加氧处理在火电厂的应用

1、加氧处理在火电厂的应用（译文）摘要：duke电力公司有二台Belews Creek超临界机组，在1993年夏秋间采 用加氧处理。加氧前运行数据同加氧后一年的运行数据比较证明。在ORP 处理 过程中发生了变化，腐蚀产物下降、锅炉管内阻力下降、沉结物减少、化学运行 工况和凝结水精处理运行工况也有改善。#2机组于1993年7月6号采用加氧处 理运行。#1机组于1993年10月6号也转为加氧处理。机组运行工况的改善与 锅炉化学清洗周期的延长，使公司每年可节约50万美元。DUKE公司计划#3、 #4机组也将采用加氧处理。刖言Belews Creek电站有二台巴威公司制造的7.3百万磅/小时，出力为1 1

2、2 0MW的超临界直流锅炉。它的凝汽器与给水系统是铁基材料，加热器管与 凝汽器管为不锈钢。这二台机组分别为1974年与1975年投入商业运行。凝结水精处理采用氨化条件下粉未树脂过滤器的脱盐处理。在AVT工况下 该精处理系统运行周期为14天，精处理的出水控制通常以出水的阳电导指标为 失效指标。给水的化学指标手册中控制PH值（连续测定）为9.2-9.4。1993年前锅炉的化学清洗周期大约是24-30个月。锅炉清洗的周期也可 根据运行时间来推测，但还要对炉管内的沉结物进行分析来证明清洗的必要性。 化学清洗前典型的炉管内沉结物的密度为40-45mg/cm2。巴威公司设计的锅炉没有联箱排污口。炉管内任何

3、沉结物形成都会形成导 致锅炉进出口阻力增大，锅炉压力降的增大就要求锅炉给水泵功率增大。因此， 我们就要研究锅炉的压力降与给水泵的功率容量降抵的影响问题。而锅炉压力降 事先是无法估计的。锅炉采用加氧处理具有相当的优势。低腐蚀产物的降低导致锅炉压力降减 小，沉结物减小，延长了锅炉清洗周期。在低PH运行下加氧处理会延长精处理 系统的运行时间，降低树脂消耗。原始资料的监测#2机组在1993年7月6号采用加氧处理。在加氧处理前，即1993年2月 #2机组已建成了一套程序来监视氧量降低后腐蚀产物的变化，测定锅炉管道阻 力系统的化学数据，从在线仪表监测得到。OPR由铂电极和Ag/Agcl电极测试， 采用多点

4、取样通过CMS记录。腐蚀产物由腐蚀产物监视仪测得。锅炉压力变化数 据从计算机上取得。氧的注射系统与系统设计；图1详细说明凝结水、给水、蒸汽回路的流程。阐明了氧的注入点，其设 计上有三大特点（与其它超临界直流炉系统相比较时）；1，低、高压疏水用泵 送入旁路进凝结水精处理系统。2,凝结水精处理系统采用粉未树脂绕线过滤器 除盐装置。3,无除氧器（除氧器合并在给水回路中）。图2为该公司安装的氧注入系统详细说明。从前的加氧是用流量表控制的 手工操作，其注入系统采用氧气瓶自动开关控制（图示），近日改为液氧经验 表明；液氧、气氧都有各自的特点，应用得都很好。该公司计划用压力氧气瓶加 入的氧气用人工调至7-9

5、 SCFH，使余氧大约控制在10020PPM。在控制系统 漂移方面积累了经验。但人工操作还跟不上机组的负荷变化。这就不能用来作为 一个成功的加氧处理程序作为典型故障来判断的依据。#2机组改为加氧处理的体会#2机组在1993年7月6号改为加氧处理。在开始几天加氧时，系统测试由 在线仪表监测，#1机组于1993年8月6号改为加氧处理。因有#2机组的经验， 故未投入监测仪表。以下是AVT处理与OT处理的比较；8.2 9.2 0.15us 80-120 PPMN .A.AVT （全挥发份处理）OT （加氧处理）P H9.2-9.4cat cond0.2usO25PPM联胺15-20ppm在前期加氧中，

6、系统的净化现象通过阳电导观察，加氧量调至120-140PPM, 以防止阳电导超过0.25us。该值为转换期的最大限度。在此过程中PH值保持在 AVT工况下的范围内。当取样点处的水样阳电导降至接近于精处理系统出水阳电 导值时，就不难判断系统已进入钝化状态。衡量清洁程度的依据是氧量与Fe3O4 沉结物。这些数据的大小是在第一级过热器进口管取样点取得。该取样点在锅炉 的顶部，取样头保证有一定的深度及最佳工况。在接近取样环和取样冷却器前有 二只膨胀环。在初期PSH水样的阳电导和其它水样一样，随着加氧过程转换的深 入，PSH水样的阳电导保持在较高的状态。系统检验证明取样管内的杂质很可能 是水样阳电导升高

7、的主要因素。这个结果后来被证实。当系统中氧气被关闭（作 为凝汽器泄漏的一种预防措施）。PHS水样的阳电导回到正常值。在人工加氧过 程中，水样的阳电导升高过程达6个月以上。在系统化学转换末稳定和末被控制 状态前，加氧对水样的PH值仍应保持AVT工况的控制范围（直到阳电导0.15us）。 加氧约二周后，系统的PH值慢慢恶化。预期的PH值为8.4-8.5。#2机组水汽 共存处PH9.2。当系统稳定后PH值 8.4-8.5。#2机组PH的降低及凝结水精处理进口水的阳电导降低，精处理系 统运行周期延长及#1机组在AVT工况下水样的阳电导的降低尤其是精处理系统 运行周期的延长均要引起注意。氧化/还原的可能

8、性在系统运行为AVT工况下，典型的ORP形象反映见图3。1993年6月16 日系统停止加联胺，准备采用加氧。当时为了利用给水泵的计算机来控制系统， 加氧采用原联胺系统加入。图4显示当联胺停用后的ORP变化。因为系统中O2 不受联胺影响，所以从负到零的mV电势漂移是不能预计的。ORP下电势快速负 向漂移到22： 00 hrs，则说明联胺的存在。化学加药泵运行以调整PH值（此时 已停止加入联胺）。因管系没有清洗，在加氧过程中带进了联胺，在线化学仪表 测量到。联胺剩余量在ORP下为-60mV时约5-10ppb。ORP值在无联胺时电势稳 定在80-100mV。随着加氧处理进行，ORP稳定在120mV。

9、腐蚀产物的清洗腐蚀产物监测仪用来同时监测三个水样。水样在24小时连续取得100公升。 悬浮的或溶介的Fe腐蚀产物通过6 0.45u的过滤器和阳树脂过滤器过滤后取得。 取样点每星期切换一次。在这期间作为一种改变指标的省煤器进口取样点能提供 最后完整的数据。图5示意出系统从93年2月一94年4月中悬浮铁的含量示意 图。图7是加热器疏水管进省煤器前的结水、炉水和主蒸汽在加氧处理前后悬浮 铁浓度比较的示意图。结论是加氧处理后悬浮铁至少降低35%，有可能降低 65%。在监测期得到的悬浮铁含量在0.1ppb左右或更少。对热力系统腐蚀产物 的产生则占次要地位。锅炉压降作为一种设计上没有排污口的巴威公司的锅炉

10、。该公司在炉内产生沉结物 时采用提高锅炉的压降来运行。图8为压降示意图。在7月采用加氧处理前随着 沉结物的形成，锅炉压力降升高。后采用加氧处理，初期压降没有变化。加氧处 理后4周，锅炉压降开始稳步下降。图9示意锅炉压降变化的趋势。5月份对锅炉进行了一次清洗。可以看出酸洗前后沉结物对锅炉压力降产 生的影响（图9） #1机组加氧处理前后锅炉压力降已明显的下降。从二台机组相 关变化来看，#1机组加氧处理的成功是从#2机组加氧处理过程中得到的经验。 现在二台机组压力降均已下降约75-125 psi。小于#1机组化学清洗后的数据。 这些趋势表明，系统采用加氧处理后化学清洗的周期可以延长。而且沉结物的减

11、少对热效应和压力降均产生相当的效果。炉内沉结物#2机组于92年11月进行了化学清洗。管样在93年11月取至第一、第 二屏炉墙部份。其沉结物的密度为7.32mg/cm2和18.12mg/cm2。化学清洗前一 年即91年4月一92年4月的沉结物为15.63mg/cm2和27.72mg/cm2,这是典型 的结垢速率。运行5个月后即94年4月在上述同样位置割管检查，其沉结物密 度为8.16mg/cm2和17.35mg/cm2。从管样的沉结物的密度来看没有发生实质性 的变化。从93年4月运行后的管样中沉结物要比预见采用加氧处理后的量要少。#1机组于93年5月进行了化学清洗。管机在94年2月取至于炉墙第一

12、、 第二屏上，其沉结物密度为3.08mg/cm2和45.85mg/cm2o 二个样品的沉结物密 度大不相同，这是一种异常情况。一般来看第二级浓缩区的沉结物是第一区沉结 物密度的二倍。而后在运行8个月后此情况末再发现。再次割管取样分析为 4.63mg/cm2和49.02mg/cm2。在93年5月清洗前割管分析结果为22.35mg/cm2 和27.16mg/cm2。系统采用加氧处理后4个月，重新检查管样的沉结物外观，为 松疏的。外孔的Fe3O4为一种紧粘的水垢。第二区管弱中没有显示的波纹状精处 理系统的性能随着加氧处理的进行，凝结水精处理系统的性能有所改善。运行周期有所 增长。精处理系统包括4个粉

13、末树脂过滤器等装置。过去的运行周期末超过 14-17天，随着加氧处理的进行和PH值从9.3降至8.8运行，在加氧处理75天 后#2机精处理系统运行周期达到34天，运行时间明显加长。但#1机在运行45 天时控制上也出现过问题。#1机精处理事会系统在加氧处理前运行工况有所改 善，这主要得益于二个系统相互关联。在系统采用加氧处理后，同样在精处理系 统运行中进行观察，树脂消耗降低一半。其原因是性能的改善和运行周期的增长， 运行周期的增长得益于加氧处理后清洁运行和低PH运行。这大大降低了 CO2的 进入，提高了离子交换容量和交换效应。系统的阳电导从加氧处理前的 0.09-0.14us 降至加氧处理后的

14、0.06-0.08us。系统化学性能的提高精处理系统性能的提高。在低PH下加氧处理的应用导至系统的清洁运行。从清洁运行化学值来测量，见下表为加氧处理前后的化学值。#1机#2机AVTOTAVTOTPH9.28,49.38.4CaT COND0.15us0.07us0.15us0.07usSi5ppb2ppb7ppb5ppbNa0.15ppb0.05ppb0.30ppb0.15ppb机组快速启动时，系统的清洁度也有所提高。锅炉的化学的清洗时间从原来 的5-6小时降至3小时，观察说明锅炉点火启动和系统清洗只含低悬浮物铁， 相对于阳电导来看悬浮铁含量很小。加热器的排汽#2机组在加氧处理过程中，给水加热

15、器疏水的含氧浓度没有很大升高。 同样的高压加热器疏水中悬浮铁也只有稍微降低。低加疏水中的悬浮铁却升高。 加热器通过排汽将氧量从凝结的蒸汽中排走。加氧处理的优点反映在加热器上不 是十分明显。在液态中的氧浓度是达不到加热区域转换的临界浓度。关闭加热器 排气所做的实验不能证实此运行状态下有任何的害处。在加热器排气方式下运行 一小时，高压疏水中的氧量升高。高加排出的疏水中悬浮铁有降低的趋势。这是 由腐蚀产物的监测初步结果表明的。同样低加的单独试验也得出令人鼓舞的结 果，由于被迫的和计划停机减少了一些试验，电站有计划的继续深层次的对加热 器排气的运行进行了调查，提高对加热器的保护和加热器内悬浮铁的降低。

16、而这 些悬浮铁是不能被精处理系统所能处理的腐蚀产物。总结BeLews Creek电厂采用了加氧处理后，缩短了锅炉化学清洗的频率。提 高了凝结水精处理的性能，降低了锅炉压力降。而有一点尚末被证实，即费用 问题。停用后的启动要求、化学清洗的要求，这都是锅炉清洗的5个要点。第二 点是化学清洗的环境问题也是很主要的。费用与设备是出于对凝水精处理的性能 考虑，运行费用和系统性能是对锅炉压力降升高的考虑。该公司加氧处理使运送 的腐蚀产物和压力降有实质性的下降。#2机组锅炉沉结物的数据说明了沉结物 的形成速度降低了。但从#1机组观察到的沉结物的性能还不是很清楚的。现在 锅炉化学清洗计划在对炉内沉结物作进一步检查之前有所延误。凝结水精处理运 行时间的延长和启动时清洗要求的降低，均降低了电站粉末树脂消耗量的近一 半。另外对化学运行也有改善。不再使用联胺改善了运行环境。加氧处理的采用 与测试的成功对实验室、化学运行均有积极的影响。现在需要进一步的精益