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1、Company Logo 超（超）临界机组锅炉给水及疏水超（超）临界机组锅炉给水及疏水 加氧技术加氧技术 浙江浙能能源技术有限公司浙江浙能能源技术有限公司 （浙能技术中心）（浙能技术中心） 二二一二年四月一二年四月 Company Logo 目录目录 技术背景技术背景 加氧技术原理加氧技术原理 加氧系统介绍加氧系统介绍 加氧运行控制加氧运行控制 加氧处理的效果加氧处理的效果 加氧注意事项加氧注意事项 Company Logo 技术背景技术背景 Company Logo 背景背景1 机组检修检查发现高压缸后几级叶片呈现红棕色，铁垢较厚，这表明机机组检修检查发现高压缸后几级叶片呈现红棕色，铁垢较厚
2、，这表明机组水汽系统清洁度较差，胶体铁含量高，这也是给水疏水系统组水汽系统清洁度较差，胶体铁含量高，这也是给水疏水系统FAC现象现象的重要特征之一。的重要特征之一。 图为某电厂高压缸叶片上明显的氧化铁垢层图为某电厂高压缸叶片上明显的氧化铁垢层 （左，整体；右，叶片）（左，整体；右，叶片） Company Logo 背景背景2 省煤器管内壁有明显的沙丘状氧化铁垢沉积，这一方面显示省煤器垢量省煤器管内壁有明显的沙丘状氧化铁垢沉积，这一方面显示省煤器垢量居高不下，另一方面也表明给水系统铁含量很高，导致在此热负荷条件居高不下，另一方面也表明给水系统铁含量很高，导致在此热负荷条件下发生极其明显的沉积。下
3、发生极其明显的沉积。 图为某电厂机组图为某电厂机组省煤器宏观形貌省煤器宏观形貌 Company Logo 背景背景3 4机组机组1高加正常疏水阀开度在高加正常疏水阀开度在2011年年3-4月内持续上升，最高达到月内持续上升，最高达到90%，接近全开，清理后不久又会堵塞，现场取样后，经分析发现堵塞，接近全开，清理后不久又会堵塞，现场取样后，经分析发现堵塞物为磁性四氧化三铁。物为磁性四氧化三铁。 图为乐清电厂图为乐清电厂#4机组机组#1高加疏水调节阀解体后的堵塞情况高加疏水调节阀解体后的堵塞情况 Company Logo FAC问题问题 超超( (超超) )临界机组给水采用全挥发处理临界机组给水采
4、用全挥发处理(AVT)(AVT)工况运行，受热工况运行，受热面材质表面氧化膜的表面形态疏松使给水系统水流加速腐蚀面材质表面氧化膜的表面形态疏松使给水系统水流加速腐蚀(FAC)(FAC)严重，水汽系统的整体严重，水汽系统的整体FeFe含量高，导致以下问题：含量高，导致以下问题： 水汽清洁度较差；水汽清洁度较差； 孔阀堵塞；孔阀堵塞； 结垢部位提前；结垢部位提前； 炉管结垢速率高；炉管结垢速率高； 高压加热器和锅炉压差大且上升速度快；高压加热器和锅炉压差大且上升速度快； 锅炉化学清洗周期短；锅炉化学清洗周期短； 氧化铁垢在汽轮机高压缸的沉积量大。氧化铁垢在汽轮机高压缸的沉积量大。 Company
5、Logo 解决方法解决方法 有必要改变给水处理方式，即采用给水复合加氧处理有必要改变给水处理方式，即采用给水复合加氧处理(OT)(OT)方式，进而改变水汽接触界面氧化膜的结构和形态，使氧方式，进而改变水汽接触界面氧化膜的结构和形态，使氧化膜更加坚固致密，减轻甚至杜绝给水系统化膜更加坚固致密，减轻甚至杜绝给水系统FACFAC的发生。的发生。 采用采用OTOT使给水系统使给水系统FACFAC现象减轻或消除：现象减轻或消除： 给水的含铁量降低；给水的含铁量降低； 省煤器和水冷壁管的结垢速率降低；省煤器和水冷壁管的结垢速率降低； 锅炉化学清洗周期延长；锅炉化学清洗周期延长； 凝结水精处理混床的运行周期
6、延长。凝结水精处理混床的运行周期延长。 Company Logo 加氧技术的发展加氧技术的发展1 19601960年代研究人员发现，氧在水中具有双重性，在给水水年代研究人员发现，氧在水中具有双重性，在给水水质不良的情况下氧是造成金属腐蚀的直接因素；但是高纯质不良的情况下氧是造成金属腐蚀的直接因素；但是高纯水中氧又能使金属表面形成保护膜而抑制了金属进一步腐水中氧又能使金属表面形成保护膜而抑制了金属进一步腐蚀。蚀。 德国正是根据氧在高纯水中能防止腐蚀的这种特性，开始德国正是根据氧在高纯水中能防止腐蚀的这种特性，开始加氧技术的发展。加氧技术的发展。 目前全世界目前全世界85%85%的直流锅炉和的直流
7、锅炉和5%5%左右汽包锅炉已经成功应用左右汽包锅炉已经成功应用了加氧处理工艺。了加氧处理工艺。 Company Logo 加氧技术的发展加氧技术的发展2 国家 时间 发展 德国 1960年末 首次在直流锅炉的给水中加入氧气，开发出中性加 氧给水运行的新工况 1978年 德国又将中性加氧处理和碱性处理联合起来应用， 使直流锅炉给水处理更趋优化，这种给水处理方式 称为加氧水处理方法 前苏联 1977年 前苏联已在超临界直流炉中加入过氧化氢，进行中性处理。 1983年 开始研究在加入氧化剂的同时，加入氨的试验。 1992年 前苏联大约已有80%的超临界机组采用联合处理或 中性处理。 Company
8、Logo 加氧技术的发展加氧技术的发展3 国家 时间 发展 日本 20世纪80 年代末 开始进行加氧的试验。 1989年 才开始在电厂中应用。 美国 1991年 美国对加氧的认识较晚，直至1991年才开始试用但 后来便发展得较快。 20世纪90 年代初 EPRI在上世纪90年代初便制定了加氧处理的导则， 指导此方法的采用。 1996年 近100台直流锅炉转为采用加氧水处理技术。 中国 1988年 首次在望亭亚临界燃油直流锅炉机组上成功地进行 了CWT的工业试验，取得了令人满意的结果。 黄埔亚临界燃煤直流锅炉机组和国华盘山电厂、绥 中电厂、石洞口二厂、南京电厂和营口电厂超临界 燃煤直流锅炉机组取
9、得了应用CWT成功运行的结果。 Company Logo 加氧技术原理加氧技术原理 Company Logo 流动加速腐蚀（流动加速腐蚀（FAC） 给水和疏水系统的特定处理工艺导致给水系统流动加速腐蚀给水和疏水系统的特定处理工艺导致给水系统流动加速腐蚀（FACFAC）：）： 这种腐蚀是在特定的给水温度区间、高流速、特定化学工况这种腐蚀是在特定的给水温度区间、高流速、特定化学工况下（给水和疏水采用还原性处理和全挥发处理）发生的；下（给水和疏水采用还原性处理和全挥发处理）发生的； 给水和疏水介质的氧化还原电位（给水和疏水介质的氧化还原电位（ORPORP）很低（小于）很低（小于0 0），给），给水水
10、pHpH一般控制在一般控制在9.29.29.69.6，温度在常温到，温度在常温到300300之间区域，之间区域，水与碳钢通过电化学反应生成疏松的四氧化三铁磁性氧化膜，水与碳钢通过电化学反应生成疏松的四氧化三铁磁性氧化膜，无法使金属进入钝化区。无法使金属进入钝化区。 Company Logo 加氧技术抑制加氧技术抑制FAC 在设备结构和材料无法改变的情况下抑制在设备结构和材料无法改变的情况下抑制FACFAC： 通过改变给水侧和高加汽侧的处理方式（改变水工况）；通过改变给水侧和高加汽侧的处理方式（改变水工况）； 从还原性气氛转化为氧化性气氛（加氧处理）；从还原性气氛转化为氧化性气氛（加氧处理）；
11、将原有的磁性将原有的磁性FeFe3 3O O4 4膜变成为致密的膜变成为致密的FeFe2 2O O3 3保护膜；保护膜； 达到抑制流动加速腐蚀的目的。达到抑制流动加速腐蚀的目的。 Company Logo 以以ORP为核心的为核心的AVT工况优化工况优化 黑色区域中的白色虚线即表征黑色区域中的白色虚线即表征大部分机组在大部分机组在AVTAVT下的氧化物状下的氧化物状态范围，形成的金属氧化物主态范围，形成的金属氧化物主要为磁性要为磁性FeFe3 3O O4 4，其柱状尖晶石，其柱状尖晶石结构将使结构将使FACFAC进一步增强。进一步增强。 超临界机组给水超临界机组给水pHpH一般控制在一般控制在
12、9.29.29.69.6，单一的，单一的pHpH调整，无调整，无法使水汽法使水汽ORPORP提升至钝化区。而提升至钝化区。而必须配合其他有效条件，才能必须配合其他有效条件，才能使使ORPORP提升至钝化区，从而降低提升至钝化区，从而降低水汽水汽FeFe含量，从而使含量，从而使FACFAC被抑制。被抑制。 Company Logo 氧化膜对比氧化膜对比 还原性工况则以还原性工况则以FeFe3 3O O4 4（磁铁矿）为主（磁铁矿）为主，具有明显的切面和锐角，具有明显的切面和锐角，氧化膜氧化膜表面晶粒间隙大，表面晶粒间隙大，颗粒粗大，对流体阻力大颗粒粗大，对流体阻力大，化学溶解度大得多；，化学溶解
13、度大得多； 氧化性工况，氧化膜以氧化性工况，氧化膜以- -FeFe2 2O O3 3（赤铁矿）形态为主，（赤铁矿）形态为主，氧化膜表面晶粒致氧化膜表面晶粒致密光滑，密光滑，晶粒细小、光滑圆润，对流体阻力小晶粒细小、光滑圆润，对流体阻力小，化学溶解度要小。，化学溶解度要小。 图为氧化膜基本晶粒形貌图为氧化膜基本晶粒形貌 （左：磁铁矿；右：赤铁矿）（左：磁铁矿；右：赤铁矿） Company Logo 溶解氧为目标的溶解氧为目标的OT工况优化工况优化 从氧化膜的微观结构看，加氧的改善作用表现为三个方面：从氧化膜的微观结构看，加氧的改善作用表现为三个方面： 1 1）赤铁矿层化学溶解度呈现急剧下降，化学
14、溶解过程减小）赤铁矿层化学溶解度呈现急剧下降，化学溶解过程减小。相当于在水汽界面涂上一层防腐层；。相当于在水汽界面涂上一层防腐层； 2 2）表面晶粒结构呈现为赤铁矿，约为）表面晶粒结构呈现为赤铁矿，约为2 23m3m，可以填充磁，可以填充磁铁矿层较大的空隙，减小空隙扩散过程；铁矿层较大的空隙，减小空隙扩散过程； 3 3）赤铁矿层光滑、致密，明显改善流体阻力，可以显著降）赤铁矿层光滑、致密，明显改善流体阻力，可以显著降低流体冲刷和迁移过程。低流体冲刷和迁移过程。 Company Logo 加氧系统介绍加氧系统介绍 Company Logo 高加汽侧和给水侧加氧高加汽侧和给水侧加氧 而采用传统的给
15、水加氧处理因担心过量的氧进入主蒸汽而采用传统的给水加氧处理因担心过量的氧进入主蒸汽而诱发过热器氧化皮的问题，为了有针对性地解决疏水而诱发过热器氧化皮的问题，为了有针对性地解决疏水阀堵塞问题，由此提出在高加汽侧进行加氧处理的措施。阀堵塞问题，由此提出在高加汽侧进行加氧处理的措施。 在高加汽侧加氧控制平稳后，稳步开展给水微量加氧的在高加汽侧加氧控制平稳后，稳步开展给水微量加氧的试验，为了保证安全实施高加汽侧和给水侧加氧，需要试验，为了保证安全实施高加汽侧和给水侧加氧，需要增设相应的取样点和化学检测仪表，例如在省煤器出口、增设相应的取样点和化学检测仪表，例如在省煤器出口、启动分离器出口等部位加装取样
16、点。启动分离器出口等部位加装取样点。 Company Logo 加氧装置系统加氧装置系统 Company Logo 加氧装置流程加氧装置流程 氧气汇流排（带压力表）氧气汇流排（带压力表） 气体增压泵（带旁路及隔离阀）气体增压泵（带旁路及隔离阀） 缓冲罐缓冲罐 安全阀安全阀 减压稳压阀（带前后压力表）减压稳压阀（带前后压力表） 电磁阀电磁阀 安全阀安全阀 氧气质量流量控制器（带旁路及隔离阀）氧气质量流量控制器（带旁路及隔离阀） 流量计（带旁路及隔离阀）流量计（带旁路及隔离阀） 氧气瓶组（每瓶配减压阀）氧气瓶组（每瓶配减压阀） 逆止阀逆止阀去加氧点管路去加氧点管路 根据实际情况根据实际情况 Company Logo 高加汽侧系统加氧点和取样点设置高加汽侧系统加氧点和取样点设置 (1)加氧点增设在加氧点增设在#1高加的一级
