发电机组给水加氧处理调研报告.

赴兰溪电厂、乐清电厂给水加氧处理调研报告调研时间：2012年09月18日至09月19日调研人员：朱新强、朱继峰、屠荣峰调研地点：兰溪电厂、乐清电厂调研内容：兰溪电厂、乐清电厂给水加氧处理实施情况目前超（超）临界机组给水化学处理设计工况主要为全挥发处理（AVT）和加氧处理（OT）二种方式。

给水采用全挥发处理（AVT）的超（超）临界机组在运行中普遍存在一些问题，如：水汽清洁度较差；孔阀堵塞；结垢部位提前；炉管结垢速率高；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；氧化铁垢在汽轮机高压缸的沉积量大等等。

这是因为在此水处理工况下，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严重（FAC），水汽系统的整体Fe含量高，最终导致上述结果的发生。

因此，有必要通过改变给水处理方式，采用给水复合加氧处理方式，进而改变水汽接触界面氧化膜的结构和状态，减轻甚至杜绝给水系统FAC的发生。

一、兰溪电厂给水加氧处理实施情况1、系统概述浙江浙能兰溪发有限责任公司四台机组锅炉为北京巴威公司按美国B&W公司SWUP系列锅炉技术标准，结合本工程燃用的设计、校核煤质特性和自然条件设计的超临界参数SWUP锅炉。

锅炉为超临界参数、螺旋炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的 型锅炉，锅炉配有带循环泵的内置式启动系统。

该锅炉主要设计参数如下：锅炉型号：B&WB-1903/25.40-M锅炉最大连续蒸发量(BMCR) ：1903 t/h过热器出口蒸汽压力：25.04 MPa过热器出口蒸汽温度：571℃省煤器进口给水温度：289℃机组设置凝结水精处理系统，凝泵出水经凝结水精处理系统处理后依次经过轴封加热器、#8、#7、#6、#5低压加热器进入除氧器，经给水泵增压后依次经过#3、#2、#1高加进入省煤器。

2、关于给水定向加氧处理锅炉给水采用加氧处理的原理是利用给水中的溶解氧对金属的钝化作用，使金属表面形成被一层氧化铁水合物（FeOOH）所覆盖的致密而稳定的保护性氧化膜，以降低给水的铁含量，防止炉前系统的流动加速腐蚀（FAC）的发生，从而降低锅炉管的结垢速率、减缓直流炉运行压差的上升速度。

给水加氧处理解决的是给水管路的流动加速腐蚀问题，不是为了解决水冷壁或蒸汽系统金属的腐蚀问题，因此可以采用定向控制将给水系统氧化后降低给水系统的氧，加入的氧仅供修补给水管道上的氧化膜；而蒸汽中不出现氧，蒸汽的品质与不加氧的机组没有区别。

3、给水加氧处理实施兰溪电厂#4机组2010年3月26日开始加氧，给水加氧一开始按30~150μg/L控制，由于发生过结垢、氧化皮脱落过快等问题，2012年2月将给水溶解氧含量降低值5~20μg/L；#1机组2011年4月6日开始定向加氧，给水氧含量小于20μg/L；#3机组于2012年3月开始定向加氧；#2机组给水处理方式目前采用AVT（O）。

目前，四台机组给水pH值均控制在9.20~9.60，目的是为了减少疏水系统的腐蚀。

4、加氧系统及控制要求加氧设备采用西安热工院开发的DSY-1B型自动加氧装置，加氧系统由加氧汇流排、加氧控制柜、加氧管道和相关阀门组成，热力系统加氧点包括四点：凝结水精处理出口母管一点；除氧器出口下水管三点，即电动给水泵前置泵入口、汽动给水泵A、B前置泵入口各一点，加氧运行期间当某台给水泵停止运行时立即关闭相应的就地加氧一、二次门，给水泵运行时则打开。

系统图如下图1 兰溪电厂给水加氧系统改造示意图加氧电磁阀开关状态反馈、自动/手动加氧运行方式、除氧器出口加氧调节阀开度信号送入化学辅控计算机；化学辅控计算机能够远程关闭加氧电磁阀。

氧气压力低报警时，加氧装置自动关掉对应的电磁阀。

更换氧气瓶后，加氧控制柜自动恢复该回路的加氧。

除氧器入口氧含量超过100μg/L，电磁阀将自动关闭，小于30μg/L电磁阀将自动打开。

为了保证机组水质变差时加氧装置自动停止加氧，引入除氧器入口和省煤器入口给水氢电导率二个信号，当除氧器入口和省煤器入口给水氢电导率同时超过0.15µS/cm时，除氧器出口和精处理出口加氧电磁阀关闭，停止加氧。

其它保护，在故障消除后，同样加氧控制柜自动恢复该回路的加氧。

凝结水加氧时，尽量维持除氧器入口给水溶解氧为30μg/L~100μg/L。

电磁调节阀将根据凝结水流量和除氧器入口给水氧含量（控制设定值40μg/L）自动调节加氧量。

由于给水中溶解氧是μg/L数量级,而给热力系统提供的是纯氧,所以加氧量的微小变化,就会使给水中溶解氧有很大的变化;另外,由于流体力学的作用,在负荷变化时,给水中溶解氧和工作压力都变化较大.针对这些情况,通过稳压、自动调节执行机构和复合式PI调节三项技术,使加氧控制效果有显著提高,满足了加氧的技术要求.复合式PI调节技术的关键主要是:在负荷变化时,首先进行超前调节,再通过PI调节,使控制效果满足要求.复合式PI调节公式Y = K1Q + Kp△X + K I△X △tQ:给水流量Kp:比例系数KI :积分系数给水加氧电磁调节阀将根据凝结水流量和省煤器入口给水氧含量自动调节加氧量。

5、加氧效果a) 兰电的几台机组给水采用加氧处理后，高、低压给水系统被完全钝化，形成了难溶的、保护性更好的氧化膜，抑制了低温段给水系统的流动加速腐蚀。

省煤器入口给水铁含量平均值由加氧转换前的1.8µg/L，降低到小于0.5µg/L，降低了70%以上。

这将降低锅炉受热面的结垢速率，延长锅炉的化学清洗周期，消除减温水调节阀卡涩问题。

b) 凝结水精处理混床采用铵型方式运行，在凝汽器严密不漏的情况下，出钠离子、氯离子小于1µg/L。

给水pH值控制在9.40左右时，高加疏水的铁含量小于5µg/L。

c) 给水加氧处理工况在热力系统防腐防垢，提高机组的安全和经济性方面有着明显的优势。

6、加氧存在问题a) 兰电#4机最先开始加氧的，刚开始给水加氧按30~150μg/L控制，加氧过后出现了氧化皮脱落比原来严重问题，怀疑主要是兰电过热器、再热器的材质问题和加氧量过大引起的，后来给水加氧按5~20μg/L控制，除氧器进口按照20~100μg/L控制，氧化皮脱落明显减轻，给水铁含量没什么变化，但是高加疏水含铁量偏高，后来又通过实验确定给水pH值控制在9.40左右时，高加疏水的铁含量小于5µg/L。

b) 加氧气管路由原来的∮25改为∮10，管径过大出现了两个问题，一是流速慢出现滞后现象、二是加氧量容易过量不容易控制，所以改小了管径，主要是为了加快流速和便于控制。

c) 兰电#3机组加氧转换过程中水汽的氢电导率也存在不同程度的升高现象，根据色谱检测结果，加氧转换初期，有机酸、二氧化碳以及少量的氯离子等是引起水汽氢电导率升高的主要杂质离子。

一般认为，当给水加氧使氧化膜状态发生变化时，原先氧化膜中的含碳化合物会被氧化形成有机酸和二氧化碳；而氧化膜物相变化时微孔中其它阴离子也会被挤出。

因此，这些杂质阴离子的溶出主要与热力系统及取样管氧化膜的转变有关。

d) 加氧转换中、后期阶段，#3省煤器入口检测到有少量SO42-溶出，小于1.0μg/L，是给水氢电导率稍偏高的主要原因。

而硫酸根离子非来源于热力系统，而是取样管表面氧化膜转换过程的溶出物，与水样温度、水样中溶解氧含量及取样管材质有关。

二、乐清电厂给水加氧处理实施情况乐清发电厂#3、#4机组分别于2010年3月30日和7月25日投产，给水一直采用全挥发处理（A VT）处理，但高加正常疏水调节阀阀位反馈持续上升。

＃4机组＃1高加在2011年3-4月的两个月内正常疏水阀开度持续上升达到了90%，接近全开，清理后不久又会堵塞，现场取样后，发现堵塞物具有磁性，初步判断为磁性四氧化三铁。

图2是乐清电厂#4机组#1高加疏水调节阀堵塞后，解体后的堵塞情况。

图2 乐清电厂#4机组#1高加疏水调节阀堵塞状况#3机组于2011年11月7日—2011年12月27日进行首次A级检修，检修过程中经过化学监督检查发现：#3机组省煤器的结垢量最大达到了375g/m2；水冷壁向火侧结垢量为93.1g/m2。

很明显，省煤器的结垢量远远大于水冷壁的结垢量，这是因为超临界机组各部位热负荷上升，氧化铁沉积部位提前到省煤器，并且结垢速率高（按照标准评定为三类设备）。

#4级组与#3机组一样，结垢速率也一样会高。

乐清电厂#3、#4机组#1高加正常疏水阀堵塞是给水系统汽侧双相流导致的流动加速腐蚀FAC，要抑制流动加速腐蚀FAC，在设备结构和材料无法改变的情况下，可以通过改变给水和疏水的处理方式（改变水工况），从还原性气氛转化为氧化性气氛（加氧处理），将原有的磁性四氧化三铁膜变成为致密的三氧化二铁保护膜，达到抑制流动加速腐蚀的目的；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阀堵塞问题，由此提出疏水加氧处理措施。

利用2012年#4机组检修机会，进行改造，开展疏给水加氧试验，以期达到降低锅炉结垢速率的目的。

在疏水加氧控制平稳后，稳步开展给水微量加氧的试验，为了保证安全实施给水和疏水加氧，需要增设相应的取样点和化学检测仪表，根据乐清电厂给水系统加氧的需要，增设启动分离器出口溶氧测点、末级过热器出口溶氧测点、省煤器出口ORP测点以及除氧器与省煤器进口合并的ORP测点。

给水系统加氧点和检测点分布如图3所示：图3 给水系统加氧点和检测点分布利用省煤器出口集箱放空气管座增加三通，接取样点，增设样水预冷装置，并增设氧化还原电位表ORP。

除氧器进口与省煤器进口的样水经减温、减压装置后，再经过三通并成一路，增设一块氧化还原电位表ORP，表计可以根据测量需要进行切换。

利用启动分离器顶部两路放空气管管座增加三通，接取样管，两路取样管经三通合并后进入减温减压装置，增设一块溶氧表。

末级过热器出口增设溶氧表。

所有增加的取样管材质均为316L，按照锅炉承压部件设计的压力和温度等级进行配置安装，管径与原有取样管径一致。

高加疏水系统加氧点和取样点设置如下所示图4 高加疏水加氧点和检测点分布加氧点增设在#1高加的一级抽气母管放空气管上，位置靠近抽气母管。

#1高加正常疏水调整阀前隔离阀前管道开孔，增加取样点，增设样水的预冷装置，并增设氧化还原电位表和溶氧表。

所有增加的取样管材质均为316L，按照一级抽气承压部件设计的压力和温度等级进行配置安装。

#3高加疏水取样采用原有取样管，增设氧化还原电位表和溶氧表。

乐清电厂#4号机组水汽加氧系统设计方案：疏水系统采用直接向抽汽中加注氧气的方式。

#4机组#1高加汽侧最高压力为：8.53MPa，汽侧设计温度为：305~440℃。

而氧气钢瓶压力最大达到14.7MPa，一般在12~13MPa，如使用钢瓶直接加氧，氧气钢瓶需要频繁更换，因此，从设计上考虑，需要在原有的加氧系统中增设气体增压装置，装置包括一台气体增压泵和一个气体缓冲罐，并配有相应驱动气体控制回路。