探讨超超临界机组实施给水加氧处理的可行

摘要：我国1000MW的超超临界压力锅炉的垂直管屏水冷壁常常会突发超温爆管现象。这是因为水汽品质不够。水冷壁的入口节流孔板，容易被磁性的氧化铁堵住。AVT方式造成省煤器入口的给水铁离子含量较高。对机组实施给水加氧处理，可以及时避免垂直管屏的水冷壁出现爆管。本文就此介绍了超超临界机组的水处理系统，分析了水汽品质情况和给水加氧试验情况，表明加氧效果，最终证实超超临界机组实施给水加氧处理的可行性。

关键词：超超临界机组；给水加氧处理；水质控制

中图分类号： S959 文献标识码： A

随着科技的发展，超超临界燃煤发电技术更为节能、高效、环保。现如今，1000MW的超超临界燃煤发电机组成为主要的火电机组。超超临界机组比较于亚临界机组，负荷适应性、运行灵活性、热效率更高。而超超临界机组有着高压和高温的特点，对材料选择有更为严格的要求。特别是水汽品质要求。水的临界点为22.064MPa,373.99°C。达到临界点后，水汽为一体。随着温度压力升高，水汽沉淀性和溶解性也发生了变化。因此，控制机组水汽品质，对超超临界机组安全运行有着很重要的意义。

1.设备概况

中国电力投资集团公司的第三电厂2号和3号机组是1000MW超超临界机组。锅炉是超超临界参数变压运行的螺旋管圈直流炉，燃烧方式为四角切圆，露天布置、平衡通风、全钢构架、固态排渣。锅炉膛水冷壁的上部和下部均使用垂直管屏。下部的水冷壁管使用6mm壁厚、29mm的壁外径的内螺纹管。炉膛的上部和下部水冷壁，都是采取二级混合器中间集箱。水冷壁入口安装不一样孔径的节流板，调节水流量，适应吸热量。水冷壁的流圈有着不一样的规格大小，侧墙节流孔径平均为9mm，在10mm左右的规格。前后墙约为7—14mm的节流孔径，平均孔径是11mm。

中国电力投资集团公司使用的是氧化性全挥发处理的1000MW超超临界机组。在省煤器入口处，铁离子含量大约为3/kg。这比主蒸汽内的铁离子含量要高出很多。多余的铁离子会沉积于水冷壁节流孔附近，可能会引起水冷壁管增温，影响机组运行。

2.超超临界机组的水处理系统

水处理系统的类型较多，有净化水处理系统、补给水处理系统、精处理系统、化学加药系统和机组供氢系统等。本次使用的水处理系统为凝结水精处理系统。

选择长江水作为原水，通过反应沉淀池和空气擦洗滤池开展预处理，再通过超滤、反渗透预除盐、二级除盐设备制出锅炉补给水，凝结水精处理系统选择高塔法，采取2×50%前置过滤器及3×50%容量的中压高速混床。两台机组再配置体外再生装置，满足混床 H/OH 型的树脂清洗、分离和再生。每一台机组混床单元是四个体外再生的高速混床构成，混床最大出力为35m3/h。混床单元中安装了再循环系统。混床出口有树脂捕捉器，不会把破碎掉的树脂带到热力系统中。等到混床失效后再开始树脂输送，失效的树脂被送进了树脂分离塔中，其他的树脂送入混床。最终得出水质控制指标。

机组给水处理为AVT(O)，即加氨型的氧化性全挥发。给水设计加氨有两点，即除氧器出口的下水管和凝结水精处理的出口母管。机组在正常运行过程中，给水PH值应在9.2和9.6之间。

分析水汽品质情况

在加氧处理之前，要先查定和评估好系统水质情况，这样便于积累原始数据，并摸清水处理控制方式。对超超临界机组进行离子色谱和原子吸收，做出阴离子和腐蚀产物的检测。并对氢电导和PH值进行在线仪表检测。

在试验期间，检测了硫酸根离子和除盐水氯离子的含量，没有发现硫酸根离子，也没有发现氯离子泄露。但在二次检测时，除盐水内存在氯离子，约在0.7g/L左右。为了不让氯离子泄露，不能运用反渗透系统的旁路运行来制水。机组系统水质氯离子含量较高，可达5.8g/L。氯离子泄漏情况和精处理的混床树脂比例有关。树脂中存在氯离子，氨型运行周期中有着较高的制水量，随后残余氯型的树脂比例也在不断升高。氯离子进入到凝结水中，和混床阴树脂混合在一起，使得氯型树脂比例提高了。树脂之间的交叉污染，也会提高氯离子的含量。

系统氢电导发现，虽然给水、主蒸汽、凝结水氢电导能达到超临界机组的水汽质量要求，但是凝结水氢电导还是比水蒸气氢电导要高出0.03S/m。凝结水的构成有补给水、蒸汽冷凝水、低压疏水。补给水溶进可溶性气体，能增加凝结水氢电导。而凝汽器的渗漏也会对凝结水水质有污染。经过系统查定，低压疏水中含铁量可达84g/L。这是因为低压疏水的腐蚀产物积聚。除氧器和凝结水出口有着较高的腐蚀产物含量，多在6g/L之下。

以此证明，机组给水通过AVT(O)处理后，凝汽器有着较高的严密性，水汽纯度高。其氢电导率比0.15S/cm要小。省煤器入口、除氧器入口均比0.10S/cm要小。氯离子含量最高可达5.8g/L。

4.给水加氧试验情况

对超超临界机组进行加氧时，转换过程中，先对凝结水进行加氧，并及时转换低压给水系统，水溶氧要在160g/L左右。两天之后进行给水加氧，水溶氧在150g/L左右，给水阳导处于0.2S/cm之下。水汽内的铁离子要在5g/L下，不会发生涨幅。机组加氧正常运行，水溶氧渐渐稳定在40—80g/L，给水PH值偏弱碱性。水氢电导率大约在0.1S/cm之内，铁离子在0.4—1.2g/L。水质情况良好。而加氧装置也解决了部分问题。加氧汇流排最初只显示地压力表，不能开展远方监视。现如今增加了排压力变送器，可将测量信号进行转送，满足监视需求。而除氧器出口和精处理出口和加氧点距离很近，含氧量应该有较大的波动。为了保证测量准确，可把两处的取样点移到加氧点以外5m处。

5.分析实施给水加氧后的效果

实验证明，如果水的阳离子导电率比0.2S/cm要小，氧不但不会腐蚀碳钢，而且会在碳钢表面形成致密均匀Fe2O3，制止给水管、碳钢制高压加热器、省煤器出现流动、加速性腐蚀。对临界机组实施给水加氧，在金属表面均匀供氧。金属表面会形成完整、稳定的Fe3O4 。从微孔通道中扩散的二价铁离子会立即被氧化，生成Fe2O3和（FeOOH），沉积于外延的Fe3O4 层空隙内，最终形成致密均匀的双层保护膜。Fe3O4 受压应力影响出现裂纹的地方，能够自行愈合。而愈合的程度，和加氧量有关。

精处理的运行周期有所延长。对比给水加氧的前后情况，发现氨用量在明显减少，大约减少了30%左右。精处理的运行周期也延长了两倍。不用再消耗控制水质的药品，也减少了废液的排出，由此省下了较多的经济成本。

结束语：

对超超临界机组实施给水加氧之后，控制了给水含铁量，也有力的减缓炉前给水流动加速性腐蚀。加氧之后，锅炉一直没有出现水冷壁超温爆管和节流孔处超温情况。在检查过程中也没有在节流处发现氧化铁沉积。热力系统表面也形成了Fe3O4和Fe2O3，构成了双层保护膜。既有效抑制住碳钢腐蚀，也明显的降低了水汽系统内的铁含量。启动机组时，减少了机组热态和冷态的冲洗时间，也降低了煤、电、水的消耗。

参考文献：

[1]朱莉.1000Mw超超临界机组给水加氧处理技术的应用[J].上海电力,2009,(6).

[2]黄校春，徐洪，赵益民.超超临界机组实施给水加氧处理的可行性[J].中国电力,2011,（12）.

[3] 杨文贵，李世刚.给水加氧处理在超超临界机组上的应用[J]信息技术,2010,(4).