月开始进行加氧转换试验，2012年6月正式转为加氧运行工况。本文对该锅炉给水加氧效果进行分析与评价。

1　给水加氧概述

锅炉给水在目前采用的AVT处理工艺下，省煤器、水冷壁内壁外层易形成结构疏松的Fe3O4锈层，伴随水流的冲击，给水系统内产生流动加速腐蚀，造成铁的腐蚀产物不断在热负荷高的部位沉积，生成粗糙的波纹状垢层，从而降低了锅炉受热面的传热效率，增加了流体阻力，造成了锅炉的压差不断上升，增大了给水泵的动力消耗。

给水加氧处理（OT）是运用氧化工况。在给水加氧方式下，由于不断向金属表面均匀供氧，使金属表面形成了致密稳定的“双层保护膜”。这是因为在流动的高纯水中添加适量的氧，可提高碳钢的自然腐蚀电位数百毫伏，在金属表面发生极化或使金属的电位达到钝化电位，从而使金属表面保持一层稳定、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，在金属表面生成致密而稳定的保护性氧化膜。

2　给水加氧实施过程

在发电机组投产初期，由于热力系统尚不稳定，不能实施给水加氧。在机组投产稳定后，给水品质良好，全铁稳定，氢电导率小于0.15μS/cm时，可以逐步过渡到加氧处理工艺。

2.1由AVT转换为AVT（O）工况

新机组启动后，汽水品质相对不够稳定，此时进行给水加氧处理，很可能导致热力系统加速腐蚀。对给水加氨和联胺处理，此时系统电位小于零，锅炉启动后一般是进入还原性AVT工况。机组经过相对长期（比如2～3个月以上）的运行时间，这对于给水加氧处理的转换过程甚为重要，待机组进入稳定运行期间后，正式停止加入联胺，使系统由还原性工况AVT逐渐转化为氧化性工况AVT（O），在全挥发性处理期间，通过加氨调节给水PH值在9.0～9.5之间。在热力系统停止加联胺后，在以后机组任何状态下均不得再加入联胺，因为其对加氧后机组金属表面的氧化膜具有破坏作用。

2.2初始加氧阶段

在停止加入联胺后，一般需要一个月以上的过渡时间，保持氧化性AVT（O）工况，以便还原性物质联胺已在热力系统中完全分解。停止加联胺的过渡阶段系统电位一般在～50～0mV左右，如果监测系统氧化～还原电位大于零，此时可以考虑进入OT工况。从AVT（O）工况到OT工况初期，一直保持给水控制PH值在9.0～9.5之间

机组加氧后，给水氢电导率会缓慢升高，因为OT转换过程中，在热力系统或取样管道氧化膜形态和物相改变时，从氧化膜中溶出一些阴离子（主要是Cl—）和极少量低分子有机酸，随着系统加氧转换进程，给水氢电导率会逐渐下降至0.15μS/cm以下。

2.3正常加氧过程

当机组加氧后，一般需要一个月以上的时间，显然这与热力系统设备相隔距离和间隔的热力设备金属比表面积大小有直接关系。当主蒸汽溶解氧达到30μg/L后，说明系统OT转换基本已经平衡，此时需继续维持给水控制PH值在9.0～9.5之间，确保热力汽水系统水质的缓冲性，当给水氢电导率在0.15μS/cm以下且其他水质正常，至少保持给水PH在9.0～9.5运行两天以上，方可将给水PH值降为8.0～9.0之间，目标控制值在8.5左右，至此机组给水加氧处理处于正常状态。

3　给水加氧效果

3.1汽水品质变化

表1显示了该发电公司2号机组实施给水加氧处理后，给水铁含量的变化，加氧后普遍降低至1.0μg/L左右。日常水汽监督结果也表明，在正常加氧工况下，给水铁含量一直维持在1.0μg/L左右。

图1#2 机组实施加氧过程中给水铁含量的变化

图1给出了给水加氧过程中，主蒸汽、再热器、凝结水、给水中含铁量随着PH值的变化。降低pH至8.5～9.0后，各取样点铁含量均维持在较低水平，表明机组已完成加氧工况的转换，给水系统、高加疏水系统已形成良好的保护性氧化膜，这将有效抑制给水系统和疏水系统的流动加速腐蚀现象，减缓锅炉受热面的结垢速率。

根据加氧前后样品截留的铁，可以看出加氧后给水采用0.45μm滤膜截留的悬浮铁或胶体铁含量明显减少。

3.2给水电导率变化

机组给水开始加氧后，省煤器入口给水、主蒸汽、高加疏水各取样点监测到的氢电导率都有所升高，省煤器入口氢电导率最高上升至0.226μS/cm，主蒸汽的氢电导率最高上升至0.210μS/cm，高加疏水氢电导率最高上升至0.150μS/cm。当加氧转换完成后，水汽氢电导率均恢复至正常水平，小于0.10μS/ cm。

3.3受热面结垢速率变化

锅炉受热面的结垢量主要由两部分构成，即自身腐蚀形成氧化膜和给水带入的铁氧化物的沉积。通常情况下，给水采用加氧处理后，最大限度降低炉前系统腐蚀产物的迁移与沉积，水冷壁的结垢速率会降低。表1给出了2号机组加氧后的结垢速率，表2给出了河南省部分同类型机组受热面结垢速率（未加氧），可以看出，给水加氧后结垢速率明显降低。

4　关于过热器氧化皮

随着机组参数和主再热蒸汽温度的提高，大量使用铁素体和奥氏体不锈钢，如T91，TP347H，超级304和HR3C材料。有资料表明540℃以下，奥氏体不锈钢不会产生氧化皮，540℃以上由于蒸汽腐蚀，都会产生氧化皮，由于不锈钢基体与氧化皮的膨胀系数差异大，温度变化过程中，容易脱落氧化皮，因此，540℃以上的高温机组产生氧化皮是必然，关键通过运行控制氧化皮的产生速度并防止脱落，也证明了氧化皮的产生与水处理工况无关。

5　结语

给水加氧处理，能降低汽水系统含铁量，提高汽水品质，锅炉结垢速率降低，延长过滤酸洗周期，降低运行成本。应该通过运行调整等手段，解决过热器氧化皮剥落等问题，尽快在大机组推广应用给水加氧工艺。

［1］黄校春徐洪赵益民等超超临界机组实施给水加氧处理的可行性［J］中国电力，2011，12

［2］朱莉等1000MW超超临界机组给水加氧处理技术的应用［J］上海电力，2009，6.

［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，2014，11

夏荣：1998年毕业于东北电力学院应化系，现就职于中电投江苏分公司。