超临界 机组给水加氧重要性2012年会稿.doc

超（超）临界机组给水加氧重要性和必要性的探讨洪新华江苏常熟发电有限公司，江苏常熟 215536;Discuss the Importance And Necessity of Supercritcal unit feed water Oxygenated Treatment HONG xin huaJiangsu changshu power limited company, Jiangsu changshuABSTRACT: introduced development process of boiler feed water oxygenated treatment (OT) at home and abroad ,compared to AVT OT have many advantage, the supercritical unit have been into operation but have not oxygenated treatment occurs some problem, introduced the reason how the superheater oxide skin produce, oxide skin have nothing to do with hydraulic condition, feeder water AVT condition not suit to supercritical unit, suggest applying oxygenated treatment to the supercritical unit which have put into operation as quickly as possibleKEYWORDS: supercritical unit; feed water oxygenated treatment; all-volatile treatment; superheater oxide skin; deposition rate摘要： 介绍了锅炉给水加氧处理(OT)在国内和国外的发展过程，给水加氧处理(OT)与全挥发性处理（AVT）相比有许多优点，已投入运行但未进行给水加氧处理的超（超）临界机组易出现的问题，介绍了过热器氧化皮产生的原因，氧化皮的产生与水处理工况无关。给水AVT处理工况已明显不适应超（超）临界机组，建议投入运行的超（超）临界机组应尽早进行给水加氧处理关键词：超（超）临界机组; 给水加氧处理 ;全挥发性处理; 沉积速率 ;过热器氧化皮 1国外锅炉给水加氧的发展情况一九七0年德国首先提出给水加氧处理这个概念。与AVT（all-volatile treatment 全挥发性处理，加氨和联氨）比有以下优点降低腐蚀产物的迁移降低锅炉的压力损失减少凝结水处理再生的频率降低锅炉化学清洗的次数减轻了凝结器铜管的腐蚀减轻炉前给水系统的流动加速腐蚀（FAC）给水加氧处理是运用氧化工况而不是AVT下的还原工况。过氧化氢（目前各国基本上是加氧气）加入到中性水中，使给水的溶解氧达到100-300g/l。“联合处理”是给水加入氧和氨。在欧洲尤其是德国和前苏联加氧处理得到了广泛的运用，运用正常的机组10年20年都不需化学清洗，近来意大利、丹麦、澳大利亚、挪威、日本等国都有报道。美国一开始也未大量运用，但随着机组的参数提高，尤其是超临界机组的大量投产，给水AVT处理的机组出现了很多的问题。美国也认识到给水加氧处理的重要和必要性，后开始大量进行工业运用。美国自一九九一年十一月开始给水加氧处理以来，到一九九九年已有超过30台以上的直流炉相继进行了加氧处理1，一九九四年第一台汽包炉也转换到加氧处理。目前美国超（超）临界机组基本上都是采用的给水加氧的技术，超临界机组化学清洗的次数明显减少。2国内锅炉给水加氧处理的发展和运用情况八十年未，我国电力部作为一项科研项目在江苏望亭电厂300MW亚临界直流锅炉上进行了工业性的试验，由西安热工研究院和华东电力试验所及望亭发电厂负责2，当时还聘请了德国专家来指导，试验进行一段时间后，由于当时望亭电厂给水水质不稳定，后未连续实际运用。1996年广州黄埔电厂300MW亚临界直流锅炉，由于锅炉的52只节流阀堵塞频繁，严重影响了机组的安全经济运行，后与武汉大学协助，决定进行给水加氧处理，取得了明显的效果3。江苏常熟发电有限公司自1999年3月开始分别在#1.#2亚临界直流锅炉进行了给水加氧处理4,5，也取得了较好的效果，锅炉水冷壁的腐蚀产物沉积量由最高120 g/m2.a下降到40 g/m2.a。其中#1锅炉给水加氧处理运行近八年的时间，未进行锅炉清洗。同期上海石洞口二厂的600MW机组和天津盘山电厂500MW超临界机组也分别进行了给水加氧处理5，石洞口二厂在未进行给水加氧前锅炉基本上一，二两年就需化学清洗，给水加氧后。均取得了很好的效果6,7。2002年9月国内发布了中华人民共和国电力行业标准直流锅炉给水加氧导则DL/T805.1-2002，从此在电力设计上，超临界以上机组给水处理均以给水加氧处理设计为主。给水加氧导则2011年升版锅炉给水加氧处理导则 DL/T 805.1-2011。新版的导则增加了汽包锅炉给水加氧处理的内容。2004年以来，随着我国600MW级别以上的超（超）临界直流锅炉大量投入运行，给水加氧处理运用的机组越来越多，华润常熟电厂，山西王曲电厂，绥中电厂，江苏泰州电厂，玉环电厂，山东邹县电厂，上海漕泾电厂等。其中有代表性的是华润常熟电厂三台660MW超临界直流锅炉自2005年投产以来，就进行了给水加氧处理，运行七年多，水冷壁的腐蚀产物的沉积量平均只有25 g/m2.a左右8，三台机组运行均未进行过化学清洗。华润常熟电厂600MW超临界机组锅炉受热面结垢量管样名称总垢量g/m2结垢速率g/m2.a运行年限省煤器77.717.34.5水冷壁19025.37.5国内汽包锅炉从2000年以后，也有不少的机组进行了给水加氧处理的运用，如华能日照电厂9，蒙达发电，准格尔发电等，2005年日照汽包锅炉给水加氧处理还获得全国中国电力科技进步三等奖。但给水加氧处理在国内的推广运用和发展也遇到了一些曲折，有的电厂因发生主汽门氧化皮卡涩和过热器管内的氧化皮脱落堵塞造成过热器过热爆管等情况，就未进行给水加氧处理，从而影响了给水加氧处理的推广，给水加氧处理在全国范围内发展的不平衡。江苏和上海区域，由于上海石洞口二厂600MW超临界和江苏常熟发电有限公司300亚临界机组给水加氧运用的比较早，运用时间也比较长，相对来讲也是比较成功的。所以江苏上海区域内的600MW以上的机组，给水加氧处理总的运用的比较多，很多电厂也充分体会到了给水加氧的优点。华能电力系统超（超）临界机组由于有西安热工研究院的技术支持，目前华能系统内百分之七八十的锅炉都进行了给水加氧处理工艺。国内西安热工研究院和华北电科院在给水加氧处理方面做的工作和研究相对比较多和深。3未进行给水加氧处理的超临界机组易出现的问题外高桥电厂1000MW机组给水未加氧处理以前，经过半年多的运行,给水系统已经表露出一些流动加速腐蚀特征，给水系统已经表露出一些流动加速腐蚀特征，高加疏水阀、再热器减温水调阀经常出现被铁氧化物堵塞等问题,需要经常清洗设备，锅炉差压明显增加。玉环电厂锅炉节流阀出现堵塞严重的情况，需经常停炉清理节流孔的沉积物，锅炉的压差升高，影响锅炉效率。泰州电厂1000MW机组锅炉节流出现严重堵塞的情况，造成水冷壁管过热损坏的情况。（目前上述的1000MW机组均采用了给水加氧技术10，11，12），山东邹县、上海漕泾电厂1000MW机组也进行了给水加氧。河南电科院调查了8台已经运行13之间的600MW超临界未进行给水加氧机组的情况13,14，发现了一些共性的问题，省煤器和水冷壁受热面的腐蚀产物的沉积量明显偏高，汽轮机叶片积盐速率高，汽轮机调节级压力大，炉本体压差明显增大等问题。运行一年以上的机组水冷壁结垢速率在100 g/m2.a以上，最高达到150 g/m2.a，省煤器最高达430 g/m2.a ，两年时间就达到了酸洗的要求。运行3,4年汽轮机调节级压差高的达到2.0MPa，锅炉运行压降达到2.0MPa 严重影响了机组的安全经济。照这种情况下去，锅炉在一个大修期间必须进行化学清洗。给水加氧是解决上述问题的不一无二的办法。河南8台600MW超临界机组省煤器，水冷壁结垢量和结垢速率部位垢量g/m2结垢速率g/m2.a运行时间达到酸洗年限厂A水冷壁2621142.31.8省煤器21794厂B水冷壁3831532.51.3省煤器430172厂C水冷壁1531391.11.4省煤器121110厂D水冷壁154961.62.1省煤器7044厂E水冷壁179712.52.8省煤器厂F水冷壁188942.02.1省煤器11457厂G水冷壁102731.42.7省煤器182130厂H水冷壁63541.03.7省煤器287254从河南8台未进行加氧的600MW机组情况看，基本上23年锅炉水冷壁都达到了化学清洗的程度。4过热器氧化皮问题目前无论国内还是国外，理论或实际，多已基本达成共识，当水蒸汽的温度超过450，此时水蒸汽就成了氧化剂能与受热面发生反应，生成金属氧化物等，蒸汽腐蚀是过热器腐蚀的主要形式，在氧化的形成过程中，并无溶解氧参加反应。美国电力科学研究院EPRI1999年也明确指出，蒸汽管道汽侧的氧化物的生长与剥离和机组的水工况无关。给水加不加氧过热器都会产生氧化皮，且近年来机组的参数在提高，超（超）临界机组过热蒸汽的温度和压力最高到达600左右，压力27MPa左右，过热器受热面产生氧化皮是不可避免的，过热器如果长期超温或锅炉启停过程温差过大，会造成过热器受热面氧化皮脱落堵塞在弯头处造成短期超温爆管，安徽田集电厂15，山东潍坊电厂，湖南一些600MW和1000MW超（超）临界机组都发生过因过热器氧化皮脱落堵塞而造成的过热器爆管的情况，主要还是材质的问题，如TP347H，T91，T23耐热和抗氧化性差16,17，而过热器氧化皮堵塞爆管的机组很多是未进行给水加氧的机组。还有很多是由于有异物堵在过热器管中而造成过热器爆管(如镜片，割管残留物等)。5流动加速腐蚀的问题越来越多的实例证明，给水在AVT工况下，炉前系统会发生严重的流动加速腐蚀，常熟发电有限公司曾发生多次流动加速腐蚀的情况，电动给水前置泵泵壳，密封环，高加端部进出口堵板均发生了严重的流动加速腐蚀的情况19,20。给水加氧处理是控制给水流动加速腐蚀的很有效的措施。6给水加氧处理(OT)与AVT全挥发性处理相比的优点降低了锅炉受热面的腐蚀产物的沉积量，提高了锅炉的传热效果；降低了汽轮机叶片的腐蚀产物的沉积量；降低汽轮机调节级的压降，提高了汽轮机的效率；降低了给水系统产生流动加速腐蚀的风险；降低了锅炉运行的压降，提高了锅炉的运行效率，降低能耗。由于给水加氨量减少，精处理运行时间增加4,5倍，每年能节约上百万元的药品消耗。由于锅炉受热面的腐蚀产物的沉积量的减少，锅炉的化学清洗时间可以延长到1020年，节约化学清洗费用上百万元。7结束语近年来国内超（超）临界600MW、1000MW机组投入运行的机组很多，但采用给水加氧处理工况的机组国内各区域发展不平衡，超（超）临界机组给水加氧处理在发展的过程中也遇到了一些波折，而未进行给水加氧处理的机组超（超）临界机组都出现了一些共性的问题，如省煤器和水冷壁受热面的腐蚀产物的沉积量明显偏高，汽轮机叶片积盐速率高，汽轮机调节级压力大，炉本体压差明显增大等问题。AVT给水处理工况明显已不适应超（超）临界机组的运行，目前给水加氧处理是超（超）临界机组不一无二的选择，建议投入运行的超（超）临界机组应尽快采用给水加氧处理工况。参 考 文 献：1 R.Pate(Georgia Power Company) B.Dooley (EPRI)等. 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