蒙宏利，趙小平

（山西神頭二電廠，山西 朔州 036011）

1 機(jī)組概況

神頭二電廠#3機(jī)組為500 MW亞臨界直流機(jī)組（斯洛伐克進(jìn)口），配亞臨界、低倍率強(qiáng)制循環(huán)、一次中間再熱、塔式布置鍋爐（瑞士蘇爾壽設(shè)計(jì)）及凝汽式汽輪機(jī)。給水系統(tǒng)為無銅系統(tǒng)（高加不銹鋼、除氧器碳鋼、低加不銹鋼），化學(xué)補(bǔ)給水處理為石灰脫碳和二級(jí)除鹽。

2 給水系統(tǒng)原加藥處理工況

#3機(jī)組給水加藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)為啟動(dòng)運(yùn)行階段采用全揮發(fā)性處理，加氨和聯(lián)氨，水質(zhì)合格后采用給水加氧處理，設(shè)計(jì)無停爐保護(hù)裝置。#3機(jī)在2005年1月至今兩年多的運(yùn)行中，由于加氧裝置、加氧控制系統(tǒng)不完善，不具備加氧系統(tǒng)投運(yùn)的條件，加氧系統(tǒng)一直未投運(yùn)，水汽系統(tǒng)的含鐵量超標(biāo)，合格率低于96%，凝結(jié)水精處理混床的周期制水量偏低，再生頻繁，酸堿耗量高。

3 給水加養(yǎng)的條件

（1）隨著#3機(jī)組運(yùn)行的日趨穩(wěn)定，水汽指標(biāo)逐漸好轉(zhuǎn)，2007年1月至今，給水的氫電導(dǎo)率合格率在96%以上，具備給水加氧的水質(zhì)條件。

（2）AVT處理工況存在的主要問題是，由于鐵腐蝕產(chǎn)物溶出率較高和流動(dòng)加速腐蝕的作用，使給水系統(tǒng)腐蝕較嚴(yán)重，給水含鐵量較高，熱力系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入鍋爐在高熱負(fù)荷區(qū)沉積下來，造成鍋爐結(jié)垢速率高，鍋爐酸洗周期短。#3機(jī)自投產(chǎn)以來至2007年4月，給水鐵的合格率僅為62.9%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于96%的基本要求，急需依靠給水加氧改善給水鐵含量高這一狀況。

（3）機(jī)組沒有設(shè)計(jì)停爐保護(hù)，機(jī)組停爐期間只能采取熱爐放水、提高PH的濕法保護(hù)，不能很好地對(duì)停運(yùn)鍋爐進(jìn)行保護(hù)。給水實(shí)施加氧工況可以減緩?fù)t腐蝕。

（4）給水加氧有電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T805.1—2002作支持，而且有很多電廠實(shí)施后反映，效果很好。水汽系統(tǒng)的含鐵量大幅度降低；鍋爐水冷壁和省煤器沉積速率明顯降低；精處理混床出水水質(zhì)明顯改善，運(yùn)行周期大大延長，減少了精處理再生酸堿用量，減少了再生廢液排放量。

（5）給水加氧由西安電力科學(xué)研究院技術(shù)人員來做，他們經(jīng)驗(yàn)豐富，給很多電廠成功實(shí)施過給水加氧。

（6）#3機(jī)組配有3×50%凝結(jié)水精處理高速混床，能處理全流量凝結(jié)水，目前精處理的出水的氫電導(dǎo)率可達(dá)到0.1 μS/cm以下，水質(zhì)條件滿足了給水加氧處理的要求。

（7）低壓加熱器管材為不銹鋼管，高壓加熱器管材為合金鋼管，水汽系統(tǒng)材料為碳鋼、低合金鋼、合金鋼和不銹鋼。從材質(zhì)方面，也能滿足給水加氧處理的要求。

4 給水加氧的原理

在加氧方式下,由于不斷向金屬表面均勻地供氧，金屬的表面仍保持一層穩(wěn)定、完整的Fe3O4內(nèi)伸層，而由Fe3O4微孔通道中擴(kuò)散出來進(jìn)入水相的二價(jià)鐵離子則被氧化，生成三氧化二鐵的水合物（FeOOH）或三氧化二鐵（Fe2O3），沉積在外延生成的Fe3O4層的微孔或顆粒的空隙中，使金屬表面形成致密的“雙層保護(hù)膜”，若干孔內(nèi)和Fe3O4層上的Fe2O3，可以說明，加氧處理法和AVT處理法所形成的Fe3O4保護(hù)層在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別。在Fe3O4區(qū)有裂紋（例如，由壓應(yīng)力造成的）的地方，就可實(shí)現(xiàn)裂紋自發(fā)愈合，愈合速度取決于加氧量的多少。

反應(yīng)過程如下：

在鋼的表面上，瞬時(shí)直接進(jìn)行的內(nèi)伸反應(yīng)為：

6Fe＋4H2O=Fe3O4＋3Fe2++8H++l4e-

陰極反應(yīng)為：

7/2O2+14H++14e-=7H2O

因此，在鋼的瞬時(shí)表面上得到的整體反應(yīng)為：

6Fe+7/2O2+6H+＝Fe3O4+3Fe2++3H2O

在鐵和Fe3O4分界面上，由于缺乏陰極反應(yīng)所需的氧，因而未能出現(xiàn)生成Fe2O3所必需的氧化電位。Fe3O4在分界面上保持穩(wěn)定的整體相。從孔道進(jìn)入流動(dòng)介質(zhì)的鐵離子被氧化成Fe2O3沉積在外延Fe3O4層的里面和上面：

2Fe2++2H2O+1/2O2＝Fe2O3+4H+

靠近鋼原始表面的Fe3O4，按反應(yīng)式可以生成Fe2O3，封閉了孔口，從而降低了擴(kuò)散和氧化速度。所反應(yīng)的結(jié)果是在鋼表面生成了致密穩(wěn)定的保護(hù)層，該膜具有很低的溶解度

5 給水加氧工況轉(zhuǎn)換

5.1 停加聯(lián)氨，進(jìn)行系統(tǒng)查定試驗(yàn)

2008年5月16—20日，機(jī)組給水AVT（O）處理，即只在精處理出口加氨，停加聯(lián)氨，進(jìn)行#3機(jī)組水汽品質(zhì)全面查定試驗(yàn)，確定了機(jī)組的水汽品質(zhì)及其變化規(guī)律。查定試驗(yàn)的重點(diǎn)項(xiàng)目是凝結(jié)水、精處理出口水、給水、爐水和過熱蒸汽氫電導(dǎo)率、陰離子變化情況，以及水汽系統(tǒng)鐵、銅含量。

5.2 給水加氧處理轉(zhuǎn)化及氧平衡試驗(yàn)

2008年5月21日9：30開始向除氧器下水管手動(dòng)加氧，控制加氧流量，維持初始加入氧量100 μg/L～300 μg/L。

5月21日9:30開始向精處理出口手動(dòng)加氧，維持初始加入氧量 50 μg/L～150 μg/L。

至5月26日加氧轉(zhuǎn)化完成。

5.3 給水pH調(diào)整試驗(yàn)

給水pH值按8.85～8.95運(yùn)行

2008年5月27日9：00～5月31日9:00，調(diào)整精處理出口加氨量使混床后加氨凝結(jié)水電導(dǎo)率在～2.5 μS/cm，將給水的pH降至8.85～8.95。

給水pH值按8.75～8.85運(yùn)行5月31日9：00～現(xiàn)在，調(diào)整精處理出口加氨量使使混床后加氨凝結(jié)水電導(dǎo)率在～1.8 μS/cm，將省煤器入口給水的pH降至8.75～8.85。

表1 #3機(jī)2008年1—5月份AVT（O）處理工況給水鐵含量

表2 #3機(jī)2008年6—10月份OT處理工況給水鐵含量

圖1 給水加氧前后鐵含量對(duì)比圖

5.3 給水氫電導(dǎo)率下降，穩(wěn)定性增強(qiáng)

表3 #3機(jī)2008年1—5月份AVT(O)處理工況給水氫電導(dǎo)率

表4 #3機(jī)2008年6—10月份OT處理工況給水氫電導(dǎo)率

圖2 給水加氧前后氫電導(dǎo)率對(duì)比圖

5.4 精處理混床處理水量大幅提升，再生次數(shù)減少，節(jié)約了氨水用量、再生酸堿用量。

2008年1—5月份#3機(jī)給水用氨水16.0 t，月平均3.2 t，2008年6—10月份用氨水8.0 t，月平均用量1.6 t；氨水用量明顯減少，如果實(shí)現(xiàn)氨水自動(dòng)加藥，氨水控制在指標(biāo)下限，還可以進(jìn)一步節(jié)約氨水用量。

圖3 給水系統(tǒng)加氧前后氨水用量對(duì)比

2008年1—5月份#3機(jī)再生混床次數(shù)36次，2008年6—10月份再生混床次數(shù)15次，再生次數(shù)減少，節(jié)約了再生用酸堿。

圖4 給水系統(tǒng)加氧前后混床再生次數(shù)對(duì)比

2008年1—5月份再生用酸32.4 t，用堿28.8 t，月平均用酸6.48 t，月平均用堿 5.76 t；2008 年 6—10 月份再生用酸 13.5 t，用堿12.0 t，月平均用酸2.70 t，月平均用堿2.40 t。

圖5 給水加氧前后精處理混床再生酸堿量對(duì)比

2008年1—5月份#3機(jī)精處理混床周期處理水量約7萬t，2008年6—10月份混床周期處理水量約16萬t。

圖6 給水系統(tǒng)加氧前后混床處理水量對(duì)比

6 結(jié)論

加氧水處理技術(shù)已被認(rèn)為是目前最好的給水處理工況，具有其他水化學(xué)工況無法比擬的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)：給水含鐵量小，水汽質(zhì)量優(yōu)良，鍋爐結(jié)垢速度低，鍋爐酸洗周期可大幅度延長?；瘜W(xué)藥品用量大幅度減少，停用了被認(rèn)為可致癌的聯(lián)氨，減少酸堿廢液的排放，有利于環(huán)境保護(hù)，運(yùn)行成本有明顯的降低等。2009年#3爐大修，可以通過爐管沉積量分析來進(jìn)一步論證加氧技術(shù)的優(yōu)越性。

7 后續(xù)工作

（1）加氧處理對(duì)水質(zhì)要求高，化學(xué)在線表準(zhǔn)確與否很關(guān)鍵，建議加強(qiáng)維護(hù)并及時(shí)更換易損部件，氧表電極的使用壽命一般為一年，應(yīng)提前購買并及時(shí)更換。

（2）及時(shí)更換氫電導(dǎo)率失效陽樹脂，但高加出口給水和混床后凝結(jié)水氫電導(dǎo)率為加氧水質(zhì)控制信號(hào)，其陽樹脂不能同時(shí)更換。

（3）給水加氧處理的同時(shí)還要加入少量的氨以控制給水pH值，并且給水的pH值控制范圍較窄，因此機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié)精處理出口的加氨量非常關(guān)鍵。目前，加氨方式為手動(dòng)，化學(xué)精處理值班人員每2 h巡檢1次，根據(jù)混床后凝結(jié)水和給水pH值，調(diào)整加氨泵的行程，負(fù)荷變化時(shí)無法及時(shí)調(diào)整，建議將加氨方式改造為自動(dòng)，化學(xué)運(yùn)行人員及時(shí)遠(yuǎn)操調(diào)節(jié)加氨量。

（4）由于機(jī)組加氧處理后不能加聯(lián)氨，今后機(jī)組停機(jī)保養(yǎng)采用加氨法（加氨調(diào)節(jié)pH值9.3～9.5）、充氮法、熱爐放水法、通干燥空氣或通壓縮干燥空氣法等方法進(jìn)行保養(yǎng)。