超临界机组给水加氧处理试验方案

超临界机组给水加氧处理试验方案1、前言超临界机组给水加氧处理是利用给水中溶解氧对金属的钝化作用，使给水系统金属表面形成致密的保护性氧化膜，以降低给水的铁含量，防止炉前系统发生流动加速腐蚀（FAC，Flow Accelerated corrosion） 、降低锅炉管的结垢速率、减缓直流炉运行压差的上升速度、延长直流炉化学清洗的周期和凝结水精处理混床的运行周期。国内外超临界机组的运行经验表明，给水加氧处理是超临界机组最佳的给水处理工况。为了顺利开展超临界机组给水加氧处理试验，提出加氧处理试验方案。2、 目前给水处理工况存在的主要问题目前，我省超临界机组给水均采用加氨、联氨的全挥发处理工况（AVT(R)） ，并控制给水 pH 值 8.89.3（有铜给水系统） 、pH 值 9.29.6（无铜给水系统） 、pH值 9.19.4（凝汽器为铜管，其他加热器均为钢管） ，联氨30g/L。通过调查，这种给水处理工况主要存在以下问题：（1）虽然给水氢电导率很低（0.15S/cm，但是给水、疏水含铁量较高，给水系统存在流动加速腐蚀现象；（2）超临界直流炉运行压差上升速度过快；（3）锅炉水冷壁结垢速率较高； （4）汽轮机低压缸初凝区存在酸性腐蚀现象等。这些问题是采用 AVT(R)处理机组普遍存在的问题。因此，寻找一种可以降低给水、疏水系统的腐蚀和热力系统的结垢速率，减缓汽轮机结垢、积盐，延长锅炉化学清洗周期的运行工况，是完全有必要的。3、机组采用加氧处理的必备条件3.1 给水水质要求对于采用给水加氧处理的机组，其给水氢电导率应小于 0.15S/cm，期望值为小于 0.10S/cm。3.2 凝结水水质要求对于采用给水加氧处理的机组，在实施给水加氧试验过程中，应确保凝汽器不发生泄漏，凝结水氢电导率应小于 0.30S/cm。3.3 凝结水精处理设备要求对于采用给水加氧处理的机组，凝结水系统应配置全流量精处理设备，以维持给水极低的含盐量（氢电导0.15S/cm，期望值0.10S/cm） 。3.4 热力系统材质要求对于采用给水加氧处理的机组，除凝汽器管材外，水汽系统各设备均应为钢制元件。对于水汽系统有铜加热器的机组，应通过专门试验，确定在加氧后不会增加水汽系统的含铜量，才能采用给水加氧处理工况。3.5 水冷壁垢量要求当锅炉水冷壁管内的结垢量达到 200g/m2300 g/m2 时，在给水采用加氧处理前宜进行化学清洗。3.6 机组负荷要求在实施给水加氧试验过程中，应确保机组运行工况稳定，机组负荷一般要400MW 以上。4、给水加氧处理试验内容4.1 热力系统材料调查热力系统材料包括锅炉水汽系统的 “四管” （省煤器管、水冷壁管、过热器管和再热器管） 、汽轮机、高压加热器、低压加热器等设备部件的材料和状态以及有关阀门的阀座、密封环的材料和状态。通过热力系统材料调查以确定这些材料中是否含有铜，以便于在加氧处理试验过程中给水 pH 值和氧含量的调整；确定高温过热器 /再热器的材质和目前的状态，以便于过热器/再热器高温水蒸气氧化行为的分析和预防。4.2 热力系统水质查定对整个热力系统取样点的水质情况进行全面的查定，以评价机组目前的水质状况，判断机组是否满足给水加氧处理试验要求，并为日后评定加氧处理效果建立基础数据。给水加氧处理对热力系统水质有严格的要求，达到水质要求，加氧处理能起到较好的防腐效果，达不到水质要求，反而会增加热力设备的腐蚀。调查主要围绕水汽样品中铜、铁、氯离子、TOC（总有机碳） 、给水ORP（氧化还原电位）等指标展开。4.3 凝结水精处理评价、查定试验目前，超临界机组凝结水均全量经过精处理装置处理，精处理装置由 2 台 50%前置过滤器+3 台高速混床组成。其中前置过滤器在运行过程中由运行压差或运行时间控制反洗；高速混床采用体外再生，再生系统目前比较流行的是锥斗法和高塔法。在给水加氧处理试验前，对机组凝结水精处理混床运行工况进行评价和优化，确保经过精处理装置后的水电导率0.15S/cm，期望值0.10S/cm，并对精处理装置出水中的氯离子、硫酸根进行系统查定。4.4 在线化学仪表的校验在进行给水加氧处理试验期间，为确保水汽品质，对水汽系统在线化学仪表进行校验，并保证水汽系统在线化学仪表能够连续投入运行，测量结果准确。凝结水出口氢电导率、溶解氧，精处理混床出口氢电导率，低加出口电导率，给水氢电导率、溶解氧、pH 表，过热蒸汽氢电导率等仪表尤为重要。4.5 给水加氧预备性试验4.5.1 加氧点的选择加氧点有两个，可根据实际情况选择凝结水精处理设备出口或给水泵的吸入侧。当机组为无铜系统时（凝汽器管除外） ，加氧点可先选择凝结水精处理出口，待低压给水系统转换完成后，加氧点再选择给水泵的吸入侧进行加氧，以完成高压给水系统及锅炉受热面的转换。也可以在上述两点同时向系统中加氧，这样可在低压和高压给水系统中同时进行转换，缩短转换时间。当系统为有铜系统时，即低压加热器为铜合金管时，应选择给水泵的吸入侧进行加氧。同时，应经过专门的调整试验，选择适宜的 pH 和氧含量的控制范围。4.5.2 加氧设备的调试加氧系统一般由氧气储存设备、氧气流量控制设备和氧气输送管线组成，其中氧气管线包括氧气母管和气路支管，氧气母管采用黄铜管或不锈钢管，母管与氧气瓶的连接采用专用卡具。氧气在母管出口减压后经氧量控制装置与气管支管连接，气路支管应采用不锈钢管。加氧设备的调试主要包括加氧设备的清洗、耐压试验和严密性试验。氧气系统安装完毕后，首先用四氯化碳清洗氧气系统，然后用氮气进行吹扫。氮气吹扫完毕进行耐压和严密性试验，加氧母管耐压试验压力为13 MPa，向精处理出口加氧管及向除氧器出口加氧管耐压试验压力均为1.2 MPa。耐压试验结束进行加氧系统严密性试验，充氮气至耐压试验压力，切断供气源后，系统压力下降速度小于0.1 MPa/ 天。一般选用纯度大于 99%的氧气作为氧化剂。4.6 实施转换4.6.1 给水停止加联氨在确定将机组给水处理工况转换为加氧处理之前，应至少提前一个月停止联氨的加入。在停加联氨期间，应加强对给水溶解氧和铁的监测。经验证明，停止加联氨的时间越长，转换过程所用的时间越短。转换前的水质达到稳定，给水的氢电导率0.15s/cm，给水的 pH 在 9.09.6 的范围。系统工况具备上述条件后即可实施转换工作。4.6.2 实施转换及加氧量的控制在加氧初始阶段，一般控制凝结水或给水氧含量在 150300g/L 左右，同时监测各取样点水样的氢电导率的变化。在此阶段，在氧的作用下，给水系统的金属氧化膜的形态和结构发生变化，同时发生氢电导率、铁和铜含量升高的现象。如果给水和蒸汽的氢电导率升高，但未超过 0.2s/cm，而且凝结水的氢电导率并不随之变化，则可保持给水氧含量在 300g/L 左右，最高不能超过500g/L 。对于无铜系统而言，可以首先从凝结水精处理设备出口向系统加氧，即钝化低压给水系统，同时监测除氧器入口水样进行含氧量。接下来依次对除氧器、高压给水系统进行转换。整个给水系统转换完成所需要的时间大约为几小时到几天不等，这取决于机组在 AVT 方式下运行时系统漏入空气的情况、停加联氨时间的长短和汽水取样管的状态等。在给水系统的转换完成后，调整加氧量在 30g/L150g/L，监测主蒸汽和再热蒸汽的含氧量，继续对高低压加热器的汽侧进行钝化。此过程中需要微开或关闭加热器的排汽门，并监测疏水的含氧量直到剩余氧量大于 30g/L 为止。对于低压加热器为铜合金的系统而言，转换可以首先从高压给水系统开始进行，低压系统则保持原 AVT 状态。其余过程同上。在整个转换过程中，各个阶段应加强对相应取样点水样铁含量的监测。没有安装在线溶氧表的取样点用便携式溶氧表监测氧含量。4.6.3 除氧器、加热器排汽门的调整在除氧器排汽门全关的情况下，机组因升降负荷而使除氧器出口溶解氧含量波动过大，同时系统中的一些不凝结气体和微量 CO2 在除氧器中不断积累而导致汽水氢电导的上升；而在除氧器排汽门开度过大的情况下会造成不必要的氧气、热量的损失。所以除氧器排汽门在加氧处理运行过程中应微开或定期开启排汽。至于排汽门的开度或定期开启的周期长短，应在转换试验过程中根据实际情况具体确定。同样，对于高、低压加热器的排汽门，为达到既可在机组启动时排除汽侧的不凝结气体，又可在运行中维持足够的氧含量，其开关状态也应在转换试验过程中加以具体确定。4.6.4 调整给水 pH在完成上述转换后，可对给水 pH 值进行调整。对无铜的系统而言，给水 pH 值的调整可分两步进行。首先调整到8.59.0，监测给水铁含量，如无明显变化或升高，则进一步调低到 8.08.5 的范围，同时监测给水铁含量，如无增加现象，则可维持在此范围内稳定运行。对有铜系统而言，应严格根据试验确定的条件控制，并注意由于随着给水pH 的降低，铜的溶出速度将大大提高。根据国内的经验认为，合适的 pH 值范围应维持在 8.78.9。另外，在机组正常运行中，应尽量保持 pH 值的稳定，尤其在低 pH 值时更应注意避免大范围的波动，因为 pH 值的大范围波动会导致铜、铁溶出速度同时增加。4.7 机组正常运行和启停机期间有关化学控制参数的确定在给水加氧处理试验结束前，向电厂提供加氧机组启动时的水质处理、运行过程中的水质监督指标以及机组停运期间的保护方法。5、需要说明的问题目前，人们总是容易将超临界机组过热器/再热器高温蒸汽氧化与给水加氧处理联系在一起，并认为给水加氧处理会导致过热器/ 再热器氧化皮问题。国内外学者对过热器/再热器高温蒸汽氧化行为进行了广泛的研究，国内各发电集团公司也都已组织专门会议对此问题进行研讨，并已达成以下共识：（