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1、 2009.10 中国 昆明 2009 年清洁高效燃煤发电技术协作网年会 1 October 2009 2009 Collaboration Network Annual Meeting of Clean and Kunming, China Efficient Coal-fired Power Generation Technology 超临界机组给水加氧处理技术的应用 张雅丽 大唐三门峡发电有限责任公司, 河南 三门峡 472143 Oxygenated Feed-Water Treatmant Technology At The Superctritical Units ZHANG Ya
2、-li Datang Sanmenxia Power Generation Co., Ltd., Henan pro., Sanmenxia 472143, China 摘 要： 大唐三门峡发电有限责任公司#3 机组给水采用还原性全挥发处理方式，由于存在流动加速腐蚀，机组投运不到两年，水冷壁垢量已接近化学清洗标准。改用加氧处理技术后，试验结果与还原性全挥发处理方式相比较，具有锅炉受热面结垢速率低、化学清洗周期短、精处理混床运行周期长、自用水率低以及化学加药量小等优点，提高了机组运行的经济性和安全性。 关键词： 超临界机组 加氧处理 腐蚀 汽水品质 Abstract：The feed-water
3、 all volatile treatment (AVT) was applied to unit 3 in China Datang Sanmenxia Power Plant Co., Ltd. The unit was operated less than two years, the scale quantity of water-wall tubes was close to the limiting values of China Chemical Cleaning Standard, and it was considered that the main cause was du
4、e to flow-accelerated corrosion (FAC). After the feedwater oxygenated treatment (OT) was applied to unit 3, compared the experimental results with the AVT, OT has the advantages of low deposition rate of boiler heating surface, long period of the chemical cleaning, long operation period of mixed bed
5、, low auxiliary water ratio and chemical dosing quantity etc., and the economy and security for the unit operation was obviously improved. Key words：Supercritical units, Feedwater oxygenated treatment, Corrosion, Steam-Water quality 1 前言 大唐三门峡发电有限责任公司#3机组于2006年6月30 日通过 168 试运正式投产，其锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的 HG-19
6、00/25.4-YM4 型超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构 型锅炉。机组自投运以来给水一直采用除氧、加氨、加联氨处理，即还原性全挥发 AVT（R）方式1 ，凝汽器冷却管为不锈钢材质，水汽系统属无铜系统，凝结水 100处理，炉内加药自动控制，化学在线仪表投入率大于 97，准确率大于 98，运行正常。 2008 年三月份3 炉割管检查发现水冷壁向火侧垢量为 187 g/m2，结垢速率达到 107 g/m2a。机组运行不到两年，垢量已接近酸洗标准。 造成锅炉结垢速率高的原因如下：AVT（R）处理所形成的柱状尖晶石结构 （四氧化三铁形态）
7、保护膜在纯水中溶解度较高，对流体的阻力大，产生的冲刷剧烈，即微观形态下的流动加速腐蚀也更剧烈， 使得进入锅炉给水腐蚀产物增加，沉积到锅炉管内进而导致锅炉结垢速率高。如果采用加氧处理（OT）方式，利用给水中溶解氧对金属的钝化作用， 使金属表面形成致密的保护性三氧化二铁保护膜， 该保护膜在纯水中溶解度极低， 而且表面圆润光滑的三氧化二铁晶体可以改善流体阻力，减缓流动腐蚀，2009.10 2 2009 年清洁高效燃煤发电技术协作网年会 中国 昆明 2009 Collaboration Network Annual Meeting of Clean and October 2009 Efficient
8、 Coal-fired Power Generation Technology Kunming, China 降低锅炉结垢速率2 3 。因此决定对3 机采用加氧处理方式。 2 加氧前的准备工作 2.1 3 锅炉进行化学清洗 据DL/T805.12002 火电厂汽水化学导则第1部分：直流锅炉给水加氧处理3.2.4 中规定，锅炉水冷壁管内的结垢量达到 200 g/m2300 g/m2 时，在给水采用加氧处理前宜进行化学清洗4 。由于3 炉垢量已接近 200 g/m2，2009 年 2 月份利用3B 检修机会，对3 炉的省煤器和水冷壁进行化学清洗，除垢率 98.43%，平均腐蚀速率 1.67g/m2
9、h，平均腐蚀总量 16.7g/m2，清洗质量符合DL/T794-2001火力发电厂锅炉化学清洗导则的要求，达到优良标准5 。 2.2 加氧处理设备改造 2.2.1 原#3 机组配备的给水加氧设备的汇流排及相应阀门为不锈钢材质，不符合 GB50030-91氧气站设计规范第 9.0.2 条氧气管道管材的选用规定，要求压力10MPa 的氧气管道应该选用铜合金，遂将汇流排及上面的阀门更换为铜材质产品。 2.2.2 增加加氧自动控制柜。由于氧气气源为 16MPa以上的高压氧气瓶， 运行中氧气的加入量必须随系统的压力和给水流量的变化而变化， 如果单靠人工调整， 不仅工作量大，而且无法保证系统中溶解氧量值稳
10、定地控制在DL/T912-2005超临界火力发电机组水汽质量标准要求的 30g/L150g/L 范围，如果波动过大，将影响炉管内三氧化二铁膜的质量， 达不到加氧处理的目的。 因此增加了一套西安热工研究院有限公司生产的 DY-5-锅炉给水自动加氧装置， 此装置具有同时满足精处理出口和给水泵入口两点自动加氧控制、 水质恶化自动停止加氧、 就地（下位机）和远程（上位机）自动/手动加氧、加氧电磁阀开关状态反馈、远程关闭加氧电磁阀等功能。 2.3 给水加氧管道改造 系统原设计加氧点有四点：精处理混床出口母管一点，除氧器三根下降管各一点，管径为 12。其中精处理混床出口母管加氧管道符合要求， 但是除氧器出
11、口加氧管道在加氧间就分为三根加氧管道，由于气体的可压缩性，加氧管道体积太大， 当加氧点压力波动时， 会使系统氧含量产生相当大的波动，偏离 30g/L150g/L 范围，因此进行如下改造： 在加氧间采用一根加氧管道， 在就地加氧点再分为三根。 改造完毕后， 用氮气进行汇流排和控制柜的耐压和严密性试验，合格后备用。 2.4 在线化学仪表校验 在进行给水加氧处理试验期间，为确保给水品质，在加氧前对水汽系统所有在线仪表进行校验， 保证仪表连续稳定运行，测量准确。3 机水汽监测化学在线仪表配备如下： （1）凝结水泵出口：氢电导率、pH、钠、溶解氧表； （2）除氧器入口：氢电导率、pH、溶解氧表； （3）
12、省煤器入口：氢电导率、溶解氧、硅、pH 表； （4）主蒸汽：氢电导率、溶解氧、硅、钠表； （5）再热蒸汽：氢电导率、钠表； （6）精处理混床出口：电导率、硅、钠表； （7）高加疏水：氢电导率、溶解氧表。 2.5 AVT（R）处理方式水汽品质查定试验 2009 年 4 月 1 日4 月 3 日，#3 炉给水按 AVT（R）处理方式运行：控制低压给水 pH：9.09.3，省煤器入口 pH：9.39.5，联氨含量 3050g/L，进行水汽品质查定试验，重点监测蒸汽、给水、凝结水和精处理出口氢电导率、阴离子以及铁含量，查定结果如下： （1）凝汽器严密无泄漏，凝结水溶解氧小于 30g/L，在合格范围内。
13、 （2）凝结水精处理高速混床氢型方式运行，出水正常，氯离子和钠离子均小于 0.5g/L。 （3）给水氢电导率在 0.07S/cm 左右，接近理论纯水值，给水水质和机组运行情况、材质符合加氧要求。 （4） 蒸汽含铁量正常；给水铁含量平均 5.2g/L；高加疏水铁含量平均 2.6g/L，较高，说明给水和疏水系统存在流动加速腐蚀问题。 （5）给水加氨量约为 1000g/L。 2.6 氧化性全挥发 AVT（O）处理（只加氨，不加联氨）时水汽品质查定试验 4 月 3 日机组给水停止加联氨， 采用 AVT （O） 处理，二级加氨，即控制低压给水 pH：9.09.3，省煤器入口给水 pH：9.39.5；4
14、月 4 日停止给水加氨，只在精处理出口一点加氨， 加大精处理出口加氨量使精处理出口凝结水、 除氧器入口和省煤器入口给水的 pH 控制在 9.39.5。在上述条件下，至 4 月 5 日进行 AVT（O）处理水汽品质查定试验，重点监测蒸汽、给水、凝结水和精处理出口水2009.10 中国 昆明 2009 年清洁高效燃煤发电技术协作网年会 3 氢电导率、阴离子以及水汽系统铁含量，结果如下： （1）蒸汽、凝结水和精处理出口水氢电导率、阴离子、 含铁量基本无变化， 给水和高加疏水含铁量稍许降低，给水平均值为 4.5g/L，高加疏水平均值为 1.7g/L。 October 2009 2009 Collabo
15、ration Network Annual Meeting of Clean and Kunming, China Efficient Coal-fired Power Generation Technology （2）在精处理出口一点加氨，可使整个热力系统 pH值都控制在较高范围， 有利于抑制从精处理出口至除氧器出口碳钢的腐蚀。 （3）虽然改为一点加氨，但省煤器入口的 pH 值仍维持 9.39.5，因此系统加氨量不变，仍约为 1000g/L。 3 3 炉给水加氧（OT）转化试验 3.1 给水加氧处理转化及氧平衡试验 4 月 5 日 9:0010:00 开始向精处理出口和除氧器出口下水管加氧，
16、手动调整加氧量，维持初始加入氧量100g/L300g/L，开始加氧转化过程；4 月 7 日 11:30调整除氧器排气门开度至微开， 少量冒汽； 4月15日11:00关闭#1#3 高压加热器汽侧运行连续排气一次门。 加氧处理转换过程如下： 4 月 5 日 10:00 开始加氧，除氧器入口 1h 有氧，省煤器入口给水 47h 有氧，高加疏水 10 天后（4 月 15 日15:30）有氧，冷再热蒸汽 11 天后（4 月 16 日 9:00）有氧，过热蒸汽 21 天后（4 月 26 日 16:00)有氧。以上取样点氧出现时间与热力系统流程不符的原因是热力系统氧化膜形成消耗氧，取样管同样消耗氧，主蒸汽取样管为327.5 二根（T91）合并，并且取样流量有限，要消耗大量氧， 实际上热力系统氧化膜形成钝化过程比以上时间要短得多。 3.2 给水 pH 调整试验 3.2.1 给水 pH 值按 9.39.5
