電站鍋爐給水化學(xué)工況

1、電站鍋爐給水化學(xué)工況的選擇與轉(zhuǎn)換馬雙忱1 給水處理的作用 抑制給水系統(tǒng)金屬的一般性腐蝕和FAC(流動加速腐蝕, flow-accelerated corrosion，指，指在特定的條件下，碳鋼在高流速水中發(fā)生的快速腐蝕)； 減少隨給水帶入鍋爐的腐蝕產(chǎn)物和其他雜質(zhì)； 防止因減溫水引起混合式過熱器、再熱器和汽輪機積鹽。2“腐蝕創(chuàng)削”(caustic gouging) Fatigue，疲勞 3 給水水化學(xué)工況的選擇給水水化學(xué)工況的選擇火電廠的運行實踐表明，腐蝕、磨蝕等對設(shè)備的可靠性及運行壽命有巨大的影響，而控制腐蝕、沉積以及其他爐前部分、鍋爐、汽輪機和凝結(jié)水管路中引起故障的因素方面，系統(tǒng)化學(xué)（系統(tǒng)化

2、學(xué)（Cycle Chemistry）起到關(guān)鍵作用。 成功的系統(tǒng)化學(xué)必須滿足下列兩個基本要求成功的系統(tǒng)化學(xué)必須滿足下列兩個基本要求： a.使受熱的及不受熱的鍋爐表面上發(fā)生的腐蝕都盡量地小。 b.盡量減少對傳熱面上固形物的沉積。 4為了達(dá)到減少鍋爐設(shè)備在各種條件下的腐蝕和結(jié)垢，以及蒸汽通流部位的積鹽的目的，通常對汽水品質(zhì)進行某些規(guī)定，并向給水和爐水中添加少量的化學(xué)藥品，維持其在一定工況下運行。對于火力發(fā)電機組，合理地組織水化學(xué)工況是控制機組水汽系統(tǒng)腐蝕，保證機組安全、經(jīng)濟運行的一項重要工作。 (比如30萬千瓦機組一次化學(xué)清洗費用大約800萬元） 目前，國內(nèi)外超高壓及以上鍋爐采用的給水或爐水處理方式

3、多種，這些處理方式都有其適用范圍、適用條件、優(yōu)點與不足，要根據(jù)具體情況加以選擇5 給水水化學(xué)工況全揮發(fā)處理(AVT)還原性全揮發(fā)處理AVT(R)氧化性全揮發(fā)處理AVT(O)加氧處理（OT)中性水處理（NWT)聯(lián)合水處理（CWT)汽包鍋爐汽包鍋爐(drum boiler)和直流和直流(once-through)鍋爐給水處理鍋爐給水處理方式方式6圖1 25時Fe-H2O體系圖2 200時Fe-H2O體系A(chǔ)BC給水水化學(xué)的電化學(xué)原理給水水化學(xué)的電化學(xué)原理7A點附近為AVT處理控制區(qū)域; B點附近為NWT處理控制區(qū)域; C點附近為CWT處理控制區(qū)域。碳鋼在高溫條件下的腐蝕傾向圖碳鋼在高溫條件下的腐蝕傾

4、向圖鈍化區(qū)酸腐蝕區(qū)堿腐蝕區(qū)免蝕區(qū)一般鍋爐的運行范圍8 由前述分析可知，給水處理有AVT（R）、AVT（O）和OT 三種方式。 鼓勵根據(jù)機組的 材料特性； 爐型； 給水純度； 運行狀況等； 選擇合適的給水處理方式，并制訂運行控制規(guī)范。9不同給水處理方式的比較 AVT（R） 對于有銅系統(tǒng)的機組，兼顧了抑制銅、鐵腐蝕的作用； 對于無銅系統(tǒng)的機組，通過提高給水的pH 值抑制鐵腐蝕； 采用AVT（R）時，個別機組在給水和濕蒸汽系統(tǒng)容易發(fā)生FAC,更換材料或改變給水處理方式可以消除或減輕FAC。 AVT（O） 對于無銅系統(tǒng)的機組，采用AVT（O）后通常給水的含鐵量會有所降低，省煤器和水冷壁管的結(jié)垢速率相應(yīng)

5、降低。 OT 采用OT有多方面優(yōu)點。但是OT 對水質(zhì)要求嚴(yán)格，對于沒有凝結(jié)水精處理設(shè)備或凝結(jié)水精處理運行不正常的機組，給水的氫電導(dǎo)率難以達(dá)到小于0.15S/cm 的要求，不宜采用OT。10 1、根據(jù)水汽系統(tǒng)的材質(zhì)來選擇給水處理方式。 除凝汽器外，水汽系統(tǒng)不含銅合金材料，首選AVT(O) ；如果有凝結(jié)水精處理設(shè)備并正常運行，最好通過試驗后采用OT。 除凝汽器外，水汽系統(tǒng)含銅合金材料，首選AVT(R) ；也可通過試驗，確認(rèn)給水的含銅量不超標(biāo)后采用AVT(O) 。 2、根據(jù)給水水質(zhì)選擇不同的處理方式 AVT(R) 、AVT(O) 和OT三種給水處理對水的純度要求不同，可根據(jù)圖來選擇給水處理方式。11

6、 根據(jù)給水氫電導(dǎo)率選擇處理方式根據(jù)給水氫電導(dǎo)率選擇處理方式 (1)根據(jù)機組的運行狀況選擇不同的處理方式，如果機組因負(fù)荷需求經(jīng)常啟停，或機組本身不能長期穩(wěn)定運行，最好選擇AVT(R) 。 (2) 采用目前的給水處理方式，機組無腐蝕問題，可按此方式繼續(xù)運行。 (3) 如果采用目前的給水處理方式，機組存在腐蝕問題，應(yīng)通過圖2-18 所示的流程選擇其他給水處理方式，選擇步驟如下： 1）當(dāng)機組為無銅系統(tǒng)時，應(yīng)優(yōu)先選用AVT（O）方式；如果給水氫電導(dǎo)率小于0.15S/cm，且精處理系統(tǒng)運行正常，宜轉(zhuǎn)為OT 方式，否則按原處理方式繼續(xù)運行； 2）當(dāng)機組為有銅系統(tǒng)時，應(yīng)采用AVT（R）方式，并進行優(yōu)化；如果給

7、水氫電導(dǎo)率小于0.15S/cm，且精處理系統(tǒng)運行正常，還可以進行加氧試驗，確定水汽系統(tǒng)的含銅量合格后轉(zhuǎn)為OT 方式，否則按原處理方式繼續(xù)運行。12NCEPU13 還原性全揮發(fā)處理AVT（R）一般用于采用鐵銅混合材質(zhì)水汽系統(tǒng)的機組。 當(dāng)含銅機組采用 AVT（R）方式運行時，通常加氨控制給水pH在8.89.3，并在給水加熱器上游加入還原劑聯(lián)氨，使凝結(jié)水泵出口處的溶解氧量小于5ppb,控制水的ORP處于-350-300mv。 ORP通常在除氧器入口處的給水中監(jiān)測（不在省煤器入口）。14AVT（R）是給水加氨和聯(lián)氨的處理方式，通常ORP200mVDL/T 805火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則第4 部分：鍋爐給水處

8、理15AVT（O）是給水只加氨而不加除氧劑的處理，通常ORP 在0+80mV16超臨界機組給水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)17幾個國家采用AVT處理的給水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)國 別前 蘇 聯(lián)日本（JIS） 美國（EPRI） 德國（VGB） 中國（GB）陽離子電導(dǎo)s/cm0.30.850.21010201030O2g/L1075207鐵g/L1010102010銅g/L52235181920 揮發(fā)性處理AVT的優(yōu)點在于爐水的含鹽量可以很低,可保證過熱蒸汽的品質(zhì), 防止鍋爐、汽機因鹽類的存在引起的各種腐蝕, 不存在磷酸加藥處理時可能出現(xiàn)的磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象。 但也存在不少缺陷。21NCEPU22加氧水工況OT的適用 加氧水工況最

9、初只能用于全鐵系合金的直流爐，后又?jǐn)U大到凝汽器和低壓加熱器是銅合金的直流鍋爐（85%），目前已應(yīng)用于水質(zhì)優(yōu)良的汽包鍋爐（5%）。 加用氣態(tài)或加過氧化氫的運行結(jié)果幾乎沒有什么差別，某些比較實驗表明，加過氧化氫比加氧好，從過氧化氫分解出來的氣態(tài)氧更具活性，鐵被過氧化氫氧化的反應(yīng)在幾秒中內(nèi)就可發(fā)生，而直接加氧時，氧化反應(yīng)需幾分鐘。過氧化氫在分解時不僅形成氧，還形成OH-，有利于在鐵表面形成保護性磁性氧化膜。 但使用氣態(tài)氧簡單、安全，可由壓力氣瓶提供。加O2時，氧和鋼直接作用生成氧化膜。而加H2O2時，首先是生成絡(luò)離子Fe(O2H)2+，目前，加氧水工況普遍使用O2 氣瓶（15MPa、40L ）。NC

10、EPU23 AVT（O），NWT，CWT，這三種氧化性水化學(xué)方式一般只在直流爐機組中采用?？磥磉@是由于汽包爐一般不設(shè)置價格較貴的凝結(jié)水處理裝置，而這類水化學(xué)運行方式為了保證水質(zhì)純度必須有凝結(jié)水處理的緣故。在汽包鍋爐，如果給水水質(zhì)能滿足一定要求，采用OT代替AVT(R)也是可行的。 德國采用的主要參數(shù)范圍是：給水中氧濃度的變化是從30300ug/L，而pH為79.3。俄羅斯的222臺超臨界機組中，172臺是按氧化性水化學(xué)方式運行的（50%按NWT，50%按CWT）。 氧化性水化學(xué)方式的最主要的要求是：給水水質(zhì)純度必須滿足電導(dǎo)率為0.10.2uS /cm。應(yīng)用加氧技術(shù)的前提應(yīng)用加氧技術(shù)的前提 系統(tǒng)

11、配置凝結(jié)水精處理設(shè)備 系統(tǒng)中除凝汽器外無銅合金材料的設(shè)備加氧系統(tǒng)加氧系統(tǒng)AVT轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為CWT CWT必要條件的確定 機組的給水處理方式由全揮發(fā)處理方式要轉(zhuǎn)換為加氧處理方式時，應(yīng)具備以下條件： 凝結(jié)水有100%的精處理裝置，且運行正常； 機組正常運行中給水的氫電導(dǎo)率0.15s/cm； 化學(xué)儀表達(dá)到加氧工藝所要求的分析能力； 加氧裝置已安裝，并已完成調(diào)試； 必要的準(zhǔn)備工作已就緒。 轉(zhuǎn)換前的準(zhǔn)備工作 事先對機組情況進行全面的調(diào)查,調(diào)查內(nèi)容包括:機組系統(tǒng)材料、設(shè)計、化學(xué)運行情況、鍋爐管的結(jié)垢量、化學(xué)儀表分析能力等, 以便根據(jù)調(diào)查結(jié)果做出必要的調(diào)整。 熱力系統(tǒng)材料的調(diào)查 熱力系統(tǒng)中各個部位所使用的材

12、料情況直接影響著機組能否轉(zhuǎn)換到加氧處理方式和轉(zhuǎn)換后的運行控制條件。調(diào)查所涉及的部件包括鍋爐水系統(tǒng)的“四管”、汽輪機、高低壓加熱器等設(shè)備部件的材料和狀態(tài)以及有關(guān)部件閥座的材料和狀態(tài)，將調(diào)查結(jié)果建立檔案。加氧系統(tǒng)的設(shè)計、安裝及調(diào)試 一般情況下，應(yīng)選擇適宜的氧氣儲存設(shè)備（14.7MPa、40L氧氣瓶)或其它大容積的儲存設(shè)備、加氧的控制設(shè)備及氧氣的輸送管線等。加氧控制設(shè)備主要由轉(zhuǎn)子流量計、流量控制閥（流量不隨出口壓力的變化而變化）、減壓閥、安全閥、壓力表及各個管線的截止閥、逆止閥等組成。氧氣的儲存量以滿足機組在高負(fù)荷工況下正常運行7天為宜。 加氧系統(tǒng)的安裝要考慮操作和維修方便的原則。氧氣儲存設(shè)備應(yīng)安裝

13、在防火和便于更換氧氣瓶的地方；加氧的控制設(shè)備應(yīng)盡量安裝在運行人員操作方便的地方，如化學(xué)加藥設(shè)備附近或汽水化驗站。加氧系統(tǒng)的調(diào)試包括系統(tǒng)密封性檢查、加氧流量的控制等內(nèi)容。給水加氨系統(tǒng) 為了滿足給水聯(lián)合處理方式下對氨量的要求，需要加氨設(shè)備能夠保證給水pH在8.09.5的范圍調(diào)節(jié)。加氨量的控制宜采用自動計量裝置（一般控制給水的直接測量電導(dǎo)在0.81.2s/cm的范圍內(nèi)）。 汽水取樣系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)的改進對機組原有的取樣系統(tǒng)進行檢查和改進。包括改進和增加現(xiàn)有取樣點及其管路、溶氧表、電導(dǎo)表。高、低壓加熱器疏水應(yīng)加設(shè)取樣器。只有對取樣系統(tǒng)進行全面的檢查和必要的改進，才能為整個轉(zhuǎn)換過程和轉(zhuǎn)換完成后的正常運行提

14、供必須的監(jiān)測能力和保證整個轉(zhuǎn)換過程的順利進行。 轉(zhuǎn)換前的汽水品質(zhì)查定 在實施轉(zhuǎn)換前，應(yīng)對整個系統(tǒng)取樣點的水質(zhì)情況進行全面的查定并作好記錄，以便確定水質(zhì)條件能否滿足轉(zhuǎn)換的條件，并建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，用于評定加氧處理效果。 在進行給水加氧處理試驗期間，使用便攜溶解氧測量儀測定各水汽取樣點的溶解氧并與在線溶解氧表相比較; 使用便攜電導(dǎo)率測量儀測定各水汽取樣點的電導(dǎo)率或氫電導(dǎo)率并與在線電導(dǎo)率表相比較； 在線硅表、鈉表、pH表使用常規(guī)方法進行校驗； 水汽系統(tǒng)中鐵、銅含量用石墨爐+原子吸收分光光度計測定，水樣中陰離子Cl-、SO42-、PO43-和有機酸根HCOO-、H3CCOO-采用離子色譜儀測定。 鍋爐受熱

15、面垢量的檢查及鍋爐化學(xué)清洗的確定 通常，當(dāng)改變水化學(xué)工況時應(yīng)考慮對鍋爐進行酸洗。在實施轉(zhuǎn)換前，應(yīng)利用檢修機會對鍋爐各受熱面沉積物量、沉積物狀態(tài)進行全面的檢查，以確定在轉(zhuǎn)換前是否對其進行酸洗。 若系統(tǒng)為全鐵系統(tǒng)且沒有遭受污染，受熱面沉積物量小于200g/m2的情況下可以暫不進行酸洗。若系統(tǒng)為有銅系統(tǒng)，為了防止在轉(zhuǎn)換過程中氧化膜中的氧化銅隨蒸汽進入汽輪機高壓段沉積，降低汽輪機的效率。建議在實施CWT轉(zhuǎn)換前應(yīng)先進行酸洗，除去熱力系統(tǒng)中的銅沉積物。 實施轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換工況的條件 在確定將機組轉(zhuǎn)化為CWT方式之前，應(yīng)至少提前一個月停止聯(lián)氨的加入。在停加聯(lián)氨期間，應(yīng)加強對給水溶解氧和鐵的監(jiān)測。經(jīng)驗證明，停止加

16、聯(lián)氨的時間越長，轉(zhuǎn)換過程所用的時間越短。 轉(zhuǎn)換前的水質(zhì)達(dá)到穩(wěn)定，給水的氫電導(dǎo)率0.15s/cm，給水的pH在9.09.5的范圍。系統(tǒng)工況具備上述條件后即可實施轉(zhuǎn)換工作。 轉(zhuǎn)換過程及監(jiān)控 加氧點的選擇 加氧的部位有兩個：可根據(jù)實際情況選擇凝結(jié)水精處理設(shè)備出口或給水泵的吸入側(cè)。 當(dāng)機組為無銅系統(tǒng)時（凝汽器管除外），加氧點可先選擇凝結(jié)水精處理出口，待低壓給水系統(tǒng)轉(zhuǎn)換完成后加氧點再選擇給水泵的吸入側(cè)進行加氧，以完成高壓給水系統(tǒng)及鍋爐受熱面的轉(zhuǎn)換。也可以在上述兩點同時向系統(tǒng)中加氧。這樣可在低壓和高壓給水系統(tǒng)中同時進行轉(zhuǎn)換，縮短轉(zhuǎn)換時間。 當(dāng)系統(tǒng)為有銅系統(tǒng)時，即低壓加熱器為銅合金管時，應(yīng)選擇給水泵的吸入側(cè)

17、進行加氧。同時，應(yīng)經(jīng)過專門的調(diào)整試驗，選擇適宜的pH和氧含量的控制范圍。實施轉(zhuǎn)換及加氧量的控制 加氧初始階段，一般控制凝結(jié)水或給水氧含量在150300g/L左右。同時監(jiān)測各取樣點水樣的氫電導(dǎo)率的變化。在此階段，在氧的作用下給水系統(tǒng)的金屬氧化膜的形態(tài)和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，同時發(fā)生氫電導(dǎo)率、鐵和銅含量升高的現(xiàn)象。如果給水和蒸汽的氫電導(dǎo)率升高，但未超過0.2s/cm，而且凝結(jié)水的氫電導(dǎo)率并不隨之變化，則可保持給水氧含量在300g/L左右。 在 給 水 系 統(tǒng) 的 轉(zhuǎn) 換 完 成 后 ， 調(diào) 整 加 氧 量 在30g/L150g/L，監(jiān)測主蒸汽和再熱蒸汽的含氧量，繼續(xù)對高低壓加熱器的汽側(cè)進行鈍化。此過程中需

18、要微開或關(guān)閉加熱器的排汽門，并監(jiān)測疏水的含氧量直到剩余氧量大于30g/L為止。 對于低壓加熱器為銅合金的系統(tǒng)而言，轉(zhuǎn)換可以首先從高壓給水系統(tǒng)開始進行，低壓系統(tǒng)則保持原AVT狀態(tài)。其余過程同上。 在整個轉(zhuǎn)換過程中，各個階段應(yīng)加強對相應(yīng)取樣點水樣鐵含量的監(jiān)測。 調(diào)整給水pH 在完成上述轉(zhuǎn)換后，可對給水pH值進行調(diào)整。 對無銅的系統(tǒng)而言，給水 pH值的調(diào)整可分兩步進行。首先調(diào)整到8.59.0的范圍，監(jiān)測給水鐵含量，如無明顯變化或升高，則進一步調(diào)低到8.08.5的范圍，同時監(jiān)測給水鐵含量，如無增加現(xiàn)象，則可維持在此范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。 對有銅系統(tǒng)而言，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)試驗確定的條件控制，并注意由于隨著給水pH的

19、降低，銅的溶出速度將大大提高。根據(jù)國內(nèi)的經(jīng)驗認(rèn)為，合適的pH值范圍應(yīng)維持在8.7左右。給水氨的加入量從900g/L1300g/L 減少到約170g/L，氨的使用量不到原來的20%，停加聯(lián)氨。 另外，在機組正常運行中，應(yīng)盡量保持pH值的穩(wěn)定，尤其在低pH值時更應(yīng)注意避免大范圍的波動，因為pH值的大范圍波動會導(dǎo)致銅、鐵溶出速度同時增加。 實機加氧運行控制實機加氧運行控制 實機運行的主要內(nèi)容有加氧處理重點監(jiān)控的運行指標(biāo)、實機運行有關(guān)注意事項、試驗安全要求和起停機注意事項等。 在選定的給水溶解氧含量和pH值控制條件下以及熱力系統(tǒng)水汽質(zhì)量容許范圍的條件下，至少持續(xù)運行半年以上，最終確定機組在加氧方式下的

20、運行規(guī)范。 給水加氧處理的效果給水加氧處理的效果 機組給水鐵(AVT) 給水鐵(CWT)鍋爐壓差(AVT)鍋爐壓差(CWT)結(jié)垢速率降低比例（%） 可計算經(jīng)濟效益（萬元/臺.年） 望亭電廠300MW機組 9.0 5.6 4.4 4.0 53 17 黃埔電廠300MW機組 12.04.44.83.550150石洞口二廠600MW機組 5.02.03.02.075226盤山發(fā)電廠500MW機組 5.51.07.56.080273華能南京電廠2臺350MW機組 6.03.0200NCEPU39給水采用OT 時，通常ORP+100mV。NCEPU40一些國家直流鍋爐采用一些國家直流鍋爐采用OT處理時給

21、水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)處理時給水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)國 別德 國 VGB日 本 JIS中 國 GB前 蘇 聯(lián)處理方式NWTCWTCWTNWTCWTNWTCWTpH （25）77.58.08.58.09.07.08.08.59.0銅鐵系統(tǒng)8.09.0全鐵系統(tǒng)9.10.1陽離子電導(dǎo)率s/cm(25)0.20.20.20.20.3O2g/L502503015020200502502020050200100400NCEPU41 VGB和和EPRI給水導(dǎo)則的比較給水導(dǎo)則的比較 1）VGB EPRI 參 量 NWT CWT AVT 磷酸鹽處理2) AVT3) pH 78 89 910 9.09.6 氧, g/L 50250 30

22、150 100 ?5 鐵,g/L 20 (公用電廠平均=10) ?10 銅,g/L 3(公用電廠平均=1.0) ?2 二氧化硅,g/L 20 (公用電廠平均=5.0) 10 鈉,g/L 10 (公用電廠平均=2.0) ?5 ?3 陽離子電導(dǎo)率, s/cm 0.2 (公用電廠平均=0.1) ?0.2 注: 1)美國電力技術(shù)協(xié)會,1986年過渡化導(dǎo)則 2)帶再熱的汽包爐 3)汽包爐或直流爐鍋爐啟動時的給水質(zhì)量 對于采用AVT（R）和AVT（O）的停、備用機組啟動時，給水處理采用與正常運行時相同的方式； 對于采用OT 的機組啟動時，給水處理宜采用AVT（O）方式，當(dāng)機組運行穩(wěn)定、給水的氫電導(dǎo)率達(dá)到0

23、.15S/cm 并呈下降趨勢時，轉(zhuǎn)為OT。 鍋爐啟動時，給水質(zhì)量應(yīng)符合下表 的規(guī)定，在機組并網(wǎng)后8h 內(nèi)達(dá)到正常運行時的標(biāo)準(zhǔn)值。42鍋爐啟動和水質(zhì)異常時鍋爐啟動和水質(zhì)異常時的水化學(xué)工況43超臨界機組鍋爐啟動時給水標(biāo)準(zhǔn)44工況轉(zhuǎn)換期間參數(shù)變化45 給水質(zhì)量劣化時的處理給水質(zhì)量劣化時的處理 當(dāng)給水質(zhì)量劣化時，應(yīng)迅速檢查取樣是否有代表性，化驗結(jié)果是否正確，并綜合分析系統(tǒng)中水、汽質(zhì)量的變化，確認(rèn)無誤后，應(yīng)首先進行必要的化學(xué)處理，并立即向有關(guān)負(fù)責(zé)人匯報。負(fù)責(zé)人應(yīng)責(zé)成有關(guān)部門采取措施，使給水質(zhì)量在規(guī)定的時間內(nèi)恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)值。下列三級處理三級處理的涵義為： 一級處理有造成腐蝕、結(jié)垢、積鹽的可能性，應(yīng)在72h 內(nèi)恢復(fù)至正常值。 二級處理肯