西安热工院给水加氧调试(加氧技术)课件

超临界机组给水加氧处理西安热工研究院有限公司二○一三年十一月胡振华一、前言

超临界、超超临界火电机组发电效率较高，具有显著的节能和改善环境的效果，是目前我国火力发电的主力机型。从目前投运的超（超）临界机组停机检查结果来看，由于水汽品质控制不当，锅炉受热面结垢速率高、汽轮机积盐和腐蚀问题在大多数超（超）临界机组中普遍存在，已经危害到机组的安全经济运行。1、超临界水的物理化学特性水的临界压力是22.1MPa，临界温度是347.15℃；在这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，叫做水的临界点。超临界水与普通水在性质上有很大的差异。包括：水的密度、介电常数、粘性、热容、离子积以及许多物质在水中溶解性等在超临界态时都表现得很特殊，因而对发电机组设备的腐蚀与结垢产生影响。2、超临界机组水质控制的目的与手段

防止设备腐蚀（热力系统）⑴pH值（给水加氨）⑵氢电导率（补给水处理、凝结水精处理）⑶溶解氧（热力和化学除氧、给水加氧）防止锅炉受热面结垢降低锅炉给水中腐蚀产物Fe的生成与迁移防止蒸汽系统、汽轮机积盐与腐蚀⑴SiO2

、Na、Cl；（补给水处理、凝结水精处理）⑵腐蚀产物Fe

（给水优化处理，降低Fe迁移）3、锅炉补给水控制锅炉补给水—补充机组正常运行时的水汽损失（如取样、排污等）。补给水控制指标，是指原水经补给水系统处理后出水应控制的指标，主要为二氧化硅及电导率两项。严格控制这两项水质指标，对保证电厂整个水汽循环系统的水汽品质，减少锅炉及汽轮机的结垢、积盐与腐蚀有着直接的影响。选择二氧化硅作为补给水质量控制指标的原因：采用离子交换树脂去除水中的离子时，以SiO32-最难除去。因而只要SiO32-含量达到标准要求，其他阴离子在水中则更少，不至于对水质产生什么影响。电导率指标：指水中离子导电能力的大小，通常反映了水中含盐量的多少。对同一种水，电导率越大，含盐量就越多，水质就越差；反之，则水质就越好。4、炉内水质监督项目(1)（1）pH值：用于提高金属表面氧化膜稳定性、防止腐蚀。（2）溶氧：影响金属腐蚀的重要因素—氧腐蚀或钝化。（3）电导率：电导率是反映水中含盐量高低的指标。在超临界机组水汽中，通常反映氨含量，可用来间接控制pH值:pH=8.57+lgSC（4）氢电导率：表征水质纯度的重要指标，是水中阴离子杂质含量的综合体现（常见的有Cl-、二氧化碳、有机酸等）。其危害在于破坏金属氧化膜，加速腐蚀。4、炉内水质监督项目(2)（5）氯、钠离子。水汽中最常见，对水汽系统的腐蚀、汽轮机积盐影响最大。（凝汽器泄漏、精处理混床排代泄漏）（6）二氧化硅。蒸汽携带能力强，可产生汽轮机积盐。（补给水胶体硅，能穿透精处理系统）（7）腐蚀产物铁、铜。表征热力设备腐蚀情况，产生结垢→影响传热→导致垢下腐蚀、爆管。（腐蚀产物是影响现代高参数锅炉安全运行最主要的杂质）5、超临界机组常见循环水化学问题（1）热力系统系统普遍存在流动加速腐蚀(FAC)问题，严重时可造成设备腐蚀减薄最终导致泄漏事故。流动加速腐蚀FAC：是指高速流动纯水中，金属氧化膜发生溶解而产生的腐蚀现象；与流体形态（湍流）、流速、材质和介质条件(温度、pH、溶解氧)等有关。给水采用传统还原性全挥发处理（AVT(R)工况）时，炉前给水系统、疏水系统容易发生流动流动加速腐蚀。

FAC一般发生在120～220℃给水温度范围内（除氧器、高加水侧、给水管路等）；某机组高加盘式换热管FAC典型流动加速腐蚀典型流动加速腐蚀120℃～

200℃汽液两相流中（疏水系统、抽气管路），FAC腐蚀较严重。疏水管路的FAC抽气管路的FAC省煤器入口管进入省煤器入口联箱的管段高压加热器的管板和管段锅炉给水泵周围的管段除氧器壳体低压加热器的管板和管段加热器疏水管段低压加热器壳体电厂水汽系统中发生FAC的部位炉前系统发生流动加速腐蚀，腐蚀产物迁移、再沉积，带来一系列结垢问题：

温度大于220℃时开始出现氧化铁沉积，温度越高，pH值越大，沉积越严重。（末级高加、省煤器、水冷壁）FAC腐蚀造成锅炉给水铁含量高，腐蚀产物迁移、再沉积，带来一系列结垢问题。

温度大于220℃左右时开始出现氧化铁沉积，温度越高，pH值越大，沉积越严重。（末级高加、省煤器、水冷壁、汽轮机叶片）流动加速腐蚀带来的危害

某600MW超临界机组省煤器沉积速率260g/(m2.a)某超临界机组水冷壁管沉积速率200g/(m2.a)末级高加管口沉积氧化铁沉积造成锅炉受热面结垢速率普遍偏高，影响锅炉换热效率，锅炉酸洗周期短，超临界机组一般在1～4年。氧化铁沉积造成水冷壁节流孔频繁堵塞爆管以及高加疏水调阀、减温水调阀堵塞问题。（在有缩孔变径部位，例如节流孔、调节阀、滤网等，磁性氧化铁会发生聚积。）流动加速腐蚀带来的危害

水冷壁节流孔堵塞

高加疏水调门结垢堵塞

给水泵滤网结垢堵塞结垢造成锅炉压差上升、受热面换热效率下降，制约发电机组运行的经济性

。(受表面形态、垢量大小、垢样成份的影响）腐蚀产物四氧化三铁进入水冷壁沉积后会形成波纹状垢或晶粒粗大、疏松垢层，对管壁金属温度和压力降产生显著影响。流动加速腐蚀带来的危害腐蚀产物在汽轮机高压缸叶片沉积，降低汽轮机效率。流动加速腐蚀带来的危害

AVT工况下，化学加氨量较大，凝结水精处理混床运行周期短。（AVT工况下周期制水量8万吨左右、频繁再生、酸碱耗高、自用水耗高、废液排放等）超临界机组普遍存在汽轮机高、中压缸积盐和低压缸腐蚀问题。超（超）临界机组有关循环水化学问题（2）1）水汽纯度差是导致汽轮机沉积、腐蚀的根本原因。AVT工况下，pH值控制较高，精处理混床出水杂质（氯离子和钠离子）的平衡泄漏量也较高。凝结水精处理铵型运行漏氯离子和钠离子。凝汽器泄漏（海水），而没有严格控制精处理运行出水水质。2）超临界参数过热蒸汽对盐类的携带能力强（特别是氯化钠、硅等），给水中微量盐类进入锅炉后，都会被过热蒸汽溶解携带进入汽轮机，蒸汽做功后，压力降低其溶解盐类则沉积在汽轮机中、低压缸，尤其是低压缸相变区。汽轮机停机后，湿份进入形成氯化钠溶液引起叶片腐蚀。汽轮机沉积与腐蚀的原因

图、主要蒸汽杂质经过超临界机组汽轮机时的溶解度

给水中氯化钠几乎全部溶解超临界过热蒸汽中；GB/T12145-2008超临界蒸汽钠标准值小于3μg/kg，期望值小于1μg/kg。为防止超临界机组汽轮机积盐，蒸汽中钠和Cl含量应低于1μg/kg。解决超临界机组循环水化学问题的技术途径给水加氧处理OT；能有效解决上述AVT工况下超（超）机组普遍存在一系列循环水化学问题，是超（超）临界机组给水处理工况的最佳优化方式。去极化剂—强化阴离子的腐蚀作用钝化剂—形成和修复保护性氧化膜取决于水的纯度1、给水加氧的原理腐蚀性阴离子如Cl-、SO42-等在纯水条件下，一般要求KH<0.15us/cm1）氧的两重性

水中的杂质特别是氯离子由于络合作用而影响正常磁性氧化铁保护膜的生成，从而加速腐蚀，反应如下：

2Fe2++H2O+1/2O2+8Cl-——2[FeCl4]-+2OH-1、给水加氧原理

在流动纯水条件下，加入适量的氧使碳钢表面形成一层均匀致密的保护膜，取代还原性工况下形成的疏松、多孔性磁性四氧化三铁氧化膜，降低金属腐蚀速率，达到抑制流动加速腐蚀的效果。加氧原理图AVT工况下，氧化层晶粒为典型Fe3O4晶粒，较粗大、有明显切面，晶粒粒径在8~10µm，对流体阻力较大。OT工况下，氧化层为细小和致密的Fe2O3晶粒，平均晶粒直径2~3µm，有助于改善表面流态，降低系统阻力。两种工况下，氧化膜结构与形态对比有效抑制了热力系统流动加速腐蚀2、加氧处理的典型效果福建可门3号机组数据滤膜法测给水腐蚀产物含量对比A厂600MW机组给水AVT(O)工况A厂

3、4号机组给水OT2