趙興輝 翟小雪 王 策

（華能沁北電廠，河南 濟(jì)源 459000）

0 引言

目前電廠機(jī)組給水技術(shù)主要分為四類：全揮發(fā)處理技術(shù)（All Volatile Treatment，AVT）、中性水處理技術(shù)（Neutral Water Treatment，NWT）、聯(lián)合水處理技術(shù)（Combined Water Treatment，CWT）、加氧處理技術(shù)（Oxygen Treatment，OT）。全揮發(fā)處理（AVT）根據(jù)給水加藥種類又可細(xì)分為氧化性全揮發(fā)處理（AVTO）和還原性全揮發(fā)處理（AVTR）。

某電廠3 號(hào)和4 號(hào)機(jī)組均為600 MW 超臨界燃煤火力發(fā)電機(jī)組，于2007 年正式投產(chǎn)，投產(chǎn)至今沒有進(jìn)行鍋爐本體化學(xué)清洗。機(jī)組的化學(xué)水工況設(shè)計(jì)為起動(dòng)過程中的氧化性全揮發(fā)（AVTO）及正常工作過程中的加氧（OT）。本項(xiàng)目提出對(duì)3 號(hào)和4 號(hào)機(jī)組實(shí)施全保護(hù)加氧處理改造，以實(shí)現(xiàn)延長鍋爐清洗的周期、維持機(jī)組的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等目的。

1 機(jī)組概況

3、4 號(hào)機(jī)組鍋爐均為超臨界滑壓運(yùn)行直流爐，由東方鍋爐廠制造，采用全鋼構(gòu)架、全懸掛結(jié)構(gòu)，露天敞開式布置［1］。

汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠研制的凝汽式汽輪機(jī)。凝結(jié)水精處理系統(tǒng)使用中壓凝結(jié)水處理，每個(gè)單元配置2臺(tái)前置過濾器和3臺(tái)球形高速混床［2］。

2 加氧轉(zhuǎn)化試驗(yàn)

2.1 低壓給水系統(tǒng)加氧轉(zhuǎn)化

根據(jù)水汽品質(zhì)可知，3、4 號(hào)機(jī)組除氧器入口溶解氧平均值分別為9.8 μg/L、37.7 μg/L，說明兩臺(tái)機(jī)組低壓給水系統(tǒng)已處于鈍化狀態(tài)［3］。

除氧器入口溶解氧與氫電導(dǎo)率變化趨勢(shì)如圖1所示。于3 號(hào)機(jī)組精處理出口母管位置加氧，控制加氧量范圍10～80 μg/L，除氧器入口部位的溶解氧隨即開始升高，然后轉(zhuǎn)入自動(dòng)加氧運(yùn)行。

圖1 3號(hào)機(jī)組除氧器入口溶解氧和氫電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)

向4號(hào)機(jī)組精處理系統(tǒng)出口母管加氧，加氧量控制在10～80μg/L，除氧器入口溶解氧隨即開始升高，轉(zhuǎn)入自動(dòng)加氧運(yùn)行狀態(tài)。除氧器入口溶解氧與氫電導(dǎo)率變化趨勢(shì)如圖2所示。

圖2 4號(hào)機(jī)組除氧器入口溶解氧和氫電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)

2.2 高壓給水系統(tǒng)加氧轉(zhuǎn)化

對(duì)3 號(hào)機(jī)組除氧器出口處進(jìn)行加氧處理，初始加氧量控制在50～80 μg/L。17 日以后省煤器進(jìn)口供水溶解氧濃度為10μg/L且呈不斷升高趨勢(shì)，說明3 號(hào)機(jī)組高壓給水系統(tǒng)已經(jīng)完成了加氧轉(zhuǎn)化［4］。隨后控制溶解氧含量在10～30 μg/L，轉(zhuǎn)入自動(dòng)加氧運(yùn)行。省煤器入口溶解氧與氫電導(dǎo)率變化趨勢(shì)如圖3所示。

圖3 3號(hào)機(jī)組省煤器入口溶解氧和氫電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)

在4 號(hào)機(jī)組除氧器出口處設(shè)置加氧點(diǎn)進(jìn)行加氧，初始的加氧量濃度控制在50～80μg/L。4日以后省煤器進(jìn)口供水溶解氧濃度約為10μg/L，并呈不斷升高趨勢(shì)，這表明已經(jīng)對(duì)4 號(hào)機(jī)組高壓給水系統(tǒng)完成了加氧轉(zhuǎn)化操作，隨后轉(zhuǎn)入自動(dòng)加氧運(yùn)行［3］。省煤器入口溶解氧與氫電導(dǎo)率變化趨勢(shì)如圖4所示。

圖4 4號(hào)機(jī)組省煤器入口溶解氧和氫電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)

2.3 高加疏水系統(tǒng)加氧轉(zhuǎn)化

對(duì)3 號(hào)機(jī)組高壓加熱器汽側(cè)進(jìn)行加氧處理，初始加氧量控制在50～150 μg/L。一周后高加疏水溶解氧達(dá)到10μg/L 并顯示有不斷上升的趨勢(shì)，表明3號(hào)機(jī)組高加疏水系統(tǒng)已經(jīng)完成加氧轉(zhuǎn)化［5］，隨后轉(zhuǎn)入自動(dòng)加氧方式運(yùn)行。高加疏水溶解氧變化趨勢(shì)如圖5所示。

圖5 3號(hào)機(jī)組高加疏水溶解氧變化趨勢(shì)

向4 號(hào)機(jī)組高壓加熱器汽側(cè)加氧，控制初始加氧量在50～150 μg/L。6 日后高加疏水溶解氧達(dá)到10μg/L 并有持續(xù)上升趨勢(shì)，表明4 號(hào)機(jī)組高加疏水系統(tǒng)完成加氧轉(zhuǎn)化，隨后轉(zhuǎn)入自動(dòng)加氧運(yùn)行。高加疏水溶解氧變化趨勢(shì)如圖6所示。

圖6 4號(hào)機(jī)組高加疏水溶解氧變化趨勢(shì)

2.4 加氧轉(zhuǎn)化完成后水汽鐵含量測(cè)定

對(duì)加氧轉(zhuǎn)化完成后的3、4 號(hào)機(jī)組水汽鐵含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表1、表2。由測(cè)定結(jié)果可知，除氧器入口、給水及高加疏水鐵含量經(jīng)過加氧處理后降低，說明流動(dòng)加速腐蝕被有效抑制［6-7］。

表1 加氧轉(zhuǎn)化完成后3號(hào)機(jī)組水汽鐵含量測(cè)定結(jié)果

表2 加氧轉(zhuǎn)化完成后4號(hào)機(jī)組水汽鐵含量測(cè)定結(jié)果

2.5 pH調(diào)整試驗(yàn)

給水系統(tǒng)和高加疏水系統(tǒng)完成加氧轉(zhuǎn)化后，其表面會(huì)形成Fe2O3+Fe3O4雙層氧化膜，依賴水中的溶解氧含量和氨含量二者共同維持氧化膜品質(zhì)［8-9］。因此，需將給水pH 的目標(biāo)值降低，由加氧處理前的9.29 降至9.0。pH 調(diào)整后，對(duì)3、4 號(hào)機(jī)組的水汽含鐵量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表3、表4。

表3 pH調(diào)整后3號(hào)機(jī)組水汽鐵含量測(cè)定結(jié)果

表4 pH調(diào)整后4號(hào)機(jī)組水汽鐵含量測(cè)定結(jié)果

3 加氧處理效果

3.1 抑制流動(dòng)加速腐蝕

加氧處理（OT）是向弱堿性水中添加氧氣，促進(jìn)金屬表面形成致密且保護(hù)性強(qiáng)的單層氧化膜［10］。當(dāng)加氧轉(zhuǎn)化趨于平衡，且當(dāng)pH 值較低時(shí)，給水系統(tǒng)與高加疏水系統(tǒng)流動(dòng)加速腐蝕均受到抑制，鍋爐受熱面結(jié)垢速率延緩［11］。OT 工況下控制給水pH 值在8.9～9.1 之間，省煤器入口和高加疏水鐵的平均含量小于1μg/L。3、4 號(hào)機(jī)組水汽系統(tǒng)中鐵含量的對(duì)比情況如圖7和圖8所示［12］。

圖7 不同給水處理方式下3號(hào)機(jī)組水汽鐵含量對(duì)比結(jié)果

圖8 不同給水處理方式下4號(hào)機(jī)組水汽鐵含量對(duì)比結(jié)果

3.2 延長精處理的運(yùn)行周期

加氧處理后，主要依靠適量溶解氧來保護(hù)給水系統(tǒng)和高加疏水系統(tǒng)，所以水汽系統(tǒng)pH值可以適當(dāng)減小。

與AVTO 工況相比，3 號(hào)機(jī)組加氧處理后給水氨含量平均值由原來的703μg/L降低至266μg/L，減少了約62.2%的氨投入量；4號(hào)機(jī)組給水氨含量平均值由原來的734 μg/L 降低至266 μg/L，減少了約63.8%的氨投入量。2 臺(tái)機(jī)組精處理混床周期制水量可增加到原制水量的一倍多。且混床再生的次數(shù)降低，有利于保護(hù)環(huán)境［13］。

3.3 實(shí)現(xiàn)給水精確加氧

空氣系列自動(dòng)加氧裝置能夠有效克服氣體可壓縮性及機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)造成的加氧濃度大范圍波動(dòng)問題，實(shí)現(xiàn)了給水氣態(tài)精確加氧，有效規(guī)避蒸汽中較高濃度氧可能促進(jìn)氧化皮剝落的風(fēng)險(xiǎn)［14］。加氧后給水溶解氧隨負(fù)荷變化曲線如圖9、圖10所示。

圖9 3號(hào)機(jī)組給水溶解氧隨負(fù)荷變化曲線

圖10 4號(hào)機(jī)組給水溶解氧隨負(fù)荷變化曲線

3.4 節(jié)約大量經(jīng)濟(jì)成本

與AVTO工況相比，加氧處理后，3號(hào)和4號(hào)機(jī)組1 年內(nèi)節(jié)省氨水、混床再生用酸堿、除鹽水和鍋爐化學(xué)清洗成本分別為56.27萬元和59.39萬元左右。計(jì)算結(jié)果見表5、表6。若算上再生過程中所消耗的處理費(fèi)用，則節(jié)省下來的開支會(huì)更多。這說明實(shí)行加氧處理所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

表5 3號(hào)機(jī)組加氧處理產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益

表6 4號(hào)機(jī)組加氧處理產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益

4 結(jié)論

①在3、4 號(hào)機(jī)組中，通過對(duì)低壓給水、高壓給水及高加疏水系統(tǒng)實(shí)行加氧處理，成功實(shí)現(xiàn)機(jī)組化學(xué)水工況的轉(zhuǎn)化：由氧化性全揮發(fā)處理（AVTO）轉(zhuǎn)化為加氧處理（OT）。

②完成加氧轉(zhuǎn)化后，給水pH 值范圍達(dá)到8.9～9.1，水汽系統(tǒng)中鐵離子的含量保持在較低水平，省煤器入口和高加疏水的鐵離子濃度均值都低于1μg/L。

③加氧處理工況下，3 號(hào)機(jī)組的給水pH 平均值由原來的9.29 降低至9.0，減少了約62.2%的氨投入量。4 號(hào)機(jī)組給水pH 平均值由原來的9.31 降低至9.0，減少了約63.8%的氨投入量。混床周期制水量可增加到原制水量的一倍多。

④實(shí)施加氧處理后，與AVTO 工況相比，3、4 號(hào)機(jī)組每年節(jié)約的費(fèi)用近百萬元，產(chǎn)生十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。