给水加氧处理技术在超超临界锅炉的应用.pdf
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1、电 力 安 全 技 术 第 1 7 卷 ( 2 0 1 5 年第 1 期 ) 给水加氧处理技术在超超临界锅炉的应用 居 强 , ( 华电国际邹县发 电厂 , 孙 磊 山东 邹城2 7 3 5 2 2 ) 摘要阐述了 给水 真处理的原理及影响金属氧化膜形成的因素, 介绍了莱超超临界锅炉 进行给水加氧的处理过程 ,总结 了给水加氧处理后的化学监督及运行中防氧化皮剥离的注意事项, 最后对加氧处理前后的机组技术指标和经济效益进行 了比较。 关键词超超 临界锅炉;给水加氧处理 ;全发挥处理 给水加氧处理 ( O T ) 是在高纯度给水中加入适 量的氧化剂( O 或 H O ) 以达到减缓热力设备腐蚀 的
2、 目的,它与给水除氧的 AVT( 全挥发处理 ) 还原 性水工况截然相反 ,是一种氧化性水工况。锅炉给 水加氧是目前解决超 ( 超 ) 临界锅炉受热面和汽轮 机通流部件结垢、腐蚀问题的先进处理工艺,也是 大型火力发电机组实现节能降耗的有效措施之一。 它不仅可以提高机组整体运行的经济性和安全性, 还可以延长凝结水精处理混床的运行周期 ,降低系 统的含铁量,全面提高化学监督管理水平。 1 概述 某 电厂 7号机组为 1 0 0 0MW 超超临界发电机 护方式。但 由于该发 电公司 2期启停机方式的特殊 性,在孤岛运行方式下发生机炉故障,磁场开关将 无法跳闸,并且不能实现厂用 电切换 ,势必造成厂
3、用母线失电。为此,在 D C S系统中增加机组不在 网汽机打闸逻辑判据,信号送至发变组非电量保护 屏 ,并在该屏上增加独立出口和压板。机组正常启 停机过程中,在孤岛运行方式下投入此压板,待并 网后解除此压板,解决了机组孤岛运行发生汽机故 障时厂用电安全切换的问题。 5 结束语 针对该发电公司 2 期机组厂用电系统的特殊 性,专门研制的厂用电同期切换装置 目前已安装、 一 一 组 ,锅炉 为 DG3 0 0 0 2 6 1 5 一1型高效超 超临界 参数变压直流炉,采用单炉膛、一次中间再热、平 衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构 架、全悬 吊结构 n 型。锅炉最大连续蒸发量时的 主要参
4、数为:蒸发量 3 0 3 3 t h;过热器 出 口蒸 汽 压力 2 6 2 5 MP a ( a ) ; 过热器出口蒸汽温度 6 0 5; 再热蒸汽流量 2 4 6 9 7 t h;再热器进 口蒸汽压 力 5 1 MP a ( a ) ; 再热器出口蒸汽压力 4 9 MP a ( a ) ; 再 热器进 口蒸汽温度 3 5 4 2;再热器出 口蒸汽温度 6 0 3;省煤器进 口给水温度 3 0 2 4 。 机组设计给水处理方式为启动期间加氨全挥发 处理和正常运行时加氧处理。投产初期,由于机组 启动试运期间机组运行和水汽品质不稳定,给水处 理方式为 A V T方式。2 0 0 9 年 5 月起
5、,给水采用加 调试结束,各项功能验证正确并投入运行。由于该 装置功能的可靠性非常重要 ,因此设备改造投运前 进行了多次切换试验 ,均获成功。这解决了该发电 公司 2期机组接入特高压后,在正常启停机过程 中 厂用电安全切换的难题,为机组的安全稳定运行创 造了条件 。 收稿 日期 :2 0 1 4 0 8 -0 4 。 作者简介 : 杨从明( 1 9 6 2 - ) , 男, 工程师, 主要从事电气一、 二次专业工作。 e ma i l :y a n g c o n g m n g O 0 0 1 6 3 c o rn。 李晓 ( 1 9 8 4 一 ) , 男, 助理工程师 , 主要 从事 电气
6、二次专业工作。 张逸群 ( 1 9 6 1 - ) , 女, 高级工程师, 主要从事电气二次专业工作。 第 l 7 卷 ( 2 0 1 5 年第 1 期) 电力安全技术 氨不加联氨的处理方式 ( A V T ( O ) ) , 并运行了 1 5 个 月,水质稳定,机组负荷稳定。自2 0 1 0 年 8 月实 施给水加氧处理后 , 7 号锅炉运行效果较好。 2 给水加氧处理原理 给水加氧处理是指从凝结水精处理混床出口和 除氧器出口向纯水加入氧气、氨。在微碱性的高纯 度水中,氧气能够使碳钢表面形成双层氧化膜:一 层是紧贴碳钢表面的磁性氧化铁 ( F e O ) ,另一层 是 以 F O, 为主的阻
7、挡层。在高温流动的水中,致 密的F e : O 溶解度很低,可防止碳钢腐蚀。 金属表面氧化膜层要能起到保护作用,必须具 备 2个条件 : ( 1 )氧化物层必须是难溶的、 无裂缝和无孔的, 且金属氧化成氧化物 的速度 即金属 的溶 出速度要 小,以免影响机组的使用寿命 ; ( 2 )若 因运行 中的机械或化学原因,损坏了氧 化膜层 ,则必须有修复损坏膜的条件和能力。 碳钢表面形成 的表面保护膜 ( 氧化物层 、钝化 层 ) 的成分和结构 , 不仅受碳钢在水中电位的影响, 还受水溶液 中 p H值 和阴离子种类的影响。因此 , 在碱性调节的给水或中性 、加氧调节的给水 中,碳 钢表面的保护层是不
8、同的。 2 1 铁氧化膜的形成机理 给水全挥发性处理时 ,与纯水接触的金属表面 覆盖的铁氧化物层主要是 F e , O ,其形成过程如下: 由金属表面逐步向金属内部氧化生成了比较致密的 内伸 F e 3 O 薄层,F e O 层从钢的原始表面向内部 深入,铁素体转化为 F e , O 的内伸转变是在维持晶 粒形状和晶粒定位的情况下完成的。F e O 层呈微 孔状( 孔隙率 1 1 5 ) , 并有沟槽将孔连接起来, 从而使介质能瞬时进入到钢表面。同肘部分 F e 抖 从铁素体颗粒中扩散进人液相 ,生成多孔的、附着 性较差的F e 。 O 颗粒,沉积在较致密的 F O 内伸 层上 ,形成传热性较
9、差的外延层 ,该膜在高温纯水 中具有 定的溶解性 。 , 在 OT工况下, 由于不断向金属表面均匀供氧 , 金属表面仍保持一层 F e 3 O 内伸层,而由F e O 微 孔通道 中扩散出来进入水相的F e 被氧化,生成 F e 2 0 的水合物,沉积在外而生成 F e 2 0 保护层, 从而使金属表面形成致密的 “ 双层保护膜” 。 2 2 电化学原理 从电化学的角度分析 ,在流动的高纯水 中添加 适量氧,可提高钢的自然腐蚀电位数百毫伏,使金 属表面发生极化或使金属的自然腐蚀电位超过钝化 电位,生成致密而稳定的氧化性保护膜,从而起到 抑制钢铁被腐蚀的作用。 2 3 对铜的氧化膜的影响 根据资
10、料可知,氧化铜溶解度最低的p H值为 8 09 0 。低压 加热器为 铜合金 管时 ,给水 p H 值的下限不应低于 8 6 。在加氧条件下,铜合金表 面生成双层结构的氧化膜,内层为氧化亚铜膜,外 伸层为氧化铜膜。由于氧化铜的溶解度大于氧化亚 铜,因此给水中铜离子的质量浓度会有所增加。给 水中的铜将沉积在锅炉受热面和汽轮机高压缸 ,这 是含铜材料的机组中难以采用给水加氧处理技术的 根本原 因。 2 4 影响氧化膜形成的因素 2 4 1 电导率 在加氧水中,电导率与碳钢腐蚀产物溶出速 度 之 间存在 着 线性关系。水 中杂质 ,特别是 C l 一 会妨碍正常的磁性氧化铁保护膜的生成。给水必 须是
11、高纯度的方可进行加氧处理,其电导率应在 0 1 50 2 0 S c m( 2 5) 。 研究结果表明: 当水的阳离子电导率为 O 1 0 n S c m 时,随着氧浓度的增加 ( 超过 5 0 p g L ) , 碳钢的腐蚀速度会显著下降;当阳离子电导率达到 O 3 0 S c m 时,腐蚀速度开始增大。因此,将 阳 离子电导率为 0 3 0 S c m作为门限值,当给水阳 离子 电导率大于此值时,应停止加氧处理。 2 4 2 给水 p H值 在无氧除盐水中,碳钢的腐蚀速率随着 p H值 的升高逐步降低。在有氧的除盐水 中,碳钢的腐 蚀速率在 p H值为 7 0时降得很低 ,并且不再随着 p
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