石榮雪，張適宜，張勝寒（華北電力大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北 保定 07000；華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 006）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)民生活水平的提高，國(guó)家對(duì)電力的需求越來越大。面對(duì)各種復(fù)雜情況，我國(guó)克服種種困難，發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量穩(wěn)步增長(zhǎng)，壓力等級(jí)從亞臨界向超臨界、超超臨界發(fā)展[1]。截至2014年底，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量136019 萬千瓦，同比增長(zhǎng)8.7%。其中火電機(jī)組為91569 萬千瓦（含煤電82524 萬千瓦、氣電5567 萬千瓦），占全部裝機(jī)容量的67.4%。并且，在所有火電機(jī)組中，燃煤機(jī)組高達(dá)91.12%，穩(wěn)居我國(guó)發(fā)電行業(yè)的主導(dǎo)地位[2-4]。然而，燃煤電廠汽水系統(tǒng)的工作環(huán)境大多處于高溫高壓環(huán)境，因此，在此環(huán)境下的汽水系統(tǒng)面臨苛刻的腐蝕環(huán)境，為保證機(jī)組的正常運(yùn)行，對(duì)鍋爐的水汽質(zhì)量有嚴(yán)格要求，機(jī)組蒸汽參數(shù)越高，水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)越嚴(yán)格[5]。為了防止因鍋爐水質(zhì)不良引起的故障，提高鍋爐安全運(yùn)行效率，選擇合適的鍋爐水化學(xué)工況成為關(guān)鍵[6-9]。然而，在眾多鍋爐水工況中，針對(duì)某類型機(jī)組，究竟哪種水工況更適合，依然存在爭(zhēng)議。汪嵐等[10-17]指出，為了保證蒸汽品質(zhì)，預(yù)防汽輪機(jī)積鹽，建議采取磷酸鹽處理。馬玉萍等[18-25]認(rèn)為氫氧化鈉處理可以提高鍋爐水緩沖性和pH值穩(wěn)定性，防止氯離子對(duì)氧化膜的破壞。王國(guó)蓉等[26-32]通過實(shí)際應(yīng)用，指出氧化性全揮發(fā)處理可以降低水汽系統(tǒng)鐵含量。茅玉林等[33-49]提出加氧處理在抑制鍋爐壓差上升，延長(zhǎng)鍋爐化學(xué)清洗周期和降低水處理藥劑消耗等諸多方面占優(yōu)勢(shì)。然而，以上均是針對(duì)各自電廠進(jìn)行研究，各有各的道理，沒有提出一個(gè)具有普遍適用性的結(jié)論。DANIELS等[50-51]指出，國(guó)外也存在同樣的問題，尋找一個(gè)較合適的給水處理方式迫在眉睫。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于綜合分析各化學(xué)水工況，解決化學(xué)水工況選擇方面問題的文章還很欠缺。本文即通過文獻(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的方法，研究各鍋爐水化學(xué)工況的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)常用鍋爐機(jī)組提出了最佳鍋爐水處理方法。雖然實(shí)地調(diào)查結(jié)果比較全面，但耗時(shí)耗力，完成起來比較有困難，相比而言，文獻(xiàn)調(diào)查的方法具有可操作性。并且，數(shù)據(jù)庫中各文獻(xiàn)經(jīng)原作者深思熟慮，對(duì)事故原因的分析更深入、更準(zhǔn)確，結(jié)論更可靠。該研究對(duì)解決由于鍋爐水工況選取不當(dāng)而產(chǎn)生的事故具有指導(dǎo)意義，工程上也具有一定的參考價(jià)值。

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基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的國(guó)內(nèi)鍋爐化學(xué)水工況選擇

石榮雪1，張適宜2，張勝寒1
（1華北電力大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北 保定 071000；2華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206）

摘要：通過對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，歸納因鍋爐化學(xué)水工況選取不當(dāng)而造成事故情況，確定了一些常見鍋爐機(jī)組

議采取平衡磷酸鹽處理（equilibrium phosphate treatment，EPT）；對(duì)于機(jī)組功率在200～600MW（不含200MW）

范圍內(nèi)的亞臨界直流爐，建議采取給水加氧處理（oxygenated treatment，OT）；對(duì)于機(jī)組功率在600～1000MW

（不含600MW）范圍內(nèi)的超臨界以及超超臨界直流爐，建議采取給水加氧處理（OT）。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；火電廠；化學(xué)水工況；汽包鍋爐；平衡磷酸鹽處理；直流爐；加氧處理

phosphate treatment（EPT）；once-through boilers；oxygenated treatment(OT)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)民生活水平的提高，國(guó)家對(duì)電力的需求越來越大。面對(duì)各種復(fù)雜情況，我國(guó)克服種種困難，發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量穩(wěn)步增長(zhǎng)，壓力等級(jí)從亞臨界向超臨界、超超臨界發(fā)展[1]。截至2014年底，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量136019 萬千瓦，同比增長(zhǎng)8.7%。其中火電機(jī)組為91569 萬千瓦（含煤電82524 萬千瓦、氣電5567 萬千瓦），占全部裝機(jī)容量的67.4%。并且，在所有火電機(jī)組中，燃煤機(jī)組高達(dá)91.12%，穩(wěn)居我國(guó)發(fā)電行業(yè)的主導(dǎo)地位[2-4]。然而，燃煤電廠汽水系統(tǒng)的工作環(huán)境大多處于高溫高壓環(huán)境，因此，在此環(huán)境下的汽水系統(tǒng)面臨苛刻的腐蝕環(huán)境，為保證機(jī)組的正常運(yùn)行，對(duì)鍋爐的水汽質(zhì)量有嚴(yán)格要求，機(jī)組蒸汽參數(shù)越高，水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)越嚴(yán)格[5]。為了防止因鍋爐水質(zhì)不良引起的故障，提高鍋爐安全運(yùn)行效率，選擇合適的鍋爐水化學(xué)工況成為關(guān)鍵[6-9]。然而，在眾多鍋爐水工況中，針對(duì)某類型機(jī)組，究竟哪種水工況更適合，依然存在爭(zhēng)議。汪嵐等[10-17]指出，為了保證蒸汽品質(zhì)，預(yù)防汽輪機(jī)積鹽，建議采取磷酸鹽處理。馬玉萍等[18-25]認(rèn)為氫氧化鈉處理可以提高鍋爐水緩沖性和pH值穩(wěn)定性，防止氯離子對(duì)氧化膜的破壞。王國(guó)蓉等[26-32]通過實(shí)際應(yīng)用，指出氧化性全揮發(fā)處理可以降低水汽系統(tǒng)鐵含量。茅玉林等[33-49]提出加氧處理在抑制鍋爐壓差上升，延長(zhǎng)鍋爐化學(xué)清洗周期和降低水處理藥劑消耗等諸多方面占優(yōu)勢(shì)。然而，以上均是針對(duì)各自電廠進(jìn)行研究，各有各的道理，沒有提出一個(gè)具有普遍適用性的結(jié)論。DANIELS等[50-51]指出，國(guó)外也存在同樣的問題，尋找一個(gè)較合適的給水處理方式迫在眉睫。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于綜合分析各化學(xué)水工況，解決化學(xué)水工況選擇方面問題的文章還很欠缺。本文即通過文獻(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘的方法，研究各鍋爐水化學(xué)工況的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)常用鍋爐機(jī)組提出了最佳鍋爐水處理方法。雖然實(shí)地調(diào)查結(jié)果比較全面，但耗時(shí)耗力，完成起來比較有困難，相比而言，文獻(xiàn)調(diào)查的方法具有可操作性。并且，數(shù)據(jù)庫中各文獻(xiàn)經(jīng)原作者深思熟慮，對(duì)事故原因的分析更深入、更準(zhǔn)確，結(jié)論更可靠。該研究對(duì)解決由于鍋爐水工況選取不當(dāng)而產(chǎn)生的事故具有指導(dǎo)意義，工程上也具有一定的參考價(jià)值。

第一作者：石榮雪（1989—），女，博士研究生。E-mail srxdyx1234@ 163.com。聯(lián)系人：張勝寒，教授，研究方向?yàn)榻饘俑g與防護(hù)。E-mail zhang-shenghan@163.com。

1 研究方法

本文采用文獻(xiàn)調(diào)查的方法，利用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，研究了近五年來已發(fā)表的國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)中火電廠鍋爐水化學(xué)工況的實(shí)際應(yīng)用情況以及反饋情況。

具體的文獻(xiàn)搜索方法是選定數(shù)據(jù)庫后，在全文范圍內(nèi)進(jìn)行關(guān)鍵詞檢索。選用的數(shù)據(jù)庫為CNKI中國(guó)知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)（綜合平臺(tái)）、萬方（期刊全文）、萬方（學(xué)位論文全文）和維普數(shù)據(jù)庫。檢索詞依次為：爐水*鍋爐*工況，鍋爐水化學(xué)工況，鍋爐*給水處理，鍋爐*水化學(xué)工況，磷酸鹽處理（PT），氫氧化鈉處理（CT），全揮發(fā)處理（AVT）和加氧處理（OT）等。時(shí)間范圍是：2010.01.01—2015.07.10。最終選定符合要求的文章103篇。對(duì)這103篇文章進(jìn)行分析，由于文獻(xiàn)中調(diào)整為新的化學(xué)水工況后問題得到了解決，因此，定義事故發(fā)生時(shí)的水工況為不適合的水工況，調(diào)整后的水工況為建議采取的水工況。統(tǒng)計(jì)不適合的水工況類別以及建議采取的水工況類別。從爐型、壓力、機(jī)組功率3個(gè)方面分別確定最佳鍋爐水工況。

2 研究結(jié)果及討論

2.1 鍋爐水工況理論分析

水化學(xué)工況也稱為水規(guī)范，是指鍋爐的給水與爐水處理方式及所維持的主要水質(zhì)指標(biāo)。目前水工況主要分為兩大類：還原性水工況和氧化性水工況。其中，還原性水工況又包括全揮發(fā)處理（all-volatile treatment，AVT）、加磷處理、氫氧化鈉處理（caustic treatment，CT）和低氫氧化鈉低磷酸鹽處理（low caustic treatment + low phosphate treatment，LCT + LPT）；氧化性水工況即加氧處理（OT）。進(jìn)一步細(xì)分，全揮發(fā)處理（AVT）又分為還原性全揮發(fā)處理[all-volatile treatment (reduction)，AVT(R)]和氧化性全揮發(fā)處理[all-volatile treatment (oxidation)，AVT(O)]；加磷處理分為普通磷酸鹽處理（phosphate treatment，PT），協(xié)調(diào)pH-磷酸鹽處理（coordinate pH-phosphate treatment，CPT），平衡磷酸鹽處理（EPT）和低磷酸鹽處理（low phosphate treatment，LPT）。綜上所述，目前常見的鍋爐水工況共有9種。每種水工況的原理分別列舉如下。

（1）還原性全揮發(fā)處理[AVT(R)] 通過熱力除氧和加除氧劑進(jìn)行化學(xué)輔助除氧。鍋爐給水加氨和聯(lián)氨，爐水不再加任何藥劑的處理[52]。其優(yōu)點(diǎn)為不向鍋爐中加入任何固體藥劑，不存在濃縮、蒸干、隱藏等現(xiàn)象。并且，給水含銅量及汽輪機(jī)銅垢沉積量較低，然而，其給水含鐵量及省煤器和水冷壁管結(jié)垢速率較高，容易發(fā)生給水和濕蒸汽系統(tǒng)流動(dòng)加速腐蝕，爐水緩沖性能小[53]。

（2）氧化性全揮發(fā)處理[AVT(O)] 通過熱力除氧，但不加除氧劑進(jìn)行化學(xué)輔助除氧。鍋爐給水加氨，爐水不加任何藥劑的處理[54]。優(yōu)點(diǎn)也是不存在濃縮、蒸干、隱藏等現(xiàn)象，相對(duì)于AVT(R)來說，其給水含鐵量及省煤器和水冷壁管的結(jié)垢速率均有所降低，然而，其給水含銅量及汽輪機(jī)銅垢沉積量卻升高[55]，爐水緩沖性能也較小。

（3）普通磷酸鹽處理（PT） 為了防止?fàn)t內(nèi)生成鈣、鎂水垢和減少水冷壁管腐蝕，向爐水中加入適量Na3PO4的處理[56]。其優(yōu)點(diǎn)是可消除爐水中的硬度，提高水的緩沖能力，還能改善蒸汽品質(zhì)、改善汽輪機(jī)沉積物的化學(xué)性質(zhì)和減緩汽輪機(jī)腐蝕。但如果蒸汽帶水，則其中會(huì)攜帶大量的爐水鹽分，磷酸鹽在蒸汽中溶解攜帶，發(fā)生磷酸鹽暫時(shí)消失現(xiàn)象。

（4）協(xié)調(diào)磷酸鹽處理（CPT） 除向汽包內(nèi)添加Na3PO4外，還添加其他適當(dāng)?shù)乃幤罚瑰仩t水既有足夠高的pH值和維持一定的PO43?含量，又不含有游離NaOH的處理[57]。優(yōu)點(diǎn)是減小水冷壁管的堿性腐蝕。缺點(diǎn)為爐管沉積率較大，易溶鹽與管壁上其他沉積物發(fā)生反應(yīng)，生成復(fù)雜難溶水垢，加劇腐蝕。

（5）平衡磷酸鹽處理（EPT） 維持爐水中Na3PO4含量低于發(fā)生磷酸鹽隱藏現(xiàn)象的臨界值，同時(shí)允許爐水中含有不超過1mg/L游離氫氧化鈉，以防止水冷壁管發(fā)生酸性磷酸鹽腐蝕以及防止?fàn)t內(nèi)生成鈣鎂水垢的處理[50]。其優(yōu)點(diǎn)為：爐水pH值穩(wěn)定，化學(xué)加藥量與排污量減少，蒸汽品質(zhì)提高，鍋爐更干凈，所需清洗次數(shù)減少。缺點(diǎn)有：要兼顧pH值、PO43?、鈉磷比R值、電導(dǎo)率，控制較麻煩。

（6）低磷酸鹽處理（LPT） 為了防止?fàn)t內(nèi)生成鈣鎂水垢和減少水冷壁管腐蝕，向爐水中加入少量Na3PO4的處理[58]。優(yōu)點(diǎn)為：爐水的緩沖性大，適應(yīng)性強(qiáng)，爐管沉積物較少。缺點(diǎn)為：爐水pH值調(diào)節(jié)效果不理想，給水加氨過多，會(huì)對(duì)后續(xù)環(huán)節(jié)造成很多不利影響。

（7）氫氧化鈉處理（CT） 為了防止鍋爐腐蝕，向爐水中加入適量的氫氧化鈉，在溶液中保持適量的OH?，抑制因爐水中氯離子、機(jī)械力和熱應(yīng)力對(duì)氧化膜的破壞作用的處理[59]。其優(yōu)點(diǎn)為：降低了水冷壁酸性腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，允許爐水有較高濃度的氯化物，可減緩水冷壁的結(jié)垢現(xiàn)象。缺點(diǎn)為：不能消除爐水中的硬度成分，可能發(fā)生苛性脆化，對(duì)給水水質(zhì)要求嚴(yán)格。

（8）低氫氧化鈉低磷酸鹽處理（LCT+LPT）

將Na3PO4和 NaOH按比例配成混合溶液，通過磷酸鹽加藥裝置進(jìn)行爐水加藥，目的是在保持一定磷酸根濃度的情況下，略微降低給水pH值，提高爐水pH值至期望值范圍內(nèi)[60]。優(yōu)點(diǎn)為：具有防水垢能力，加藥量減少，蒸汽品質(zhì)提高，有利于精處理床體運(yùn)行周期。缺點(diǎn)有：對(duì)給水品質(zhì)要求較高，即必須滿足以二級(jí)除鹽水作為鍋爐補(bǔ)給水、機(jī)組配置凝結(jié)水精處理系統(tǒng)等條件。

（9）加氧處理（OT）：除向給水中添加過氧化氫（H2O2）或純氧（O2）外，還添加氨調(diào)節(jié)pH值的處理[50]。其優(yōu)點(diǎn)突出體現(xiàn)在，鍋爐的腐蝕速度下降，降低了鍋爐和給水加熱器的壓降，提高了鍋爐運(yùn)行的安全性，延長(zhǎng)了鍋爐清洗的間隔時(shí)間，使給水系統(tǒng)的低溫部分得到保護(hù)。然而，其對(duì)水工況的要求較高，要求系統(tǒng)配置凝結(jié)水精處理設(shè)備，給水電導(dǎo)率應(yīng)小于0.15μS/cm，Cl?<0.1mg/L，pH值控制在7.3～8.0。系統(tǒng)除凝汽器外無銅合金材料的設(shè)備。一些老式的電廠很難達(dá)到這些要求，因此，需要綜合考慮。

2.2 鍋爐水工況失效類型以及建議采取的水工況類型

通過查閱近五年內(nèi)鍋爐由于化學(xué)水工況選取不當(dāng)、發(fā)生腐蝕、積鹽結(jié)垢、爆管等事故方面的文獻(xiàn)，總結(jié)歸納了造成事故的化學(xué)水工況排名以及針對(duì)問題建議采取的化學(xué)水工況排名，結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 不同鍋爐水工況的事故率比較

圖2 建議采取的鍋爐水工況排名

圖1顯示，由于化學(xué)水工況選取不當(dāng)引起的鍋爐事故中，幾乎有一半是由AVT(R)造成的。分析認(rèn)為，一方面，碳鋼表面形成磁性Fe3O4保護(hù)膜，該保護(hù)膜在高溫水中溶解度較高，易造成碳鋼材質(zhì)的高壓加熱器、給水管、省煤器以及輸水系統(tǒng)等的流動(dòng)加速腐蝕（FAC）；另一方面，還存在給水和疏水的含鐵量較高、鍋爐受熱面結(jié)垢速率偏高、鍋爐化學(xué)清洗周期縮短、爐水緩沖性能小等問題[61]。目前采用AVT(R)的機(jī)組應(yīng)引起重視。

圖2顯示，排名比較靠前的幾種建議采取的鍋爐水工況也恰好是上述圖1中發(fā)生事故情況排名比較靠后的，進(jìn)一步驗(yàn)證了統(tǒng)計(jì)的合理性。其中LCT+LPT在圖1 發(fā)生事故的水工況統(tǒng)計(jì)中沒有出現(xiàn)，說明采用該處理方式的機(jī)組較少，或者該鍋爐水處理方法造成的事故比較少，幾乎為零。對(duì)于AVT(O)，其在事故發(fā)生率中排名第二，而在建議采用的鍋爐水工況中竟然也排名第二，這跟原工況有關(guān)，如原工況為AVT(R)，改為AVT(O)是最容易想到的選擇，當(dāng)AVT(O)出現(xiàn)問題后，再考慮OT。對(duì)于這種情況，本統(tǒng)計(jì)中在建議采取的水工況中，AVT(O)也有統(tǒng)計(jì)，于是造成了上面這種矛盾。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從AVT(R)轉(zhuǎn)換為AVT(O)，又轉(zhuǎn)換為OT的機(jī)組占所有OT機(jī)組的30%左右。詳細(xì)內(nèi)容將在后續(xù)研究中展開討論。因此，綜合考慮，AVT(O)應(yīng)該為不建議采取的水工況。

綜上可知，全國(guó)范圍內(nèi)，綜合評(píng)價(jià)比較好的鍋爐水工況為：給水加氧處理（OT），爐水平衡磷酸鹽處理（EPT），爐水氫氧化鈉處理（CT），爐水低氫氧化鈉低磷酸鹽處理（LCT+LPT）。綜合評(píng)價(jià)較差的有：給水還原性全揮發(fā)處理[AVT(R)]，爐水低磷酸鹽處理（LPT），爐水普通磷酸鹽處理（PT），爐水協(xié)調(diào)磷酸鹽處理（CPT），給水氧化性全揮發(fā)處理[AVT(O)]。

2.3 不同爐型的鍋爐水工況分析

目前較為常見的兩種爐型為汽包鍋爐和直流爐。因此，分別對(duì)這兩種爐型的水工況進(jìn)行分析。

2.3.1 汽包鍋爐水工況分析

選取由于水工況選取不當(dāng)引起鍋爐事故的文獻(xiàn)中爐型為汽包鍋爐的文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果分別如圖3、圖4所示。

圖3 不同汽包鍋爐水工況的事故率比較

圖4 建議采取的汽包鍋爐水工況排名

綜合分析圖3和圖4，可以得出比較適合汽包鍋爐的水工況依次為EPT、CT、AVT(O)、OT和LCT+LPT；比較不適合應(yīng)用于汽包鍋爐的水工況依次為AVT(R)、PT、LPT和CPT。另外，汽包爐雖然對(duì)給水的品質(zhì)進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制，但給水中微量溶解鹽類、懸浮物、膠體以及溶解氣體等各種雜質(zhì)進(jìn)入鍋爐后，經(jīng)高溫、高壓蒸發(fā)，爐水不斷濃縮，某些雜質(zhì)濃度可達(dá)到給水的50～300倍。有必要進(jìn)行除垢等處理，這方面磷酸鹽處理最好，同時(shí)，需要保證飽和蒸汽中鈉含量不可超標(biāo)[62]。單從圖3來看，EPT造成汽包鍋爐事故比較少，可能是采用該水工況的機(jī)組比較少，并不能代表其效果好，但結(jié)合圖4，建議采取EPT的比例最多，綜上，汽包鍋爐的最適水工況為爐水平衡磷酸鹽處理（EPT）。2.3.2 直流鍋爐水工況分析

選取由于水工況選取不當(dāng)引起鍋爐事故的文獻(xiàn)中爐型為直流爐的文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果分別如圖5、圖6所示。

圖5和圖6顯示，全國(guó)范圍內(nèi)，應(yīng)用于直流爐的水處理方式只有OT、AVT(O)和AVT(R)。結(jié)果顯示，最適合直流爐的水處理方式為加氧處理(OT)。

圖5 不同直流爐水工況的事故率比較

圖6 建議采取的直流爐水工況排名

2.4 不同壓力的鍋爐水工況分析

鍋爐按照主蒸汽壓力不同，又可分為超超臨界鍋爐、超臨界鍋爐、亞臨界鍋爐以及超高壓以內(nèi)的鍋爐。下面就是從這4個(gè)方面對(duì)鍋爐水工況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.4.1 超超臨界鍋爐水工況分析

隨著節(jié)能減排的需要，我國(guó)使用的高參數(shù)、大容量機(jī)組越來越多[63]。超超臨界機(jī)組以其較高的可靠性、運(yùn)行靈活性和機(jī)組壽命等特點(diǎn)已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注。和亞臨界機(jī)組相比，其具有顯著的節(jié)能和改善環(huán)境的效果[64-65]。因此，近年來，超超臨界機(jī)組已經(jīng)被確定為我國(guó)火電機(jī)組的主要發(fā)展方向。研究其鍋爐水工況具有重要意義。圖7和圖8給出了超超臨界鍋爐水工況分類情況。

圖7和圖8顯示超超臨界機(jī)組的最適化學(xué)水工況為OT。由于超超臨界機(jī)組一般都為直流爐，該結(jié)果也與直流爐的結(jié)果一致。因此，得出結(jié)論，超超臨界直流爐的最適化學(xué)水工況為加氧處理（OT）。

2.4.2 超臨界鍋爐水工況分析

圖7 不同超超臨界機(jī)組鍋爐水工況的事故率比較

圖8 建議采取的超超臨界機(jī)組化學(xué)水工況排名

圖9 不同超臨界機(jī)組鍋爐水工況的事故率比較

圖10 建議采取的超臨界機(jī)組化學(xué)水工況排名

圖9顯示，由化學(xué)水工況選取不當(dāng)引起的事故中，有一半以上是由AVT(R)引起的，AVT(R)是為高壓系統(tǒng)開發(fā)出來的，只要仔細(xì)監(jiān)測(cè)和緊密遵循有關(guān)原則，在高壓范圍內(nèi)應(yīng)用，問題不大，但在超臨界機(jī)組上使用時(shí)，一些弊端就會(huì)凸顯出來。綜合分析圖9、圖10得出，超臨界機(jī)組的最適化學(xué)水工況為OT。而超臨界機(jī)組一般也都為直流爐，因此總結(jié)得出，超臨界直流爐的最適化學(xué)水工況為加氧處理（OT）。

2.4.3 亞臨界鍋爐水工況分析

由于亞臨界機(jī)組既有汽包鍋爐，又有直流爐，因此分開來討論。圖11和圖12展示了亞臨界汽包爐的水工況情況。其中CPT可能是在亞臨界機(jī)組中采用的比較少，所閱讀文獻(xiàn)中也比較少，因此，在以上兩圖中排名都比較靠后，CPT還有待進(jìn)一步研究。綜合分析，比較適合亞臨界汽包爐的化學(xué)水工況為平衡磷酸鹽處理（EPT）。

圖11 不同亞臨界機(jī)組汽包鍋爐水工況的事故率比較

圖12 建議采取的亞臨界汽包機(jī)組化學(xué)水工況排名

圖13 不同亞臨界機(jī)組直流鍋爐水工況的事故率比較

圖14 建議采取的亞臨界直流機(jī)組化學(xué)水工況排名

圖13、圖14顯示，對(duì)于亞臨界直流爐，由化學(xué)水工況選取不當(dāng)引起的鍋爐事件中，大約三分之二都是由AVT(R)引起的，而大約五分之四的機(jī)組改用OT處理后，情況好轉(zhuǎn)。綜上，對(duì)于亞臨界直流爐的水工況OT為首選。

2.4.4 超高壓以內(nèi)的鍋爐水工況分析

圖15和圖16是對(duì)于主蒸汽壓力比較低的在超高壓以內(nèi)的機(jī)組，其比較適合的化學(xué)水工況為EPT，比較不適合的化學(xué)水工況為PT、CPT。綜合分析兩圖不難發(fā)現(xiàn)，超高壓以內(nèi)鍋爐的最適水工況為平衡磷酸鹽處理（EPT）。

圖15 超高壓以內(nèi)機(jī)組鍋爐水工況的事故率比較

圖16 建議采取的壓力在超高壓以內(nèi)機(jī)組化學(xué)水工況排名

2.5 不同機(jī)組功率的鍋爐水工況分析

2.5.1 機(jī)組功率在0～200MW范圍內(nèi)的鍋爐水工況分析

0～200MW功率范圍內(nèi)機(jī)組一般壓力也都在超高壓范圍內(nèi)，該段統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較分散，說明該功率范圍內(nèi)的機(jī)組比較少。這是由于國(guó)家為了提高發(fā)電效率，降低煤耗，實(shí)行拆除小機(jī)組的政策，大容量、高參數(shù)、高效率、低排放逐漸成為火電設(shè)備發(fā)展的主流，小機(jī)組的數(shù)量較小，報(bào)道的文獻(xiàn)也較少?？傮w分析，平衡磷酸鹽處理（EPT）比較適合于0～200MW功率范圍內(nèi)機(jī)組。

2.5.2 機(jī)組功率在200～600MW（不含200MW）范圍內(nèi)的鍋爐水工況分析

通過圖19和圖20可以看出，PT在這兩個(gè)表中所占的比例均比較小，可能是該功率范圍機(jī)組采用PT的比較少，這有待進(jìn)一步研究。而給水AVT(O)的情況同前面2.2節(jié)所述。綜上所述，200～600MW（不含200MW）功率范圍內(nèi)機(jī)組的最適化學(xué)水工況為給水加氧處理（OT）。

圖17 0～200MW功率范圍內(nèi)機(jī)組鍋爐水工況的事故率比較

圖18 建議采取的0～200MW功率范圍內(nèi)機(jī)組化學(xué)水工況排名

圖19 200～600MW（不含200MW）功率范圍內(nèi)機(jī)組鍋爐水工況的事故率比較

圖20 建議采取的200～600MW（不含200MW）功率范圍內(nèi)機(jī)組化學(xué)水工況排名

2.5.3 機(jī)組功率在600～1000MW（不含600MW）范圍內(nèi)的鍋爐水工況分析

圖21中LPT事故率低的原因?yàn)樵摲秶鷥?nèi)幾乎都是直流爐，采用LPT的機(jī)組比較少。綜合圖21、圖22可以得出，600～1000MW（不含600MW）功率范圍內(nèi)機(jī)組的最適化學(xué)水工況為給水OT。該結(jié)果與超超臨界直流爐、超臨界直流爐的結(jié)果均一致。因此，600～1000MW（不含600MW）功率范圍內(nèi)的超超臨界、超臨界直流爐的最適化學(xué)水工況為加氧處理（OT）。

圖21 600～1000MW（不含600MW）功率范圍內(nèi)機(jī)組鍋爐水工況的事故率比較

圖22 建議采取的600～1000MW（不含600MW）功率范圍內(nèi)機(jī)組化學(xué)水工況排名

3 結(jié) 論

通過綜合分析機(jī)組功率范圍、壓力、爐型三方面的結(jié)果，確定了幾種常見機(jī)組的最佳化學(xué)水工況。結(jié)果如下所述。

（1）對(duì)于機(jī)組功率在0～200MW范圍內(nèi)，主蒸汽壓力小于等于超高壓范圍的汽包鍋爐，建議采取平衡磷酸鹽處理（EPT）。

（2）對(duì)于機(jī)組功率在200～600MW（不含200MW）范圍內(nèi)的亞臨界直流爐，建議采取給水加氧處理（OT）。

（3）對(duì)于機(jī)組功率在600～1000MW（不含600MW）范圍內(nèi)的超臨界以及超超臨界直流爐，建議采取給水加氧處理（OT）。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 邊彩霞，周克毅，朱正林，等. 停機(jī)過程中鍋爐高溫受熱面蒸汽側(cè)氧化膜的應(yīng)力分析[J]. 化工學(xué)報(bào)，2013，64（4）：1444-1452.

[2] 張輝. 不同水化學(xué)工況下金屬氧化膜的特性研究[D]. 長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2011.

[3] 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì). 中國(guó)電力行業(yè)年度報(bào)告2014[M]. 北京：中國(guó)市場(chǎng)出版社，2014.

[4] 張平. 發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量穩(wěn)步增長(zhǎng)——2014年發(fā)電設(shè)備行業(yè)年度報(bào)告[N]. 中國(guó)電力報(bào)，2015-02-12.

[5] 朱志平，賀慧勇，周瓊花. 汽包鍋爐爐水pH值的精確計(jì)算方法[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003，23（4）：172-176.

[6] KRITZER P. Corrosion in high-temperature and supercritical water and aqueous solutions：a review[J]. The Journal of Supercritical Fluids，2004，29（3）：1-29.

[7] RAJAKOVIC-OGNJANOVIC V N，ZIVOJINOVIC D Z，GRGUR B N，et al. Improvement of chemical control in the water-steam cycle of thermal power plants[J]. Applied Thermal Engineering，2011，31（1）：119-128.

[8] PRISYAZHNIUK V A. Alternative trends in development of thermal power plants[J]. Applied Thermal Engineering，2008，28（2）：190-194.

[9] 李慧領(lǐng)，江楠，張建，等. 基于HAZOP與LOPA的鍋爐水處理系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及應(yīng)用[J]. 化工進(jìn)展，2015，34（2）：576-580.

[10] 汪嵐，張海燕. 600MW機(jī)組蒸汽品質(zhì)控制與優(yōu)化[J]. 廣州化工，2011，39（20）：102-105.

[11] 石雪松，王文忠，劉江. 600MW 空冷機(jī)組水汽品質(zhì)的優(yōu)化及成效[J]. 中國(guó)電力，2012，45（9）：22-24.

[12] 喬金枝. 高壓汽包爐爐水的加藥處理[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014 （23）：287-288.

[13] 彭衛(wèi)紅. 進(jìn)口亞臨界鍋爐飽和蒸汽含鈉量超標(biāo)的原因研究與應(yīng)用[J].四川電力技術(shù)，2013，36（2）：84-86.

[14] 石晶晶. 爐內(nèi)水工況的優(yōu)化實(shí)踐與探討[J]. 山西電力，2010，162 （5）：33-34.

[15] 劉邦利，李廣輝，王寶云.爐水低磷酸鹽處理技術(shù)在電廠中的應(yīng)用探討[J]. 黑龍江科技信息，2010（33）：76-76.

[16] 尚玉珍，賈新兵，張雷，等. 平衡磷酸鹽處理有關(guān)問題的分析探討[J]. 中國(guó)電力，2002，35（4）：66-69.

[17] 王應(yīng)高，李永立，星成霞，等. 亞臨界600MW汽輪機(jī)積鹽分析及試驗(yàn)研究[J] . 熱力發(fā)電，2011，40（11）：46-51.

[18] 馬玉萍，馬東偉. 300MW及以上汽包鍋爐爐水氫氧化鈉處理工藝分析[J]. 河北電力技術(shù)，2014，33（5）：51-54.

[19] 唐志蘭. 330MW機(jī)組爐水氫氧化鈉處理[C]//中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電廠化學(xué)2010學(xué)術(shù)年會(huì)，吉林，2010.

[20] 葛雪靜，徐錦影，宋敬霞，等. 600MW亞臨界汽包爐爐水氫氧化鈉調(diào)節(jié)處理試驗(yàn)研究[J]. 浙江電力，2011（12）：50-52.

[21] 馬祝平. 防止新機(jī)投產(chǎn)汽輪機(jī)快速積鹽措施之一爐水氫氧化鈉處理工藝應(yīng)用交流[C]//全國(guó)火電600MWe級(jí)機(jī)組能效對(duì)標(biāo)及競(jìng)賽第十四屆年會(huì)論文集，昆明，2010.

[22] 楊惠玲. 氫氧化鈉處理爐水提高爐水品質(zhì)[J]. 中國(guó)科技縱橫，2010 （24）：305-305.

[23] 潘振波，薛青林. 三門峽電廠2×300MW機(jī)組水化學(xué)工況優(yōu)化與實(shí)踐[J]. 河南電力，2012（2）：21-23.

[24] 趙強(qiáng). 亞臨界汽包鍋爐水工況優(yōu)化試驗(yàn)研究[J]. 山西電力，2007 （1）：48-50.

[25] 龐毅，趙鑫. 亞臨界汽包爐給水、爐水優(yōu)化處理運(yùn)行分析[C]//電廠化學(xué)2013學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，長(zhǎng)沙，2013.

[26] 王國(guó)蓉. 660MW超超臨界機(jī)組化學(xué)水工況優(yōu)化[J]. 華電技術(shù)，2012，34（6）：5-8.

[27] 王義好，周會(huì)峰，吉殿乎，等.超臨界機(jī)組水處理系統(tǒng)的優(yōu)化[J]. 電力建設(shè)，2010，31（5）：103-107.

[28] 張小霓，吳文龍，王琳，等. 給水AVT（O）處理方式在600MW超臨界直流爐機(jī)組中的應(yīng)用[J]. 電力建設(shè)，2012，33（2）：53-55.

[29] 何洪艷，任良峰. 鍋爐給水停加聯(lián)氨處理的原因及實(shí)施效果評(píng)價(jià)[C]//中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電廠化學(xué)2013學(xué)術(shù)年會(huì)，長(zhǎng)沙，2013.

[30] 郭曉宇，郭包生，陳永平，等. 汽水分離效果差的汽包爐爐水處理工況探討[J]. 電力技術(shù)，2010，19（7）：61-72.

[31] 柳扣林，李智. 弱氧化性水處理技術(shù)在超臨界直流機(jī)組中的應(yīng)用[J]. 華北電力技術(shù)，2014（3）：41-43.

[32] 游春發(fā). 直流爐給水弱氧性全揮發(fā)處理技術(shù)及應(yīng)用[J]. 江西電力，2011，35（1）：43-45.

[33] 茅玉林，黃萬啟，張洪博，等. 660MW超超臨界機(jī)組給水低氧處理實(shí)踐與效果評(píng)價(jià)[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2014，26（3）：285-288.

[34] 趙美清. 660MW超超臨界機(jī)組給水加氧實(shí)踐效果分析與評(píng)價(jià)[C]//2014年江西省電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)，南昌，2014.

[35] 張文帥，魏剛，劉偉，等. 1000MW超超臨界機(jī)組加氧運(yùn)行實(shí)踐[C]//超超臨界機(jī)組技術(shù)交流年會(huì)，天津，2013.

[36] 何磊，劉志杰，寧獻(xiàn)武. 超超臨界1000MW機(jī)組給水加氧處理探討[J]. 東北電力技術(shù)，2012（1）：17-21.

[37] 陳穎，陳旭偉，俞明芳，等. 超超臨界1000MW機(jī)組給水加氧技術(shù)的應(yīng)用[J]. 熱力發(fā)電，2012，41（9）：53-56.

[38] 黃校春，徐洪，趙益民. 超超臨界機(jī)組實(shí)施給水加氧處理的可行性[J]. 中國(guó)電力，2011，44（12）：51-54.

[39] 潘定立，張雅麗. 超臨界機(jī)組給水加氧處理技術(shù)[J]. 電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2011，26（2）：123-127.

[40] 吳善森，季秋云. 給水加氧處理技術(shù)在660MW超超臨界機(jī)組中的應(yīng)用[J]. 電力與能源，2011，32（5）：374-378.

[41] 居強(qiáng)，孫磊. 給水加氧處理技術(shù)在超超臨界鍋爐的應(yīng)用[J]. 電力安全技術(shù)，2015，17（1）：12-15.

[42] 郭勇，龍瀟，王輝新，等. 給水加氧處理技術(shù)在超臨界直接空冷機(jī)組中的應(yīng)用[J]. 河北電力技術(shù)，2013，32（6）：52-54.

[43] 袁方. 給水加氧處理在超超臨界1000MW機(jī)組的應(yīng)用[J]. 電力科技與環(huán)保，2014，30（1）：33-35.

[44] 張珊敏，吳萍. 鍋爐給水加氧處理的分析及應(yīng)用[J]. 天津電力技術(shù)，2011（3）：41-43.

[45] 王佩. 鍋爐給水加氧處理的試驗(yàn)與研究[D]. 保定：華北電力大學(xué)，2013.

[46] 譚華安. 鍋爐給水加氧技術(shù)在國(guó)產(chǎn)600MW直流爐機(jī)組上的應(yīng)用[J]. 給水排水，2011（5）：55-56.

[47] 劉春紅，施國(guó)忠. 基建超超臨界1000MW機(jī)組精確給水加氧處理技術(shù)的研究[J]. 水處理技術(shù)，2013，39（6）：109-115.

[48] 馮禮奎，錢洲亥，周臣，等. 直流鍋爐給水低氧量處理的試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)電力，2013，46（4）：21-24.

[49] 崔紹波，孫偉，馬偉，等. 鄒縣電廠#7機(jī)組給水加氧處理應(yīng)用分析[J]. 華電技術(shù)，2015，37（4）：52-54.

[50] DANIELS D. Boiler and feedwater treatment：do the right thing（s）[J]. Power，2004，148（7）：50-55.

[51] DOOLEY R B，SHIELDS K，ASCHOFF A，et al. Cycle chemistry guidelines for combines cycle/heat recovery steam generators[R]. Palo Alto：EPRI，2006.

[52] 賈偉. 600MW亞臨界汽包鍋爐化學(xué)水工況優(yōu)化試驗(yàn)研究[D]. 保定：華北電力大學(xué)（保定），2011.

[53] MIZUNO N，MISHIMA F，AKIYAMA Y，et al. Removal of iron oxide with superconducting magnet high gradient magnetic separation from feed-water in thermal plant[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity，2015，25（3）：1-1.

[54] 王同成，馮曉艷，沈麗娜. 發(fā)電機(jī)組給水弱氧化處理情況分析[J].山西科技，2015，30（2）：60-63.

[55] RIDDLE J M，LECHNICK W，NOLAN R，et al. Survey of domestic and foreign PWR experience with morpholine in chemistry control by all-volatile treatment[R]. Pittsburgh：EPRI，1986：2-3.

[56] 李長(zhǎng)鳴，吳文龍，郝黨強(qiáng)，等. 給水、爐水AVT（O）+PT組合處理方式及其在350MW汽包爐機(jī)組的應(yīng)用[C]//2006年中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)年會(huì)，鄭州，2006.

[57] 江紅，吳楠，程法杰. 自動(dòng)協(xié)調(diào)磷酸鹽處理在熱電廠中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2002，22（12）：51-53.

[58] 張少兵. 爐水低磷酸鹽處理在超高壓汽包鍋爐的應(yīng)用[J]. 電力科學(xué)與工程，2007，23（5）：66-68.

[59] SHIELDS K，DOOLEY B，ASCHOFF A，et al. Cycle chemistry guidelines for shutdown，layup and startup of combined cycle units with heat recovery steam generators[R]. Palo Alto：EPRI，2006.

[60] 黃光法，周建海. 亞臨界汽包爐爐水低磷酸鹽-低氫氧化鈉處理的應(yīng)用探討[J]. 浙江電力，2012，31（8）：57-59.

[61] 樓新明，劉舟平，關(guān)玉芳. 600 MW超臨界機(jī)組直流爐給水處理方式探討[J]. 浙江電力，2011，30（2）：42-45.

[62] 星成霞，孫璐，王應(yīng)高，等. 600 MW亞臨界汽包爐爐水平衡磷酸鹽處理工藝試驗(yàn)研究[J]. 工業(yè)水處理，2014，34（5）：17-20.

[63] 魯忠科，連英才. 680MW超超臨界直流鍋爐爆管預(yù)防及控制[J].電力安全技術(shù)，2011，13（12）：12-16.

[64] 王為術(shù)，趙鵬飛，陳剛，等. 超超臨界鍋爐垂直水冷壁水動(dòng)力特性[J]. 化工學(xué)報(bào)，2013，64（9）：3213-3219.

[65] 郭新茹，何鐵祥. 1000MW超超臨界機(jī)組水化學(xué)工況及運(yùn)行探討[J].湖南電力，2010，39（1）：102-109.

綜述與專論

Selection of the chemical water condition in domestic power plant boiler by data exploitation

SHI Rongxue1，ZHANG Shiyi2，ZHANG Shenghan1
（1Department of Environment Science and Engineering，North China Electric Power University，Baoding 071000，Hebei，China；2School of Electrical and Electronic Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102206，China）

Abstract：Through the method of literature data exploitation，this paper summarized the power plant accident caused by the inappropriate chemical water treatment and also summarized the advised chemical water treatment. After analyzing the data，the most suitable chemical water condition was chosen for the common unit. Firstly，for the drum boilers with a unit range of 0—200MW and main steam pressure below 15.7MPa，the advised condition is equilibrium phosphate treatment(EPT). Secondly，for the subcritical once-through boilers with a unit range of 200—600MW(excluding 200MW)，the advised condition is oxygenated treatment(OT). Thirdly，for the supercritical and ultra-supercritical once-through boilers with a unit range of 600—1000MW（excluding 600MW），the advised condition is oxygenated treatment(OT).

Key words：data exploitation；power plant；chemical water condition；drum boiler；equilibrium

收稿日期：2015-09-22；修改稿日期：2015-11-15。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.03.003

中圖分類號(hào)：TK 223.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000–6613（2016）03–0671–08

的最適化學(xué)水工況：對(duì)于機(jī)組功率在0～200MW范圍內(nèi)、主蒸汽壓力≤15.7MPa（超高壓范圍）的汽包鍋爐，建