崔紹波，孫偉，馬偉

（華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522）

鄒縣電廠＃7機組給水加氧處理應用分析

崔紹波，孫偉，馬偉

（華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522）

以華電國際鄒縣發(fā)電廠＃7機組為例，對給水采用全揮發(fā)處理和加氧處理情況進行跟蹤對比，通過水汽品質、水冷壁沉積量及給水系統(tǒng)壓降等變化，說明超超臨界直流爐機組給水加氧處理是更安全、經(jīng)濟的運行方式。

1000MW機組；超超臨界機組；加氧處理；給水

0 引言

華電國際鄒縣發(fā)電廠（以下簡稱鄒縣電廠）四期工程＃7，＃8機組為1000MW燃煤汽輪發(fā)電機組，分別于2006年12月和2007年7月投運。鍋爐為超超臨界變壓直流爐，采用單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、全懸吊結構Π形布置。汽輪機為一次中間再熱、單軸四缸四排汽、沖動凝汽式，中、低壓缸均雙流反向布置。給水系統(tǒng)配置2臺汽動給水泵，1臺電動給水泵備用。高壓加熱器為雙列三級式。

該工程為引進技術國產化項目，給水處理方式設計為啟動時還原性全揮發(fā)處理（AVT（R）），正常運行時加氧處理（OT）。在投產初期，由于OT在國內還屬起步階段，為慎重起見，機組正常運行后沒有直接采用OT，而是沿用AVT（R）。隨著國內超超臨界機組的發(fā)展，為對比OT的應用效果，鄒縣電廠于2009年在＃7機組開展了OT試驗。

1 加氧處理理論基礎

1.1 AVT（R）方式下氧化膜的特點

根據(jù)氧化膜生成機制，電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)的腐蝕又可分為電化學反應和化學反應。水與碳鋼反應生成氧化膜的機制依據(jù)溫度條件有所不同：從常溫到300℃范圍內，水與碳鋼通過電化學反應生成氧化膜；在400℃以上，蒸汽與碳鋼通過化學反應生成氧化膜。

由于在低溫條件下水作為氧化劑沒有能量使Fe2+氧化為Fe3+并最終轉化為具有保護作用的氧化膜覆蓋層，氧化膜處于活性狀態(tài)。Fe3O4的溶解度大約在150℃時最大，提高溶液的pH值有利于降低氫氧化亞鐵的溶解度。

在凝結水系統(tǒng)、低壓加熱器和第1級高壓加熱器入口的水溫和化學介質條件下，當局部水流動條件惡化時，鐵的溶解會轉變?yōu)榍治g性腐蝕，即會發(fā)生流動加速腐蝕（FAC）。

在300～400℃高溫區(qū)，水分子具有能量使Fe2+氧化為Fe3+，因此在省煤器的出口段到水冷壁的金屬表面形成了內層薄而致密、外層也較為致密的Fe3O4氧化膜。此溫度區(qū)是化學反應與電化學反應混合區(qū)或過渡區(qū)，隨著溫度升高，氧化膜生成的反應逐漸由電化學反應轉為以化學反應為主。

綜上所述，除高溫段外，中、低溫段的金屬氧化膜是不夠致密的，其Fe3O4的溶解度較高，即使熱力系統(tǒng)的水質接近理論純度，或通過提高pH值盡量降低氫氧化亞鐵的溶解度，但因聯(lián)氨處理條件下形成的雙層Fe3O4氧化膜由致密的內伸Fe3O4層和多孔、疏松的Fe3O4外延層構成，疏松的Fe3O4外延層不耐水流沖擊，給水系統(tǒng)會發(fā)生局部流動加速腐蝕。同時，給水系統(tǒng)氧化膜釋放出的微量鐵離子會造成給水含鐵量高，并使下游熱力設備發(fā)生氧化鐵污堵和沉積。

由于鐵氧化物不斷在熱負荷高的部位沉積，在水流作用下生成了表面粗糙的波紋狀垢層，該類垢層除降低鍋爐受熱面的傳熱效率外，還增加了流體阻力，造成鍋爐壓差不斷上升。

1.2 給水氧化處理的原理

在OT方式下，由于不斷向金屬表面均勻地供氧，將外層Fe3O4間隙及表面覆蓋上Fe2O3，使金屬表面形成了致密穩(wěn)定的雙層保護膜，改變了外層Fe3O4層空隙率高、溶解度高，不耐流動加速腐蝕的性質。這是因為，在流動的高純水中添加適量氧可提高碳鋼的自然腐蝕電位數(shù)百毫伏，使金屬表面發(fā)生極化或使金屬的電位達到鈍化電位，在金屬表面生成致密而穩(wěn)定的保護性氧化膜。直流爐應用OT技術，在金屬表面形成了致密光滑的氧化膜，不但很好地解決了爐前系統(tǒng)存在的水流加速腐蝕問題，還消除了水冷壁管內表面波紋狀氧化膜造成的鍋爐壓差上升的缺陷。兩種處理方式下氧化膜狀態(tài)如圖1所示。

圖1 兩種處理方式下氧化膜狀態(tài)

2 加氧處理條件

加氧處理必須在水質很純的條件下進行。直流爐OT時，只需考慮給水含氧量和給水含鐵量的關系，嚴格控制給水的電導率即可。DL／T 805.1—2002《火電廠汽水化學導則 第1部分：直流鍋爐給水加氧處理》規(guī)定條件：（1）給水氫電導率應小于0.15μS／cm；（2）凝結水系統(tǒng)應配置全流量精處理設備；（3）除凝汽器管外汽水循環(huán)系統(tǒng)各設備均應為鋼制元件；（4）鍋爐水冷壁管結垢量達到200～300 g／m2時，宜先進行化學清洗。

因此，為了解＃7機組運行狀況，從2009年12月開始進行了10個月水汽品質跟蹤試驗分析，摸清了AVT（R）和弱氧化性處理（AVT（O））方式下水汽品質變化的規(guī)律。通過對給水、凝結水、主蒸汽等氫電導率、陰離子以及高速混床出水指標的分析，發(fā)現(xiàn)＃7機組具備了OT條件。水質分析情況如下。

（1）水汽系統(tǒng)的給水、蒸汽氫電導率指標良好，均小于0.15μS／cm；但也有少量雜質，主要是氯離子與硫酸根離子。

（2）精處理混床處于氨型運行，各臺混床出水氫電導率在0.08μS／cm以下。凝汽器嚴密性良好，基本無冷卻水滲漏；凝結水氫電導率正常運行中小于0.15μS／cm；有少量有機酸及Cl-滲漏。

另外，2010年1月＃7機組小修時水冷壁向火側結垢量為147.70 g／m2，不需要進行化學清洗。

3 加氧處理過程

試驗發(fā)現(xiàn)，＃7機組已具備了加氧處理條件，2010年10月組織實施了加氧處理操作。

（1）20日16：30開始向凝結水側加氧，初始給水氧的質量濃度為100μg／L左右。

（2）約2.5 h后除氧器入口監(jiān)測到氧，低壓給水系統(tǒng)很快被鈍化。

（3）21日10：05開始向除氧器出口加氧，24 h后省煤器入口監(jiān)測到氧，高壓加熱器、給水系統(tǒng)氧化膜轉換完成。

（4）在省煤器入口監(jiān)測到氧（91μg／L）的同時，主蒸汽、高壓加熱器疏水也監(jiān)測到氧（15μg／L）。

（5）23日00：00主蒸汽氧的質量濃度達到30 μg／L，此后一直比省煤器入口氧的質量濃度低50 μg／L，1周后逐漸降至20μg／L左右。

（6）23日15：30關閉高壓加熱器至除氧器六路連續(xù)排汽門。主蒸汽與高壓加熱器疏水基本同時測到氧，且含量比較接近，說明高壓加熱器疏水系統(tǒng)氧化膜基本不用轉換或轉換較快。

（7）給水pH值由9.2～9.4逐漸調小至8.6～9.0。給水氧的質量濃度為40～60μg／L，每天消耗氧氣約1.5瓶。

4 加氧處理效果分析

加氧處理后對水汽系統(tǒng)鐵離子進行了長期跟蹤分析。發(fā)現(xiàn)給水、高壓加熱器疏水等鐵離子含量均比AVT（R）時降低，且波動幅度也變小。

（1）給水鐵的質量濃度由加氧前的10μg／L以上降低至5μg／L左右，銅的質量濃度基本維持在2μg／L以下。

（2）主蒸汽鐵的質量濃度也降低至5μg／L以下。另外，高壓加熱器疏水鐵的質量濃度由加氧前的5～8μg／L降低至5μg／L以下，高壓加熱器疏水銅的質量濃度基本維持在2μg／L以下。

（3）＃7，＃8機組水冷壁管向火側結垢量與沉積率變化。＃7機組首次割管是運行14個月后，結垢量為132.86 g／m2，＃8機組首次割管是運行22個月后，結垢量為122.53 g／m2，說明＃7機組投產初期水冷壁管表面狀況不如＃8機組。但在后面割管檢查中發(fā)現(xiàn)，＃7機組結垢量和沉積速率明顯下降，而且＃8機組結垢量已經(jīng)達到了化學清洗標準。＃7，＃8機組水冷壁管向火側結垢量與沉積率比較見表1。

（4）＃7，＃8機組給水泵出口至啟動分離器壓差比較。給水系統(tǒng)壓降可以說明水冷壁管與省煤器管內有阻力，由于直流鍋爐水冷壁管內徑小，若管內有雜質沉積，壓降會明顯增加。2013年＃7，＃8機組滿負荷運行時，給水系統(tǒng)各點壓力、壓降平均值見表2。＃7機組給水泵出口壓力比＃8機組低0.731MPa，＃7機組省煤器至分離器壓降比＃8機組低0.726MPa，說明＃7機組水冷壁系統(tǒng)沉積量少，且光滑致密。

表1＃7，＃8機組水冷壁管向火側結垢量與沉積率比較

（5）＃8機組鍋爐化學清洗后未加氧處理壓差變化。2014年初，＃8機組根據(jù)水冷壁結垢量情況，對鍋爐水冷壁、省煤器及高壓加熱器系統(tǒng)進行了化學清洗。清洗后只采用了AVT（O）方式，運行2個月滿負荷下給水系統(tǒng)壓差變化情況如圖2所示。省煤器至分離器壓降由0.950MPa升高至1.410MPa，上升速度比較快。因此，＃8機組應盡快采用OT方式運行。

圖1＃8機組鍋爐化學清洗AVT（O）方式壓差變化（2014年）

（6）＃7，＃8機組高壓加熱器疏水門阻塞情況。加氧處理后給水系統(tǒng)金屬表面的氧化膜細膩、緊密，大大減小了給水系統(tǒng)的流動加速腐蝕，減少了給水系統(tǒng)鐵的質量濃度。＃7機組高壓加熱器疏水門被氧化鐵粉末堵塞現(xiàn)象減緩，比＃8機組清理次數(shù)減少一半。

5 結束語

綜上所述，相同類型機組在滿足采用OT處理條件時，采用該方式運行，可降低給水系統(tǒng)流動加速腐蝕，減少熱力系統(tǒng)受熱面內管壁中鐵氧化物的沉積量，從而提高鍋爐受熱面的熱效率。

［1］DL／T 805.1—2002火電廠汽水化學導則第1部分：直流鍋爐給水加氧處理導則［S］.

［2］陳裕忠，黃萬啟.1 000MW超超臨界機組給水加氧三年實踐效果分析與評價［C］／／中國電廠化學專業(yè)委員會2013年年會暨學術研討會論文集.長沙：中國電機工程學會火電分會電廠化學專業(yè)委員，2013.

［3］李志剛，陳戎.火電廠鍋爐給水加氧處理技術的研究［J］.中國電力，2004，37（11）：47-52.

（本文責編：白銀雷）

TK 223.5

：B

：1674-1951（2015）04-0052-03

崔紹波（1975—），男，山東萊蕪人，高級工程師，從事火力發(fā)電廠化學技術監(jiān)督研究和管理等方面的工作（E-mail：9479225＠163.com）。

2014-09-18；

2015-01-19

孫偉（1966—），男，山東濟寧人，技師，從事火力發(fā)電廠化學運行和技術監(jiān)督管理等方面的工作。

馬偉（1972—），男，山東濟寧人，技師，從事火力發(fā)電廠化學運行和監(jiān)督等方面的工作。