电站锅炉给水化学工况

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1、电站锅炉给水化学工况的选择与转换,马双忱,1,给水处理的作用 抑制给水系统金属的一般性腐蚀和FAC (流动加速腐蚀, flow-accelerated corrosion，指在特定的条件下，碳钢在高流速水中发生的快速腐蚀)； 减少随给水带入锅炉的腐蚀产物和其他杂质； 防止因减温水引起混合式过热器、再热器和汽轮机积盐。,2,“腐蚀创削”(caustic gouging),3,给水水化学工况的选择 火电厂的运行实践表明，腐蚀、磨蚀等对设备的可靠性及运行寿命有巨大的影响，而控制腐蚀、沉积以及其他炉前部分、锅炉、汽轮机和凝结水管路中引起故障的因素方面，系统化学（Cycle Chemistry）起到关键

2、作用。 成功的系统化学必须满足下列两个基本要求： a.使受热的及不受热的锅炉表面上发生的腐蚀都尽量地小。 b.尽量减少对传热面上固形物的沉积。,4,为了达到减少锅炉设备在各种条件下的腐蚀和结垢，以及蒸汽通流部位的积盐的目的，通常对汽水品质进行某些规定，并向给水和炉水中添加少量的化学药品，维持其在一定工况下运行。 对于火力发电机组，合理地组织水化学工况是控制机组水汽系统腐蚀，保证机组安全、经济运行的一项重要工作。 (比如30万千瓦机组一次化学清洗费用大约800万元） 目前，国内外超高压及以上锅炉采用的给水或炉水处理方式多种，这些处理方式都有其适用范围、适用条件、优点与不足，要根据具体情况加以选择

3、,5,给水 水化学工况,全挥发处理(AVT),还原性全挥发处理AVT(R),氧化性全挥发处理AVT(O),加氧处理（OT),中性水处理（NWT),联合水处理（CWT),汽包锅炉(drum boiler)和直流(once-through)锅炉给水处理方式,6,图1 25时Fe-H2O体系,图2 200时Fe-H2O体系,A,B,C,给水水化学的电化学原理,7,A点附近为AVT处理控制区域; B点附近为NWT处理控制区域; C点附近为CWT处理控制区域。,碳钢在高温条件下的腐蚀倾向图,8,由前述分析可知，给水处理有AVT（R）、AVT（O）和OT 三种方式。 鼓励根据机组的 材料特性； 炉型； 给

4、水纯度； 运行状况等； 选择合适的给水处理方式，并制订运行控制规范。,9,不同给水处理方式的比较 AVT（R） 对于有铜系统的机组，兼顾了抑制铜、铁腐蚀的作用； 对于无铜系统的机组，通过提高给水的pH 值抑制铁腐蚀； 采用AVT（R）时，个别机组在给水和湿蒸汽系统容易发生FAC,更换材料或改变给水处理方式可以消除或减轻FAC。 AVT（O） 对于无铜系统的机组，采用AVT（O）后通常给水的含铁量会有所降低，省煤器和水冷壁管的结垢速率相应降低。 OT 采用OT有多方面优点。但是OT 对水质要求严格，对于没有凝结水精处理设备或凝结水精处理运行不正常的机组，给水的氢电导率难以达到小于0.15S/cm

5、 的要求，不宜采用OT。,10,1、根据水汽系统的材质来选择给水处理方式。 除凝汽器外，水汽系统不含铜合金材料，首选AVT(O) ；如果有凝结水精处理设备并正常运行，最好通过试验后采用OT。 除凝汽器外，水汽系统含铜合金材料，首选AVT(R) ；也可通过试验，确认给水的含铜量不超标后采用AVT(O) 。 2、根据给水水质选择不同的处理方式 AVT(R) 、AVT(O) 和OT三种给水处理对水的纯度要求不同，可根据图来选择给水处理方式。,11,根据给水氢电导率选择处理方式,(1)根据机组的运行状况选择不同的处理方式，如果机组因负荷需求经常启停，或机组本身不能长期稳定运行，最好选择AVT(R) 。

6、 (2) 采用目前的给水处理方式，机组无腐蚀问题，可按此方式继续运行。 (3) 如果采用目前的给水处理方式，机组存在腐蚀问题，应通过图2-18 所示的流程选择其他给水处理方式，选择步骤如下： 1）当机组为无铜系统时，应优先选用AVT（O）方式；如果给水氢电导率小于0.15S/cm，且精处理系统运行正常，宜转为OT 方式，否则按原处理方式继续运行； 2）当机组为有铜系统时，应采用AVT（R）方式，并进行优化；如果给水氢电导率小于0.15S/cm，且精处理系统运行正常，还可以进行加氧试验，确定水汽系统的含铜量合格后转为OT 方式，否则按原处理方式继续运行。,12,NCEPU,13,还原性全挥发处理

7、AVT（R）一般用于采用铁铜混合材质水汽系统的机组。 当含铜机组采用 AVT（R）方式运行时，通常加氨控制给水pH在8.89.3，并在给水加热器上游加入还原剂联氨，使凝结水泵出口处的溶解氧量小于5ppb,控制水的ORP处于-350-300mv。 ORP通常在除氧器入口处的给水中监测（不在省煤器入口）。,14,AVT（R）是给水加氨和联氨的处理方式，通常ORP200mV,DL/T 805火电厂汽水化学导则第4 部分：锅炉给水处理,15,AVT（O）是给水只加氨而不加除氧剂的处理，通常ORP 在0+80mV,16,超临界机组给水质量标准,17,几个国家采用AVT处理的给水质量标准,18,19,20

8、,挥发性处理AVT的优点在于炉水的含盐量可以很低,可保证过热蒸汽的品质, 防止锅炉、汽机因盐类的存在引起的各种腐蚀, 不存在磷酸加药处理时可能出现的磷酸盐“隐藏”现象。 但也存在不少缺陷。,21,NCEPU,22,加氧水工况OT的适用,加氧水工况最初只能用于全铁系合金的直流炉，后又扩大到凝汽器和低压加热器是铜合金的直流锅炉（85%），目前已应用于水质优良的汽包锅炉（5%）。 加用气态或加过氧化氢的运行结果几乎没有什么差别，某些比较实验表明，加过氧化氢比加氧好，从过氧化氢分解出来的气态氧更具活性，铁被过氧化氢氧化的反应在几秒中内就可发生，而直接加氧时，氧化反应需几分钟。过氧化氢在分解时不仅形成氧

9、，还形成OH-，有利于在铁表面形成保护性磁性氧化膜。 但使用气态氧简单、安全，可由压力气瓶提供。加O2时，氧和钢直接作用生成氧化膜。而加H2O2时，首先是生成络离子Fe(O2H)2+，目前，加氧水工况普遍使用O2 气瓶（15MPa、40L ）。,NCEPU,23,AVT（O），NWT，CWT，这三种氧化性水化学方式一般只在直流炉机组中采用。看来这是由于汽包炉一般不设置价格较贵的凝结水处理装置，而这类水化学运行方式为了保证水质纯度必须有凝结水处理的缘故。在汽包锅炉，如果给水水质能满足一定要求，采用OT代替AVT(R)也是可行的。 德国采用的主要参数范围是：给水中氧浓度的变化是从30300ug/L

10、，而pH为79.3。俄罗斯的222台超临界机组中，172台是按氧化性水化学方式运行的（50%按NWT，50%按CWT）。 氧化性水化学方式的最主要的要求是：给水水质纯度必须满足电导率为0.10.2uS /cm。,应用加氧技术的前提,系统配置凝结水精处理设备 系统中除凝汽器外无铜合金材料的设备,加氧系统,AVT转换为CWT,CWT必要条件的确定 机组的给水处理方式由全挥发处理方式要转换为加氧处理方式时，应具备以下条件： 凝结水有100%的精处理装置，且运行正常； 机组正常运行中给水的氢电导率0.15s/cm； 化学仪表达到加氧工艺所要求的分析能力； 加氧装置已安装，并已完成调试； 必要的准备工作

11、已就绪。,转换前的准备工作,事先对机组情况进行全面的调查,调查内容包括:机组系统材料、设计、化学运行情况、锅炉管的结垢量、化学仪表分析能力等, 以便根据调查结果做出必要的调整。 热力系统材料的调查 热力系统中各个部位所使用的材料情况直接影响着机组能否转换到加氧处理方式和转换后的运行控制条件。调查所涉及的部件包括锅炉水系统的“四管”、汽轮机、高低压加热器等设备部件的材料和状态以及有关部件阀座的材料和状态，将调查结果建立档案。,加氧系统的设计、安装及调试,一般情况下，应选择适宜的氧气储存设备（14.7MPa、40L氧气瓶)或其它大容积的储存设备、加氧的控制设备及氧气的输送管线等。加氧控制设备主要由

12、转子流量计、流量控制阀（流量不随出口压力的变化而变化）、减压阀、安全阀、压力表及各个管线的截止阀、逆止阀等组成。氧气的储存量以满足机组在高负荷工况下正常运行7天为宜。 加氧系统的安装要考虑操作和维修方便的原则。氧气储存设备应安装在防火和便于更换氧气瓶的地方；加氧的控制设备应尽量安装在运行人员操作方便的地方，如化学加药设备附近或汽水化验站。加氧系统的调试包括系统密封性检查、加氧流量的控制等内容。,给水加氨系统,为了满足给水联合处理方式下对氨量的要求，需要加氨设备能够保证给水pH在8.09.5的范围调节。加氨量的控制宜采用自动计量装置（一般控制给水的直接测量电导在0.81.2s/cm的范围内）。

13、汽水取样系统、检测系统的改进 对机组原有的取样系统进行检查和改进。包括改进和增加现有取样点及其管路、溶氧表、电导表。高、低压加热器疏水应加设取样器。只有对取样系统进行全面的检查和必要的改进，才能为整个转换过程和转换完成后的正常运行提供必须的监测能力和保证整个转换过程的顺利进行。,转换前的汽水品质查定,在实施转换前，应对整个系统取样点的水质情况进行全面的查定并作好记录，以便确定水质条件能否满足转换的条件，并建立基础数据，用于评定加氧处理效果。 在进行给水加氧处理试验期间，使用便携溶解氧测量仪测定各水汽取样点的溶解氧并与在线溶解氧表相比较; 使用便携电导率测量仪测定各水汽取样点的电导率或氢电导率并

14、与在线电导率表相比较； 在线硅表、钠表、pH表使用常规方法进行校验； 水汽系统中铁、铜含量用石墨炉+原子吸收分光光度计测定，水样中阴离子Cl-、SO42-、PO43-和有机酸根HCOO-、H3CCOO-采用离子色谱仪测定。,锅炉受热面垢量的检查及锅炉化学清洗的确定,通常，当改变水化学工况时应考虑对锅炉进行酸洗。在实施转换前，应利用检修机会对锅炉各受热面沉积物量、沉积物状态进行全面的检查，以确定在转换前是否对其进行酸洗。 若系统为全铁系统且没有遭受污染，受热面沉积物量小于200g/m2的情况下可以暂不进行酸洗。若系统为有铜系统，为了防止在转换过程中氧化膜中的氧化铜随蒸汽进入汽轮机高压段沉积，降低

15、汽轮机的效率。建议在实施CWT转换前应先进行酸洗，除去热力系统中的铜沉积物。,实施转换,转换工况的条件 在确定将机组转化为CWT方式之前，应至少提前一个月停止联氨的加入。在停加联氨期间，应加强对给水溶解氧和铁的监测。经验证明，停止加联氨的时间越长，转换过程所用的时间越短。 转换前的水质达到稳定，给水的氢电导率0.15s/cm，给水的pH在9.09.5的范围。系统工况具备上述条件后即可实施转换工作。,转换过程及监控,加氧点的选择 加氧的部位有两个：可根据实际情况选择凝结水精处理设备出口或给水泵的吸入侧。 当机组为无铜系统时（凝汽器管除外），加氧点可先选择凝结水精处理出口，待低压给水系统转换完成后

16、加氧点再选择给水泵的吸入侧进行加氧，以完成高压给水系统及锅炉受热面的转换。也可以在上述两点同时向系统中加氧。这样可在低压和高压给水系统中同时进行转换，缩短转换时间。 当系统为有铜系统时，即低压加热器为铜合金管时，应选择给水泵的吸入侧进行加氧。同时，应经过专门的调整试验，选择适宜的pH和氧含量的控制范围。,实施转换及加氧量的控制,加氧初始阶段，一般控制凝结水或给水氧含量在150300g/L左右。同时监测各取样点水样的氢电导率的变化。在此阶段，在氧的作用下给水系统的金属氧化膜的形态和结构产生变化，同时发生氢电导率、铁和铜含量升高的现象。如果给水和蒸汽的氢电导率升高，但未超过0.2s/cm，而且凝结水的氢电导率并不随之变化，则可保持给水氧含量在300g/L左右。,在给水系统的转换完成后，调整加氧量在30g/L150g/L，监测主蒸汽和再热蒸汽的含氧量，继续对高低压加热器的汽侧进行钝化。此过程中需要微开或关闭加热器的排汽门，并监测疏水的含氧量直到剩余氧量大于30g/L为止。 对于低压加热器为铜合金的系统而言，转