超臨界直流鍋爐給水加氧的關(guān)鍵問題

韓美晶

【摘 要】 當(dāng)前超臨界鍋爐結(jié)合不同的給水方式，了解了其基本原理與給水加氧的特點，對于給水加氧的處理技術(shù)的問題上，超臨界鍋爐有效的降低了凝結(jié)水以及在管內(nèi)的腐蝕，增加了其機組運行的效率。本文在針對超臨界直流鍋爐給水加氧的關(guān)鍵問題上進(jìn)行分析與研究，與加氧裝置進(jìn)行改造的必要，在經(jīng)過針對此問題的優(yōu)化改造，對超臨界直流鍋爐給水加氧的處理技術(shù)方面有顯著的提高。

【關(guān)鍵詞】 超臨界直流鍋爐 給水加氧 關(guān)鍵問題

在二十世紀(jì)七十年代德國首先應(yīng)用了鍋爐給水加氧處理，此處理方式的良好性能使它被廣泛應(yīng)用于日本或歐美等國家[1]。隨著現(xiàn)今社會給水加氧技術(shù)的不斷發(fā)展下，在加氧運行技術(shù)在發(fā)電機組中可以正確應(yīng)用，可以大大提升鍋爐清洗周期，鍋爐中結(jié)垢速度也在不斷降低，對于化學(xué)藥品降低了使用率，大大減少了廢物排放和殘留的有害物質(zhì)，起到了環(huán)保作用同時也對于經(jīng)濟運行有益。但對于超臨界鍋爐給水加氧問題還有很多關(guān)鍵問題需要我們值得去研究，例如安全運行方面以及電廠的經(jīng)濟效益。根據(jù)鍋爐給水加氧的原理，對于常規(guī)機組給水的弊端與給水加氧運行時會出現(xiàn)的問題，提出了對于加氧系統(tǒng)以及運行中的關(guān)鍵因素，綜合以上，對于超臨界直流鍋爐給水加氧的研究處理有著重要的意義。

1 給水加氧、氧化

1.1 氧化

在鍋爐給水達(dá)到一定的情況下對于純度的要求下才會進(jìn)行給水加氧處理，鍋爐內(nèi)加入適量的氧，并加入了少量的氨進(jìn)行調(diào)節(jié)，受熱表層的自然腐蝕電位增加，使其金屬表層產(chǎn)生極化從而進(jìn)入鈍化電位區(qū)，金屬表層形成保護(hù)膜，從而阻止腐蝕情況。在對應(yīng)的直流鍋爐給水加氧的方式與處理技術(shù)方面，對爐前存在水流腐蝕的問題都有效的解決了，并且表面波紋狀氧化膜所造成的爐壓差上升的缺陷也因此消除了。

1.2 pH值

在一定的給水加氧時，相對于pH值的上升大幅度提高了金屬的腐蝕電位，進(jìn)入其鈍化電位區(qū)，在水中消耗量減小，腐蝕速度降低，溶解度明顯升高，在pH值增大的同時對于金屬腐蝕明顯降低。所以在給機組進(jìn)行加氧時的運行過程中，要根據(jù)情況在水泵前加入微量的氨，調(diào)節(jié)給水的pH值，否則在此情況下的腐蝕性會根據(jù)給水加氧而加劇。

1.3 給水加氧

在對于超臨界鍋爐來說在水汽循環(huán)系統(tǒng)中所受熱面腐蝕可以說是電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕。水與鋼在20～300 ℃內(nèi)在電化學(xué)反應(yīng)形式中會生成氧化物；溫度在在400℃以上，水蒸氣與鋼會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)腐蝕。與此同時在給水無氧與高pH值的情況下，凝結(jié)水系統(tǒng)受熱面腐蝕會形成活性氧化膜，溶解性很大；水流動條件局部呈現(xiàn)惡化時，溶解出的鐵就會轉(zhuǎn)變?yōu)榍治g性腐蝕，反而加速了腐蝕速度。結(jié)合以上觀點，可以針對給水加氧的的特點以及反應(yīng)因素，以此來設(shè)計除可以控制加氧量的加氧設(shè)備，加氧設(shè)備包括了加氧匯排流與加氧控制柜、加氧管道、閥門等等。

1.4 給水加氧關(guān)鍵點

直流鍋爐給水加氧的過程中，對于氧氣的控制是尤為重要的，要重點監(jiān)測氧氣調(diào)節(jié)閥的開關(guān)與釋放氧氣的度，此檢測設(shè)備可以防止使用調(diào)節(jié)閥放水時的微調(diào)節(jié)作用失效，避免出現(xiàn)加氧量的波動。對于已經(jīng)運行多年的機組，應(yīng)檢查其內(nèi)部結(jié)垢情況，檢測管內(nèi)結(jié)垢量不應(yīng)大于250g/m2，否則，在爐前給水系統(tǒng)中應(yīng)先使用化學(xué)清洗，之后才可以轉(zhuǎn)換為給水加氧處理。同時對于加氧的微控設(shè)施也應(yīng)微開或者定期開啟。

1.5 直流鍋爐給水加氧的處理條件

超臨界直流鍋爐給水加氧的處理條件主要分為以下幾點：（1）給水水質(zhì)保證其純度；（2）采用微開或者定期開啟除氧器以及排氣門；（3）定期檢查再熱器和過熱器高溫氧化層；（4）運行周期長的機組根據(jù)其結(jié)垢情況進(jìn)行化學(xué)清洗；（5）確保直流鍋爐給水品質(zhì)的重要手段是精處理；（6）防止凝結(jié)水進(jìn)入空氣；（7）對于新機組滿足加氧要求時，盡早轉(zhuǎn)換給水加氧處理。

2 給水溶解氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)

在一定情況下給水加氧量，給水流量與給水溶解氧時的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為非線性。反而伴隨著給水量的慢慢增大，其中質(zhì)量分?jǐn)?shù)在給水溶解氧中在慢慢減小[2]。每當(dāng)給水流量增大時，加氧系統(tǒng)可以相對應(yīng)的提升其加氧量，從中可以保證其鈍化電位低于碳鋼的腐蝕電位，減少金屬腐蝕；在熱力系統(tǒng)下的銅合金的腐蝕速度快速加大的原因是因為溶氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加。因此避免使用銅合金在加氧處理機組的各管道中，同時也避免了銅沉積。對于給水加氧中腐蝕問題得到了有效的解決。

在超臨界直流鍋爐的給水加氧中，線性關(guān)系存在于碳鋼腐蝕產(chǎn)物的溶出速度與電導(dǎo)率中，存在于水中的雜質(zhì)特別是氯離子在一定程度上妨礙了磁性氧化鐵保護(hù)膜的正常生成。而隨著給水電導(dǎo)率的逐漸增加，其中鋼鈍化所需要的pH值也逐漸增大，對其腐蝕速度也有顯著的效果。必須是使用高純度的給水才能進(jìn)行加氧處理，否則會出現(xiàn)電導(dǎo)率有很大的偏差，因此給水加氧中電導(dǎo)率也是不能忽視的。

3 加氧技術(shù)

3.1 加氧要點

給水加氧在實施處理時，應(yīng)保證其給水氫電導(dǎo)率不超過0.10μs/cm，同時爐水氫電導(dǎo)率要小于1.0μs/cm。對于各設(shè)備的處理都要進(jìn)行精細(xì)的操作，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格監(jiān)控，個點水質(zhì)的變化要加強監(jiān)測，保證其系統(tǒng)的嚴(yán)密性。當(dāng)鍋爐內(nèi)的水質(zhì)已經(jīng)確定了消除腐蝕風(fēng)險與可能發(fā)生的意外風(fēng)險，才可以對給水系統(tǒng)注入氧。

3.2 加氧所應(yīng)注意的事項

（1）加氧處理時給水的品質(zhì)尤為重要重要，發(fā)現(xiàn)問題時就應(yīng)立刻采取措施，找出其原因，來恢復(fù)水的正常品質(zhì)。（2）給水加氧的過程中使用輸水管道中含有鎢、鈷、鉻等材料的調(diào)節(jié)閥選擇性腐蝕在此材料中容易發(fā)生，所以我們要定期維護(hù)對于部件有腐蝕性選擇的材料。以免造成水質(zhì)污染或者閥門出現(xiàn)卡澀等情況，對于相關(guān)設(shè)備要進(jìn)行定期維護(hù)，確保運行時沒有缺陷。（3）在造成系統(tǒng)滲入空氣的原因是由于凝結(jié)水系統(tǒng)的不嚴(yán)密，滲入后會產(chǎn)生不凝結(jié)氣體超標(biāo)，適時微開除氧器排氣門必須根據(jù)其化驗結(jié)果。保證凝結(jié)水的嚴(yán)密性。并且合理的控制除氧器排氣門的開度。

4 效果評價

（1）汽水系統(tǒng)改善明顯。在采用了給水加氧處理技術(shù)下，明顯改善系統(tǒng)汽水指標(biāo)，相比較AVT方式汽水的各項指標(biāo)都有顯著的改善。而自從投入自動加氧后，汽水系統(tǒng)指標(biāo)得到了進(jìn)一步的改善。（2）運行壓差。改變處理方式后，尤其是進(jìn)入自動方式運行下，鍋爐運行時的壓差不僅沒有升高，反而隨著運行的持續(xù)時間的加長而不斷地降低。鍋爐在經(jīng)過給水加氧處理后，金屬表面呈現(xiàn)出的大顆粒、摩擦力大的Fe3O4氧化層轉(zhuǎn)換為表面平整、沒有大顆粒的Fe2O3氧化層，對于鍋爐運行時的壓力減小，機組效率逐漸增高。（3）結(jié)垢速率。鍋爐在經(jīng)過給水加氧處理后，金屬表層形成光滑的氧化膜，其中含有汽水系統(tǒng)中的鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)在降低，在經(jīng)過受熱面的鐵氧化物的沉積速率降低，一般情況下結(jié)垢速率可以降低為80%[3]。（4）成本降低。按照以往的酸洗周期每十年進(jìn)行三次的酸洗而每次酸洗的費用在大約150萬元來計算，而在采用了加氧方式運行的機組在十年內(nèi)是不需要進(jìn)行酸洗的，從這方面來看相當(dāng)于每年每臺機組既省了大約四十五萬元的成本費用。按照以往運行時加入的氨的使用，也在大幅度降低，自動加氧系統(tǒng)正常運行下可以在每臺機組中每月節(jié)省了聯(lián)氨三十桶，人民幣約為1.5萬元，按此結(jié)果計算每年每臺至少可以節(jié)省十八萬元人民幣。（5）精處理運行周期。當(dāng)采用給水加氧運行時，汽水系統(tǒng)加氨情況降低，凝結(jié)水保持活性處理時間延長，在此情況下運行周期也在增長，反而精處理裝置的再生次數(shù)明顯的降低，對于化學(xué)制水系統(tǒng)藥劑的用量的逐漸減小，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)也在減少，對于排污量降低，有利于當(dāng)今環(huán)境的保護(hù)。對于機組來說整體的經(jīng)濟性與安全性都得到了很大的提升。（6）人員工作運行強度降低。由于在給水加氧的精處理運行中只有一位值班員在輔控室，所要監(jiān)控內(nèi)容強度大，還要對于系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)操作，而改造后的溶氧指標(biāo)經(jīng)常超標(biāo)問題得到了解決，同時工作人員工作效率大大提高。

5 結(jié)語

直流鍋爐通過給水加氧處理后，鍋爐內(nèi)結(jié)垢速率水平有明顯下降，通用汽輪機沉積率也有明顯下降，明顯提高了機組運行的效率。在實際運行時，只有把握關(guān)鍵的重點要點，并加以結(jié)合利用其經(jīng)驗，才能獲得具有實用性和經(jīng)濟性兩者合一的滿意效果。

參考文獻(xiàn)：

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