發(fā)電機組給水加氧處理調(diào)研報告

1、赴蘭溪電廠、樂清電廠給水加氧處理調(diào)研報告調(diào)研時間：2012年09月18日至09月19日調(diào)研人員：朱新強、朱繼峰、屠榮峰調(diào)研地點：蘭溪電廠、樂清電廠調(diào)研內(nèi)容：蘭溪電廠、樂清電廠給水加氧處理實施情況目前超（超）臨界機組給水化學處理設計工況主要為全揮發(fā)處理（AVT）和加氧處理（OT）二種方式。給水采用全揮發(fā)處理（AVT）的超（超）臨界機組在運行中普遍存在一些問題，如：水汽清潔度較差；孔閥堵塞；結(jié)垢部位提前；爐管結(jié)垢速率高；高壓加熱器和鍋爐壓差大且上升速度快；鍋爐化學清洗周期短；氧化鐵垢在汽輪機高壓缸的沉積量大等等。這是因為在此水處理工況下，受熱面材質(zhì)表面氧化膜的表面形態(tài)疏松使給水系統(tǒng)水流加速腐蝕嚴重

2、（FAC），水汽系統(tǒng)的整體Fe含量高，最終導致上述結(jié)果的發(fā)生。因此，有必要通過改變給水處理方式，采用給水復合加氧處理方式，進而改變水汽接觸界面氧化膜的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，減輕甚至杜絕給水系統(tǒng)FAC的發(fā)生。一、蘭溪電廠給水加氧處理實施情況1、系統(tǒng)概述浙江浙能蘭溪發(fā)有限責任公司四臺機組鍋爐為北京巴威公司按美國B&W公司SWUP系列鍋爐技術(shù)標準，結(jié)合本工程燃用的設計、校核煤質(zhì)特性和自然條件設計的超臨界參數(shù)SWUP鍋爐。鍋爐為超臨界參數(shù)、螺旋爐膛、一次中間再熱、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、露天布置的P型鍋爐，鍋爐配有帶循環(huán)泵的內(nèi)置式啟動系統(tǒng)。該鍋爐主要設計參數(shù)如下：鍋爐型號： B&WB-19

3、03/25.40-M鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR) ：1903 t/h過熱器出口蒸汽壓力： 25.04 MPa過熱器出口蒸汽溫度： 571省煤器進口給水溫度： 289機組設置凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，凝泵出水經(jīng)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)處理后依次經(jīng)過軸封加熱器、#8、#7、#6、#5低壓加熱器進入除氧器，經(jīng)給水泵增壓后依次經(jīng)過#3、#2、#1高加進入省煤器。2、關(guān)于給水定向加氧處理鍋爐給水采用加氧處理的原理是利用給水中的溶解氧對金屬的鈍化作用，使金屬表面形成被一層氧化鐵水合物（FeOOH）所覆蓋的致密而穩(wěn)定的保護性氧化膜，以降低給水的鐵含量，防止爐前系統(tǒng)的流動加速腐蝕（FAC）的發(fā)生，從而降低鍋爐管的結(jié)垢速率、

4、減緩直流爐運行壓差的上升速度。給水加氧處理解決的是給水管路的流動加速腐蝕問題，不是為了解決水冷壁或蒸汽系統(tǒng)金屬的腐蝕問題，因此可以采用定向控制將給水系統(tǒng)氧化后降低給水系統(tǒng)的氧，加入的氧僅供修補給水管道上的氧化膜；而蒸汽中不出現(xiàn)氧，蒸汽的品質(zhì)與不加氧的機組沒有區(qū)別。3、給水加氧處理實施蘭溪電廠#4機組2010年3月26日開始加氧，給水加氧一開始按30150g/L控制，由于發(fā)生過結(jié)垢、氧化皮脫落過快等問題，2012年2月將給水溶解氧含量降低值520g/L；#1機組2011年4月6日開始定向加氧，給水氧含量小于20g/L； #3機組于2012年3月開始定向加氧； #2機組給水處理方式目前采用AVT（

5、O）。目前，四臺機組給水pH值均控制在9.209.60，目的是為了減少疏水系統(tǒng)的腐蝕。4、加氧系統(tǒng)及控制要求加氧設備采用西安熱工院開發(fā)的DSY-1B型自動加氧裝置，加氧系統(tǒng)由加氧匯流排、加氧控制柜、加氧管道和相關(guān)閥門組成，熱力系統(tǒng)加氧點包括四點：凝結(jié)水精處理出口母管一點；除氧器出口下水管三點，即電動給水泵前置泵入口、汽動給水泵A、B前置泵入口各一點，加氧運行期間當某臺給水泵停止運行時立即關(guān)閉相應的就地加氧一、二次門，給水泵運行時則打開。系統(tǒng)圖如下圖1 蘭溪電廠給水加氧系統(tǒng)改造示意圖加氧電磁閥開關(guān)狀態(tài)反饋、自動/手動加氧運行方式、除氧器出口加氧調(diào)節(jié)閥開度信號送入化學輔控計算機；化學輔控計算機能夠

6、遠程關(guān)閉加氧電磁閥。氧氣壓力低報警時，加氧裝置自動關(guān)掉對應的電磁閥。更換氧氣瓶后，加氧控制柜自動恢復該回路的加氧。除氧器入口氧含量超過100g/L，電磁閥將自動關(guān)閉，小于30g/L電磁閥將自動打開。為了保證機組水質(zhì)變差時加氧裝置自動停止加氧，引入除氧器入口和省煤器入口給水氫電導率二個信號，當除氧器入口和省煤器入口給水氫電導率同時超過0.15µS/cm時，除氧器出口和精處理出口加氧電磁閥關(guān)閉，停止加氧。其它保護，在故障消除后，同樣加氧控制柜自動恢復該回路的加氧。凝結(jié)水加氧時，盡量維持除氧器入口給水溶解氧為30g/L100g/L。電磁調(diào)節(jié)閥將根據(jù)凝結(jié)水流量和除氧器入口給水氧含量（控制設定

7、值40g/L）自動調(diào)節(jié)加氧量。由于給水中溶解氧是g/L數(shù)量級,而給熱力系統(tǒng)提供的是純氧,所以加氧量的微小變化,就會使給水中溶解氧有很大的變化;另外,由于流體力學的作用,在負荷變化時,給水中溶解氧和工作壓力都變化較大.針對這些情況,通過穩(wěn)壓、自動調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)和復合式PI調(diào)節(jié)三項技術(shù),使加氧控制效果有顯著提高,滿足了加氧的技術(shù)要求.復合式PI調(diào)節(jié)技術(shù)的關(guān)鍵主要是:在負荷變化時,首先進行超前調(diào)節(jié),再通過PI調(diào)節(jié),使控制效果滿足要求. 復合式PI調(diào)節(jié)公式 Y = K1Q + KpX + K IX tQ:給水流量Kp:比例系數(shù)KI :積分系數(shù)給水加氧電磁調(diào)節(jié)閥將根據(jù)凝結(jié)水流量和省煤器入口給水氧含量自動調(diào)

8、節(jié)加氧量。5、加氧效果a) 蘭電的幾臺機組給水采用加氧處理后，高、低壓給水系統(tǒng)被完全鈍化，形成了難溶的、保護性更好的氧化膜，抑制了低溫段給水系統(tǒng)的流動加速腐蝕。省煤器入口給水鐵含量平均值由加氧轉(zhuǎn)換前的1.8µg/L，降低到小于0.5µg/L，降低了70%以上。這將降低鍋爐受熱面的結(jié)垢速率，延長鍋爐的化學清洗周期，消除減溫水調(diào)節(jié)閥卡澀問題。b) 凝結(jié)水精處理混床采用銨型方式運行，在凝汽器嚴密不漏的情況下，出鈉離子、氯離子小于1µg/L。給水pH值控制在9.40左右時，高加疏水的鐵含量小于5µg/L。c) 給水加氧處理工況在熱力系統(tǒng)防腐防垢，提高機組的安全和

9、經(jīng)濟性方面有著明顯的優(yōu)勢。6、加氧存在問題a) 蘭電#4機最先開始加氧的，剛開始給水加氧按30150g/L控制，加氧過后出現(xiàn)了氧化皮脫落比原來嚴重問題，懷疑主要是蘭電過熱器、再熱器的材質(zhì)問題和加氧量過大引起的，后來給水加氧按520g/L控制，除氧器進口按照20100g/L控制，氧化皮脫落明顯減輕，給水鐵含量沒什么變化，但是高加疏水含鐵量偏高，后來又通過實驗確定給水pH值控制在9.40左右時，高加疏水的鐵含量小于5µg/L。b) 加氧氣管路由原來的25改為10，管徑過大出現(xiàn)了兩個問題，一是流速慢出現(xiàn)滯后現(xiàn)象、二是加氧量容易過量不容易控制，所以改小了管徑，主要是為了加快流速和便于控制。c

10、) 蘭電#3機組加氧轉(zhuǎn)換過程中水汽的氫電導率也存在不同程度的升高現(xiàn)象，根據(jù)色譜檢測結(jié)果，加氧轉(zhuǎn)換初期，有機酸、二氧化碳以及少量的氯離子等是引起水汽氫電導率升高的主要雜質(zhì)離子。一般認為，當給水加氧使氧化膜狀態(tài)發(fā)生變化時，原先氧化膜中的含碳化合物會被氧化形成有機酸和二氧化碳；而氧化膜物相變化時微孔中其它陰離子也會被擠出。因此，這些雜質(zhì)陰離子的溶出主要與熱力系統(tǒng)及取樣管氧化膜的轉(zhuǎn)變有關(guān)。d) 加氧轉(zhuǎn)換中、后期階段，#3省煤器入口檢測到有少量SO42-溶出，小于1.0g/L，是給水氫電導率稍偏高的主要原因。而硫酸根離子非來源于熱力系統(tǒng)，而是取樣管表面氧化膜轉(zhuǎn)換過程的溶出物，與水樣溫度、水樣中溶解氧含量

11、及取樣管材質(zhì)有關(guān)。二、樂清電廠給水加氧處理實施情況樂清發(fā)電廠#3、#4機組分別于2010年3月30日和7月25日投產(chǎn)，給水一直采用全揮發(fā)處理（AVT）處理，但高加正常疏水調(diào)節(jié)閥閥位反饋持續(xù)上升。4機組1高加在2011年3-4月的兩個月內(nèi)正常疏水閥開度持續(xù)上升達到了90%，接近全開，清理后不久又會堵塞，現(xiàn)場取樣后，發(fā)現(xiàn)堵塞物具有磁性，初步判斷為磁性四氧化三鐵。圖2是樂清電廠#4機組#1高加疏水調(diào)節(jié)閥堵塞后，解體后的堵塞情況。圖2 樂清電廠#4機組#1高加疏水調(diào)節(jié)閥堵塞狀況#3機組于2011年11月7日2011年12月27日進行首次A級檢修，檢修過程中經(jīng)過化學監(jiān)督檢查發(fā)現(xiàn)：#3機組省煤器的結(jié)垢量最

12、大達到了375g/m2；水冷壁向火側(cè)結(jié)垢量為93.1g/m2。很明顯，省煤器的結(jié)垢量遠遠大于水冷壁的結(jié)垢量，這是因為超臨界機組各部位熱負荷上升，氧化鐵沉積部位提前到省煤器，并且結(jié)垢速率高（按照標準評定為三類設備）。#4級組與#3機組一樣，結(jié)垢速率也一樣會高。樂清電廠#3、#4機組#1高加正常疏水閥堵塞是給水系統(tǒng)汽側(cè)雙相流導致的流動加速腐蝕FAC，要抑制流動加速腐蝕FAC，在設備結(jié)構(gòu)和材料無法改變的情況下，可以通過改變給水和疏水的處理方式（改變水工況），從還原性氣氛轉(zhuǎn)化為氧化性氣氛（加氧處理），將原有的磁性四氧化三鐵膜變成為致密的三氧化二鐵保護膜，達到抑制流動加速腐蝕的目的；而采用傳統(tǒng)的給水加氧

13、處理因擔心過量的氧進入主蒸汽而誘發(fā)過熱器氧化皮的問題，為了有針對性地解決疏水閥堵塞問題，由此提出疏水加氧處理措施。利用2012年#4機組檢修機會，進行改造，開展疏給水加氧試驗，以期達到降低鍋爐結(jié)垢速率的目的。在疏水加氧控制平穩(wěn)后，穩(wěn)步開展給水微量加氧的試驗，為了保證安全實施給水和疏水加氧，需要增設相應的取樣點和化學檢測儀表，根據(jù)樂清電廠給水系統(tǒng)加氧的需要，增設啟動分離器出口溶氧測點、末級過熱器出口溶氧測點、省煤器出口ORP測點以及除氧器與省煤器進口合并的ORP測點。給水系統(tǒng)加氧點和檢測點分布如圖3所示：圖3 給水系統(tǒng)加氧點和檢測點分布利用省煤器出口集箱放空氣管座增加三通，接取樣點，增設樣水預冷

14、裝置，并增設氧化還原電位表ORP。除氧器進口與省煤器進口的樣水經(jīng)減溫、減壓裝置后，再經(jīng)過三通并成一路，增設一塊氧化還原電位表ORP，表計可以根據(jù)測量需要進行切換。利用啟動分離器頂部兩路放空氣管管座增加三通，接取樣管，兩路取樣管經(jīng)三通合并后進入減溫減壓裝置，增設一塊溶氧表。末級過熱器出口增設溶氧表。所有增加的取樣管材質(zhì)均為316L，按照鍋爐承壓部件設計的壓力和溫度等級進行配置安裝，管徑與原有取樣管徑一致。高加疏水系統(tǒng)加氧點和取樣點設置如下所示圖4 高加疏水加氧點和檢測點分布加氧點增設在#1高加的一級抽氣母管放空氣管上，位置靠近抽氣母管。#1高加正常疏水調(diào)整閥前隔離閥前管道開孔，增加取樣點，增設樣

15、水的預冷裝置，并增設氧化還原電位表和溶氧表。所有增加的取樣管材質(zhì)均為316L，按照一級抽氣承壓部件設計的壓力和溫度等級進行配置安裝。#3高加疏水取樣采用原有取樣管，增設氧化還原電位表和溶氧表。樂清電廠#4號機組水汽加氧系統(tǒng)設計方案：疏水系統(tǒng)采用直接向抽汽中加注氧氣的方式。#4機組#1高加汽側(cè)最高壓力為：8.53MPa，汽側(cè)設計溫度為：305440。而氧氣鋼瓶壓力最大達到14.7MPa，一般在1213MPa，如使用鋼瓶直接加氧，氧氣鋼瓶需要頻繁更換，因此，從設計上考慮，需要在原有的加氧系統(tǒng)中增設氣體增壓裝置，裝置包括一臺氣體增壓泵和一個氣體緩沖罐，并配有相應驅(qū)動氣體控制回路。疏水加氧裝置前匯流排

16、和減壓閥后管路承壓等級均為15MPa。氣體增壓泵由儀用壓縮空氣進行驅(qū)動，所需壓縮空氣壓力為67bar，取自就近的儀用壓縮系統(tǒng)或化學專用的壓縮空氣系統(tǒng)。在實際運行過程中，通過調(diào)整驅(qū)動氣源控制回路的電磁閥開關(guān)，來保證氣體增壓泵出口氧氣壓力穩(wěn)定在12.013.0MPa。壓縮空氣回路承壓等級均為1.0MPa。當鋼瓶出口氧氣壓力大于12MPa時，氧氣直接通過旁路，經(jīng)過減壓閥控制氣壓穩(wěn)定在10.010.5MPa；鋼瓶出口氧氣壓力低于12MPa時，經(jīng)氧氣壓縮泵進行增壓，并經(jīng)過一個緩沖罐，氧氣始終維持穩(wěn)定在12.013.0MPa，再經(jīng)過減壓閥控制氣壓穩(wěn)定在10.010.5MPa，然后通過質(zhì)量流量控制器進行調(diào)整

17、加入抽汽中。疏水加氧裝置出口至一級抽氣加氧一次閥之間的管路和閥門按照一級抽氣的設計壓力等級進行配置安裝。自動加氧調(diào)節(jié)需要一級抽氣壓力和給水流量等信號參與控制，信號需送入凝結(jié)水精處理PLC。樂清電廠的疏水加氧系統(tǒng)及給水和凝結(jié)水加氧系統(tǒng)詳細設計系統(tǒng)圖分別如下所示圖5 樂清疏水加氧系統(tǒng)圖6 樂清凝結(jié)水加氧系統(tǒng)樂清電廠現(xiàn)場的加氧系統(tǒng)裝置和控制柜布置情況如下所示：圖7 樂清加氧系統(tǒng)裝置圖8 加氧系統(tǒng)控制柜布置情況通過此次調(diào)研，使我們了解了蘭溪電廠和樂清電廠加氧改造的基本方案和實施過程。從調(diào)研中獲得的收獲如下：1. 對蘭溪電廠和樂清電廠的加氧技術(shù)協(xié)議和方案等進行收資，為我廠實施加氧方案提供參考依據(jù)。2.

18、蘭溪電廠實施加氧改造通過與西安熱工院簽訂技術(shù)協(xié)議來實施加氧設備的采購與技術(shù)服務；樂清電廠實施加氧改造通過浙能技術(shù)中心的科技項目來進行實施；嘉興三期的加氧改造也是通過技術(shù)中心科技項目來實施，我廠在實施時也可以借鑒兄弟電廠的實施形式。3. 樂清電廠在現(xiàn)場實施中對現(xiàn)場原有加氧給水和凝結(jié)水加氧系統(tǒng)設備評估，存在以下問題：原有加氧管徑太粗，壁厚偏薄，且質(zhì)量流量控制器參數(shù)不符合要求，后對系統(tǒng)進行完善，更換符合要求的加氧管路(12X3，316L)和質(zhì)量流量控制器，具體配置情況已經(jīng)進行了收資。4. 在加氧實施自動的過程中，對電磁調(diào)節(jié)機構(gòu)的選型也是較為重要的環(huán)節(jié)，該調(diào)節(jié)機構(gòu)行程小，精度高，儀控專業(yè)在這方面也加強這方面的調(diào)研。樂清電廠#4機加氧剛投入試運行