超臨界機(jī)組給水加氧處理試驗(yàn)方案

1、超臨界機(jī)組給水加氧處理試驗(yàn)方案1、前言超臨界機(jī)組給水加氧處理是利用給水中溶解氧對金屬的鈍化作用，使給水系統(tǒng)金屬表面形成致密的保護(hù)性氧化膜，以降低給水的鐵含量，防止?fàn)t前系統(tǒng)發(fā)生流動(dòng)加速腐蝕（FAC，F(xiàn)low Accelerated corrosion）、降低鍋爐管的結(jié)垢速率、減緩直流爐運(yùn)行壓差的上升速度、延長直流爐化學(xué)清洗的周期和凝結(jié)水精處理混床的運(yùn)行周期。國內(nèi)外超臨界機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，給水加氧處理是超臨界機(jī)組最佳的給水處理工況。為了順利開展超臨界機(jī)組給水加氧處理試驗(yàn)，提出加氧處理試驗(yàn)方案。2、 目前給水處理工況存在的主要問題目前，我省超臨界機(jī)組給水均采用加氨、聯(lián)氨的全揮發(fā)處理工況（AVT(R

2、)），并控制給水pH值8.89.3（有銅給水系統(tǒng)）、pH值9.29.6（無銅給水系統(tǒng)）、pH值9.19.4（凝汽器為銅管，其他加熱器均為鋼管），聯(lián)氨30g/L。通過調(diào)查，這種給水處理工況主要存在以下問題：（1）雖然給水氫電導(dǎo)率很低（0.15S/cm，但是給水、疏水含鐵量較高，給水系統(tǒng)存在流動(dòng)加速腐蝕現(xiàn)象；（2）超臨界直流爐運(yùn)行壓差上升速度過快；（3）鍋爐水冷壁結(jié)垢速率較高； （4）汽輪機(jī)低壓缸初凝區(qū)存在酸性腐蝕現(xiàn)象等。這些問題是采用AVT(R)處理機(jī)組普遍存在的問題。因此，尋找一種可以降低給水、疏水系統(tǒng)的腐蝕和熱力系統(tǒng)的結(jié)垢速率，減緩汽輪機(jī)結(jié)垢、積鹽，延長鍋爐化學(xué)清洗周期的運(yùn)行工況，是完全有必

3、要的。3、機(jī)組采用加氧處理的必備條件3.1給水水質(zhì)要求對于采用給水加氧處理的機(jī)組，其給水氫電導(dǎo)率應(yīng)小于0.15S/cm，期望值為小于0.10S/cm。3.2凝結(jié)水水質(zhì)要求對于采用給水加氧處理的機(jī)組，在實(shí)施給水加氧試驗(yàn)過程中，應(yīng)確保凝汽器不發(fā)生泄漏，凝結(jié)水氫電導(dǎo)率應(yīng)小于0.30S/cm。3.3凝結(jié)水精處理設(shè)備要求對于采用給水加氧處理的機(jī)組，凝結(jié)水系統(tǒng)應(yīng)配置全流量精處理設(shè)備，以維持給水極低的含鹽量（氫電導(dǎo)0.15S/cm，期望值0.10S/cm）。3.4熱力系統(tǒng)材質(zhì)要求對于采用給水加氧處理的機(jī)組，除凝汽器管材外，水汽系統(tǒng)各設(shè)備均應(yīng)為鋼制元件。對于水汽系統(tǒng)有銅加熱器的機(jī)組，應(yīng)通過專門試驗(yàn)，確定在加氧

4、后不會(huì)增加水汽系統(tǒng)的含銅量，才能采用給水加氧處理工況。3.5水冷壁垢量要求當(dāng)鍋爐水冷壁管內(nèi)的結(jié)垢量達(dá)到200g/m2300 g/m2時(shí)，在給水采用加氧處理前宜進(jìn)行化學(xué)清洗。3.6機(jī)組負(fù)荷要求在實(shí)施給水加氧試驗(yàn)過程中，應(yīng)確保機(jī)組運(yùn)行工況穩(wěn)定，機(jī)組負(fù)荷一般要400MW以上。4、給水加氧處理試驗(yàn)內(nèi)容4.1熱力系統(tǒng)材料調(diào)查熱力系統(tǒng)材料包括鍋爐水汽系統(tǒng)的 “四管”（省煤器管、水冷壁管、過熱器管和再熱器管）、汽輪機(jī)、高壓加熱器、低壓加熱器等設(shè)備部件的材料和狀態(tài)以及有關(guān)閥門的閥座、密封環(huán)的材料和狀態(tài)。通過熱力系統(tǒng)材料調(diào)查以確定這些材料中是否含有銅，以便于在加氧處理試驗(yàn)過程中給水pH值和氧含量的調(diào)整；確定高溫

5、過熱器/再熱器的材質(zhì)和目前的狀態(tài)，以便于過熱器/再熱器高溫水蒸氣氧化行為的分析和預(yù)防。4.2熱力系統(tǒng)水質(zhì)查定對整個(gè)熱力系統(tǒng)取樣點(diǎn)的水質(zhì)情況進(jìn)行全面的查定，以評價(jià)機(jī)組目前的水質(zhì)狀況，判斷機(jī)組是否滿足給水加氧處理試驗(yàn)要求，并為日后評定加氧處理效果建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。給水加氧處理對熱力系統(tǒng)水質(zhì)有嚴(yán)格的要求，達(dá)到水質(zhì)要求，加氧處理能起到較好的防腐效果，達(dá)不到水質(zhì)要求，反而會(huì)增加熱力設(shè)備的腐蝕。調(diào)查主要圍繞水汽樣品中銅、鐵、氯離子、TOC（總有機(jī)碳）、給水ORP（氧化還原電位）等指標(biāo)展開。4.3凝結(jié)水精處理評價(jià)、查定試驗(yàn)?zāi)壳?，超臨界機(jī)組凝結(jié)水均全量經(jīng)過精處理裝置處理，精處理裝置由2臺(tái)50%前置過濾器+3臺(tái)高速

6、混床組成。其中前置過濾器在運(yùn)行過程中由運(yùn)行壓差或運(yùn)行時(shí)間控制反洗；高速混床采用體外再生，再生系統(tǒng)目前比較流行的是錐斗法和高塔法。在給水加氧處理試驗(yàn)前，對機(jī)組凝結(jié)水精處理混床運(yùn)行工況進(jìn)行評價(jià)和優(yōu)化，確保經(jīng)過精處理裝置后的水電導(dǎo)率0.15S/cm，期望值0.10S/cm，并對精處理裝置出水中的氯離子、硫酸根進(jìn)行系統(tǒng)查定。4.4在線化學(xué)儀表的校驗(yàn)在進(jìn)行給水加氧處理試驗(yàn)期間，為確保水汽品質(zhì)，對水汽系統(tǒng)在線化學(xué)儀表進(jìn)行校驗(yàn)，并保證水汽系統(tǒng)在線化學(xué)儀表能夠連續(xù)投入運(yùn)行，測量結(jié)果準(zhǔn)確。凝結(jié)水出口氫電導(dǎo)率、溶解氧，精處理混床出口氫電導(dǎo)率，低加出口電導(dǎo)率，給水氫電導(dǎo)率、溶解氧、pH表，過熱蒸汽氫電導(dǎo)率等儀表尤為

7、重要。4.5給水加氧預(yù)備性試驗(yàn)4.5.1加氧點(diǎn)的選擇加氧點(diǎn)有兩個(gè)，可根據(jù)實(shí)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(jī)組為無銅系統(tǒng)時(shí)（凝汽器管除外），加氧點(diǎn)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(diǎn)再選擇給水泵的吸入側(cè)進(jìn)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(diǎn)同時(shí)向系統(tǒng)中加氧，這樣可在低壓和高壓給水系統(tǒng)中同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，縮短轉(zhuǎn)換時(shí)間。當(dāng)系統(tǒng)為有銅系統(tǒng)時(shí)，即低壓加熱器為銅合金管時(shí)，應(yīng)選擇給水泵的吸入側(cè)進(jìn)行加氧。同時(shí)，應(yīng)經(jīng)過專門的調(diào)整試驗(yàn)，選擇適宜的pH和氧含量的控制范圍。4.5.2加氧設(shè)備的調(diào)試加氧系統(tǒng)一般由氧氣儲(chǔ)存設(shè)備、氧氣流量控制設(shè)備和氧氣輸送管線

8、組成，其中氧氣管線包括氧氣母管和氣路支管，氧氣母管采用黃銅管或不銹鋼管，母管與氧氣瓶的連接采用專用卡具。氧氣在母管出口減壓后經(jīng)氧量控制裝置與氣管支管連接，氣路支管應(yīng)采用不銹鋼管。加氧設(shè)備的調(diào)試主要包括加氧設(shè)備的清洗、耐壓試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)。氧氣系統(tǒng)安裝完畢后，首先用四氯化碳清洗氧氣系統(tǒng)，然后用氮?dú)膺M(jìn)行吹掃。氮?dú)獯祾咄戤呥M(jìn)行耐壓和嚴(yán)密性試驗(yàn)，加氧母管耐壓試驗(yàn)壓力為13 MPa，向精處理出口加氧管及向除氧器出口加氧管耐壓試驗(yàn)壓力均為1.2 MPa。耐壓試驗(yàn)結(jié)束進(jìn)行加氧系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)，充氮?dú)庵聊蛪涸囼?yàn)壓力，切斷供氣源后，系統(tǒng)壓力下降速度小于0.1 MPa/天。一般選用純度大于99%的氧氣作為氧化劑。4

9、.6實(shí)施轉(zhuǎn)換4.6.1給水停止加聯(lián)氨在確定將機(jī)組給水處理工況轉(zhuǎn)換為加氧處理之前，應(yīng)至少提前一個(gè)月停止聯(lián)氨的加入。在停加聯(lián)氨期間，應(yīng)加強(qiáng)對給水溶解氧和鐵的監(jiān)測。經(jīng)驗(yàn)證明，停止加聯(lián)氨的時(shí)間越長，轉(zhuǎn)換過程所用的時(shí)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9.09.6的范圍。系統(tǒng)工況具備上述條件后即可實(shí)施轉(zhuǎn)換工作。4.6.2實(shí)施轉(zhuǎn)換及加氧量的控制在加氧初始階段，一般控制凝結(jié)水或給水氧含量在150300g/L左右，同時(shí)監(jiān)測各取樣點(diǎn)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)發(fā)生變化，同時(shí)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

10、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，最高不能超過500g/L。對于無銅系統(tǒng)而言，可以首先從凝結(jié)水精處理設(shè)備出口向系統(tǒng)加氧，即鈍化低壓給水系統(tǒng)，同時(shí)監(jiān)測除氧器入口水樣進(jìn)行含氧量。接下來依次對除氧器、高壓給水系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。整個(gè)給水系統(tǒng)轉(zhuǎn)換完成所需要的時(shí)間大約為幾小時(shí)到幾天不等，這取決于機(jī)組在AVT方式下運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)漏入空氣的情況、停加聯(lián)氨時(shí)間的長短和汽水取樣管的狀態(tài)等。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(jìn)行鈍化。此過程中需要微開或關(guān)閉加熱器的排汽門

11、，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(jìn)行，低壓系統(tǒng)則保持原AVT狀態(tài)。其余過程同上。在整個(gè)轉(zhuǎn)換過程中，各個(gè)階段應(yīng)加強(qiáng)對相應(yīng)取樣點(diǎn)水樣鐵含量的監(jiān)測。沒有安裝在線溶氧表的取樣點(diǎn)用便攜式溶氧表監(jiān)測氧含量。4.6.3除氧器、加熱器排汽門的調(diào)整在除氧器排汽門全關(guān)的情況下，機(jī)組因升降負(fù)荷而使除氧器出口溶解氧含量波動(dòng)過大，同時(shí)系統(tǒng)中的一些不凝結(jié)氣體和微量CO2在除氧器中不斷積累而導(dǎo)致汽水氫電導(dǎo)的上升；而在除氧器排汽門開度過大的情況下會(huì)造成不必要的氧氣、熱量的損失。所以除氧器排汽門在加氧處理運(yùn)行過程中應(yīng)微開或定期開啟排汽。至于排汽

12、門的開度或定期開啟的周期長短，應(yīng)在轉(zhuǎn)換試驗(yàn)過程中根據(jù)實(shí)際情況具體確定。同樣，對于高、低壓加熱器的排汽門，為達(dá)到既可在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)排除汽側(cè)的不凝結(jié)氣體，又可在運(yùn)行中維持足夠的氧含量，其開關(guān)狀態(tài)也應(yīng)在轉(zhuǎn)換試驗(yàn)過程中加以具體確定。4.6.4調(diào)整給水pH在完成上述轉(zhuǎn)換后，可對給水pH值進(jìn)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(jìn)行。首先調(diào)整到8.59.0，監(jiān)測給水鐵含量，如無明顯變化或升高，則進(jìn)一步調(diào)低到8.08.5的范圍，同時(shí)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(yùn)行。對有銅系統(tǒng)而言，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)試驗(yàn)確定的條件控制，并注意由于隨著給水pH的降低，銅的溶出速度將大大提高。根據(jù)國內(nèi)的

13、經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，合適的pH值范圍應(yīng)維持在8.78.9。另外，在機(jī)組正常運(yùn)行中，應(yīng)盡量保持pH值的穩(wěn)定，尤其在低pH值時(shí)更應(yīng)注意避免大范圍的波動(dòng)，因?yàn)閜H值的大范圍波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致銅、鐵溶出速度同時(shí)增加。4.7機(jī)組正常運(yùn)行和啟停機(jī)期間有關(guān)化學(xué)控制參數(shù)的確定在給水加氧處理試驗(yàn)結(jié)束前，向電廠提供加氧機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的水質(zhì)處理、運(yùn)行過程中的水質(zhì)監(jiān)督指標(biāo)以及機(jī)組停運(yùn)期間的保護(hù)方法。5、需要說明的問題目前，人們總是容易將超臨界機(jī)組過熱器/再熱器高溫蒸汽氧化與給水加氧處理聯(lián)系在一起，并認(rèn)為給水加氧處理會(huì)導(dǎo)致過熱器/再熱器氧化皮問題。國內(nèi)外學(xué)者對過熱器/再熱器高溫蒸汽氧化行為進(jìn)行了廣泛的研究，國內(nèi)各發(fā)電集團(tuán)公司也都已組織專門會(huì)議對此問題進(jìn)行研討，并已達(dá)成以下共識(shí)：（1）鋼表面