加氧處理在火電廠的應(yīng)用

1、加氧處理在火電廠的應(yīng)用（譯文）摘要：duke電力公司有二臺Belews Creek超臨界機(jī)組，在1993年夏秋間采 用加氧處理。加氧前運(yùn)行數(shù)據(jù)同加氧后一年的運(yùn)行數(shù)據(jù)比較證明。在ORP 處理 過程中發(fā)生了變化，腐蝕產(chǎn)物下降、鍋爐管內(nèi)阻力下降、沉結(jié)物減少、化學(xué)運(yùn)行 工況和凝結(jié)水精處理運(yùn)行工況也有改善。#2機(jī)組于1993年7月6號采用加氧處 理運(yùn)行。#1機(jī)組于1993年10月6號也轉(zhuǎn)為加氧處理。機(jī)組運(yùn)行工況的改善與 鍋爐化學(xué)清洗周期的延長，使公司每年可節(jié)約50萬美元。DUKE公司計(jì)劃#3、 #4機(jī)組也將采用加氧處理。刖言Belews Creek電站有二臺巴威公司制造的7.3百萬磅/小時，出力為1 1

2、2 0MW的超臨界直流鍋爐。它的凝汽器與給水系統(tǒng)是鐵基材料，加熱器管與 凝汽器管為不銹鋼。這二臺機(jī)組分別為1974年與1975年投入商業(yè)運(yùn)行。凝結(jié)水精處理采用氨化條件下粉未樹脂過濾器的脫鹽處理。在AVT工況下 該精處理系統(tǒng)運(yùn)行周期為14天，精處理的出水控制通常以出水的陽電導(dǎo)指標(biāo)為 失效指標(biāo)。給水的化學(xué)指標(biāo)手冊中控制PH值（連續(xù)測定）為9.2-9.4。1993年前鍋爐的化學(xué)清洗周期大約是24-30個月。鍋爐清洗的周期也可 根據(jù)運(yùn)行時間來推測，但還要對爐管內(nèi)的沉結(jié)物進(jìn)行分析來證明清洗的必要性。 化學(xué)清洗前典型的爐管內(nèi)沉結(jié)物的密度為40-45mg/cm2。巴威公司設(shè)計(jì)的鍋爐沒有聯(lián)箱排污口。爐管內(nèi)任何

3、沉結(jié)物形成都會形成導(dǎo) 致鍋爐進(jìn)出口阻力增大，鍋爐壓力降的增大就要求鍋爐給水泵功率增大。因此， 我們就要研究鍋爐的壓力降與給水泵的功率容量降抵的影響問題。而鍋爐壓力降 事先是無法估計(jì)的。鍋爐采用加氧處理具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。低腐蝕產(chǎn)物的降低導(dǎo)致鍋爐壓力降減 小，沉結(jié)物減小，延長了鍋爐清洗周期。在低PH運(yùn)行下加氧處理會延長精處理 系統(tǒng)的運(yùn)行時間，降低樹脂消耗。原始資料的監(jiān)測#2機(jī)組在1993年7月6號采用加氧處理。在加氧處理前，即1993年2月 #2機(jī)組已建成了一套程序來監(jiān)視氧量降低后腐蝕產(chǎn)物的變化，測定鍋爐管道阻 力系統(tǒng)的化學(xué)數(shù)據(jù)，從在線儀表監(jiān)測得到。OPR由鉑電極和Ag/Agcl電極測試， 采用多點(diǎn)

4、取樣通過CMS記錄。腐蝕產(chǎn)物由腐蝕產(chǎn)物監(jiān)視儀測得。鍋爐壓力變化數(shù) 據(jù)從計(jì)算機(jī)上取得。氧的注射系統(tǒng)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)；圖1詳細(xì)說明凝結(jié)水、給水、蒸汽回路的流程。闡明了氧的注入點(diǎn)，其設(shè) 計(jì)上有三大特點(diǎn)（與其它超臨界直流爐系統(tǒng)相比較時）；1，低、高壓疏水用泵 送入旁路進(jìn)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)。2,凝結(jié)水精處理系統(tǒng)采用粉未樹脂繞線過濾器 除鹽裝置。3,無除氧器（除氧器合并在給水回路中）。圖2為該公司安裝的氧注入系統(tǒng)詳細(xì)說明。從前的加氧是用流量表控制的 手工操作，其注入系統(tǒng)采用氧氣瓶自動開關(guān)控制（圖示），近日改為液氧經(jīng)驗(yàn) 表明；液氧、氣氧都有各自的特點(diǎn)，應(yīng)用得都很好。該公司計(jì)劃用壓力氧氣瓶加 入的氧氣用人工調(diào)至7-9

5、 SCFH，使余氧大約控制在10020PPM。在控制系統(tǒng) 漂移方面積累了經(jīng)驗(yàn)。但人工操作還跟不上機(jī)組的負(fù)荷變化。這就不能用來作為 一個成功的加氧處理程序作為典型故障來判斷的依據(jù)。#2機(jī)組改為加氧處理的體會#2機(jī)組在1993年7月6號改為加氧處理。在開始幾天加氧時，系統(tǒng)測試由 在線儀表監(jiān)測，#1機(jī)組于1993年8月6號改為加氧處理。因有#2機(jī)組的經(jīng)驗(yàn)， 故未投入監(jiān)測儀表。以下是AVT處理與OT處理的比較；8.2 9.2 0.15us 80-120 PPMN .A.AVT （全揮發(fā)份處理）OT （加氧處理）P H9.2-9.4cat cond0.2usO25PPM聯(lián)胺15-20ppm在前期加氧中，

6、系統(tǒng)的凈化現(xiàn)象通過陽電導(dǎo)觀察，加氧量調(diào)至120-140PPM, 以防止陽電導(dǎo)超過0.25us。該值為轉(zhuǎn)換期的最大限度。在此過程中PH值保持在 AVT工況下的范圍內(nèi)。當(dāng)取樣點(diǎn)處的水樣陽電導(dǎo)降至接近于精處理系統(tǒng)出水陽電 導(dǎo)值時，就不難判斷系統(tǒng)已進(jìn)入鈍化狀態(tài)。衡量清潔程度的依據(jù)是氧量與Fe3O4 沉結(jié)物。這些數(shù)據(jù)的大小是在第一級過熱器進(jìn)口管取樣點(diǎn)取得。該取樣點(diǎn)在鍋爐 的頂部，取樣頭保證有一定的深度及最佳工況。在接近取樣環(huán)和取樣冷卻器前有 二只膨脹環(huán)。在初期PSH水樣的陽電導(dǎo)和其它水樣一樣，隨著加氧過程轉(zhuǎn)換的深 入，PSH水樣的陽電導(dǎo)保持在較高的狀態(tài)。系統(tǒng)檢驗(yàn)證明取樣管內(nèi)的雜質(zhì)很可能 是水樣陽電導(dǎo)升高

7、的主要因素。這個結(jié)果后來被證實(shí)。當(dāng)系統(tǒng)中氧氣被關(guān)閉（作 為凝汽器泄漏的一種預(yù)防措施）。PHS水樣的陽電導(dǎo)回到正常值。在人工加氧過 程中，水樣的陽電導(dǎo)升高過程達(dá)6個月以上。在系統(tǒng)化學(xué)轉(zhuǎn)換末穩(wěn)定和末被控制 狀態(tài)前，加氧對水樣的PH值仍應(yīng)保持AVT工況的控制范圍（直到陽電導(dǎo)0.15us）。 加氧約二周后，系統(tǒng)的PH值慢慢惡化。預(yù)期的PH值為8.4-8.5。#2機(jī)組水汽 共存處PH9.2。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后PH值 8.4-8.5。#2機(jī)組PH的降低及凝結(jié)水精處理進(jìn)口水的陽電導(dǎo)降低，精處理系 統(tǒng)運(yùn)行周期延長及#1機(jī)組在AVT工況下水樣的陽電導(dǎo)的降低尤其是精處理系統(tǒng) 運(yùn)行周期的延長均要引起注意。氧化/還原的可能

8、性在系統(tǒng)運(yùn)行為AVT工況下，典型的ORP形象反映見圖3。1993年6月16 日系統(tǒng)停止加聯(lián)胺，準(zhǔn)備采用加氧。當(dāng)時為了利用給水泵的計(jì)算機(jī)來控制系統(tǒng)， 加氧采用原聯(lián)胺系統(tǒng)加入。圖4顯示當(dāng)聯(lián)胺停用后的ORP變化。因?yàn)橄到y(tǒng)中O2 不受聯(lián)胺影響，所以從負(fù)到零的mV電勢漂移是不能預(yù)計(jì)的。ORP下電勢快速負(fù) 向漂移到22： 00 hrs，則說明聯(lián)胺的存在?；瘜W(xué)加藥泵運(yùn)行以調(diào)整PH值（此時 已停止加入聯(lián)胺）。因管系沒有清洗，在加氧過程中帶進(jìn)了聯(lián)胺，在線化學(xué)儀表 測量到。聯(lián)胺剩余量在ORP下為-60mV時約5-10ppb。ORP值在無聯(lián)胺時電勢穩(wěn) 定在80-100mV。隨著加氧處理進(jìn)行，ORP穩(wěn)定在120mV。

9、腐蝕產(chǎn)物的清洗腐蝕產(chǎn)物監(jiān)測儀用來同時監(jiān)測三個水樣。水樣在24小時連續(xù)取得100公升。 懸浮的或溶介的Fe腐蝕產(chǎn)物通過6 0.45u的過濾器和陽樹脂過濾器過濾后取得。 取樣點(diǎn)每星期切換一次。在這期間作為一種改變指標(biāo)的省煤器進(jìn)口取樣點(diǎn)能提供 最后完整的數(shù)據(jù)。圖5示意出系統(tǒng)從93年2月一94年4月中懸浮鐵的含量示意 圖。圖7是加熱器疏水管進(jìn)省煤器前的結(jié)水、爐水和主蒸汽在加氧處理前后懸浮 鐵濃度比較的示意圖。結(jié)論是加氧處理后懸浮鐵至少降低35%，有可能降低 65%。在監(jiān)測期得到的懸浮鐵含量在0.1ppb左右或更少。對熱力系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物 的產(chǎn)生則占次要地位。鍋爐壓降作為一種設(shè)計(jì)上沒有排污口的巴威公司的鍋爐

10、。該公司在爐內(nèi)產(chǎn)生沉結(jié)物 時采用提高鍋爐的壓降來運(yùn)行。圖8為壓降示意圖。在7月采用加氧處理前隨著 沉結(jié)物的形成，鍋爐壓力降升高。后采用加氧處理，初期壓降沒有變化。加氧處 理后4周，鍋爐壓降開始穩(wěn)步下降。圖9示意鍋爐壓降變化的趨勢。5月份對鍋爐進(jìn)行了一次清洗?？梢钥闯鏊嵯辞昂蟪两Y(jié)物對鍋爐壓力降產(chǎn) 生的影響（圖9） #1機(jī)組加氧處理前后鍋爐壓力降已明顯的下降。從二臺機(jī)組相 關(guān)變化來看，#1機(jī)組加氧處理的成功是從#2機(jī)組加氧處理過程中得到的經(jīng)驗(yàn)。 現(xiàn)在二臺機(jī)組壓力降均已下降約75-125 psi。小于#1機(jī)組化學(xué)清洗后的數(shù)據(jù)。 這些趨勢表明，系統(tǒng)采用加氧處理后化學(xué)清洗的周期可以延長。而且沉結(jié)物的減

11、少對熱效應(yīng)和壓力降均產(chǎn)生相當(dāng)?shù)男Чt內(nèi)沉結(jié)物#2機(jī)組于92年11月進(jìn)行了化學(xué)清洗。管樣在93年11月取至第一、第 二屏爐墻部份。其沉結(jié)物的密度為7.32mg/cm2和18.12mg/cm2?；瘜W(xué)清洗前一 年即91年4月一92年4月的沉結(jié)物為15.63mg/cm2和27.72mg/cm2,這是典型 的結(jié)垢速率。運(yùn)行5個月后即94年4月在上述同樣位置割管檢查，其沉結(jié)物密 度為8.16mg/cm2和17.35mg/cm2。從管樣的沉結(jié)物的密度來看沒有發(fā)生實(shí)質(zhì)性 的變化。從93年4月運(yùn)行后的管樣中沉結(jié)物要比預(yù)見采用加氧處理后的量要少。#1機(jī)組于93年5月進(jìn)行了化學(xué)清洗。管機(jī)在94年2月取至于爐墻第一

12、、 第二屏上，其沉結(jié)物密度為3.08mg/cm2和45.85mg/cm2o 二個樣品的沉結(jié)物密 度大不相同，這是一種異常情況。一般來看第二級濃縮區(qū)的沉結(jié)物是第一區(qū)沉結(jié) 物密度的二倍。而后在運(yùn)行8個月后此情況末再發(fā)現(xiàn)。再次割管取樣分析為 4.63mg/cm2和49.02mg/cm2。在93年5月清洗前割管分析結(jié)果為22.35mg/cm2 和27.16mg/cm2。系統(tǒng)采用加氧處理后4個月，重新檢查管樣的沉結(jié)物外觀，為 松疏的。外孔的Fe3O4為一種緊粘的水垢。第二區(qū)管弱中沒有顯示的波紋狀精處 理系統(tǒng)的性能隨著加氧處理的進(jìn)行，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的性能有所改善。運(yùn)行周期有所 增長。精處理系統(tǒng)包括4個粉

13、末樹脂過濾器等裝置。過去的運(yùn)行周期末超過 14-17天，隨著加氧處理的進(jìn)行和PH值從9.3降至8.8運(yùn)行，在加氧處理75天 后#2機(jī)精處理系統(tǒng)運(yùn)行周期達(dá)到34天，運(yùn)行時間明顯加長。但#1機(jī)在運(yùn)行45 天時控制上也出現(xiàn)過問題。#1機(jī)精處理事會系統(tǒng)在加氧處理前運(yùn)行工況有所改 善，這主要得益于二個系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)。在系統(tǒng)采用加氧處理后，同樣在精處理系 統(tǒng)運(yùn)行中進(jìn)行觀察，樹脂消耗降低一半。其原因是性能的改善和運(yùn)行周期的增長， 運(yùn)行周期的增長得益于加氧處理后清潔運(yùn)行和低PH運(yùn)行。這大大降低了 CO2的 進(jìn)入，提高了離子交換容量和交換效應(yīng)。系統(tǒng)的陽電導(dǎo)從加氧處理前的 0.09-0.14us 降至加氧處理后的

14、0.06-0.08us。系統(tǒng)化學(xué)性能的提高精處理系統(tǒng)性能的提高。在低PH下加氧處理的應(yīng)用導(dǎo)至系統(tǒng)的清潔運(yùn)行。從清潔運(yùn)行化學(xué)值來測量，見下表為加氧處理前后的化學(xué)值。#1機(jī)#2機(jī)AVTOTAVTOTPH9.28,49.38.4CaT COND0.15us0.07us0.15us0.07usSi5ppb2ppb7ppb5ppbNa0.15ppb0.05ppb0.30ppb0.15ppb機(jī)組快速啟動時，系統(tǒng)的清潔度也有所提高。鍋爐的化學(xué)的清洗時間從原來 的5-6小時降至3小時，觀察說明鍋爐點(diǎn)火啟動和系統(tǒng)清洗只含低懸浮物鐵， 相對于陽電導(dǎo)來看懸浮鐵含量很小。加熱器的排汽#2機(jī)組在加氧處理過程中，給水加熱

15、器疏水的含氧濃度沒有很大升高。 同樣的高壓加熱器疏水中懸浮鐵也只有稍微降低。低加疏水中的懸浮鐵卻升高。 加熱器通過排汽將氧量從凝結(jié)的蒸汽中排走。加氧處理的優(yōu)點(diǎn)反映在加熱器上不 是十分明顯。在液態(tài)中的氧濃度是達(dá)不到加熱區(qū)域轉(zhuǎn)換的臨界濃度。關(guān)閉加熱器 排氣所做的實(shí)驗(yàn)不能證實(shí)此運(yùn)行狀態(tài)下有任何的害處。在加熱器排氣方式下運(yùn)行 一小時，高壓疏水中的氧量升高。高加排出的疏水中懸浮鐵有降低的趨勢。這是 由腐蝕產(chǎn)物的監(jiān)測初步結(jié)果表明的。同樣低加的單獨(dú)試驗(yàn)也得出令人鼓舞的結(jié) 果，由于被迫的和計(jì)劃停機(jī)減少了一些試驗(yàn)，電站有計(jì)劃的繼續(xù)深層次的對加熱 器排氣的運(yùn)行進(jìn)行了調(diào)查，提高對加熱器的保護(hù)和加熱器內(nèi)懸浮鐵的降低。

16、而這 些懸浮鐵是不能被精處理系統(tǒng)所能處理的腐蝕產(chǎn)物?？偨Y(jié)BeLews Creek電廠采用了加氧處理后，縮短了鍋爐化學(xué)清洗的頻率。提 高了凝結(jié)水精處理的性能，降低了鍋爐壓力降。而有一點(diǎn)尚末被證實(shí)，即費(fèi)用 問題。停用后的啟動要求、化學(xué)清洗的要求，這都是鍋爐清洗的5個要點(diǎn)。第二 點(diǎn)是化學(xué)清洗的環(huán)境問題也是很主要的。費(fèi)用與設(shè)備是出于對凝水精處理的性能 考慮，運(yùn)行費(fèi)用和系統(tǒng)性能是對鍋爐壓力降升高的考慮。該公司加氧處理使運(yùn)送 的腐蝕產(chǎn)物和壓力降有實(shí)質(zhì)性的下降。#2機(jī)組鍋爐沉結(jié)物的數(shù)據(jù)說明了沉結(jié)物 的形成速度降低了。但從#1機(jī)組觀察到的沉結(jié)物的性能還不是很清楚的?，F(xiàn)在 鍋爐化學(xué)清洗計(jì)劃在對爐內(nèi)沉結(jié)物作進(jìn)一步檢查之前有所延誤。凝結(jié)水精處理運(yùn) 行時間的延長和啟動時清洗要求的降低，均降低了電站粉末樹脂消耗量的近一 半。另外對化學(xué)運(yùn)行也有改善。不再使用聯(lián)胺改善了運(yùn)行環(huán)境。加氧處理的采用 與測試的成功對實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)運(yùn)行均有積極的影響?，F(xiàn)在需要進(jìn)一步的精益