淺談海豐電廠(chǎng)加氧裝置的調(diào)試、運(yùn)行與維護(hù)

呂　彬（華潤(rùn)電力（海豐）有限公司，廣東省　汕尾　516600）

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淺談海豐電廠(chǎng)加氧裝置的調(diào)試、運(yùn)行與維護(hù)

呂彬（華潤(rùn)電力（海豐）有限公司，廣東省汕尾516600）

鍋爐給水加氧是目前解決超（超）臨界鍋爐受熱面結(jié)垢和汽輪機(jī)通流部件沉積、腐蝕的先進(jìn)處理工藝，也是大型火力發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的有效措施之一。根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)電廠(chǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，給水采用加氧處理可以解決直流鍋爐給水含鐵量較高、水冷壁管結(jié)垢速率偏大、鍋爐壓差上升過(guò)快以及精處理混床運(yùn)行周期短等多方面問(wèn)題。海豐電廠(chǎng)1號(hào)、2號(hào)機(jī)組分別于2015年7月、4月完成加氧調(diào)試。加氧后省煤器入口給水鐵含量降低至1.0μg/L以下，下降70%以上；給水中氨的加入量減少了約50%，凝結(jié)水精處理混床氫型運(yùn)行周期制水量延長(zhǎng)一倍，樹(shù)脂再生自用水量、再生酸堿用量以及廢液排放量相應(yīng)減少，有利于環(huán)境保護(hù)。

超超臨界機(jī)組；給水；全揮發(fā)處理；調(diào)試；運(yùn)行控制；維護(hù)

1　給水加氧目的與原理

給水采用傳統(tǒng)還原性全揮發(fā)處理AVT（R）時(shí)，超（超）臨界機(jī)組普遍存在的問(wèn)題是給水系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)的流動(dòng)加速腐蝕（FAC）。

給水加氧處理主要目的是：抑制爐前給水系統(tǒng)的流動(dòng)加速腐蝕，降低給水腐蝕產(chǎn)物含量，避免因給水?dāng)y帶大量腐蝕產(chǎn)物遷移至下游設(shè)備并沉積、結(jié)垢而產(chǎn)生的次生危害。

在給水傳統(tǒng) AVT（R）工況下，超（超）臨界機(jī)組因給水系統(tǒng)流動(dòng)加速腐蝕所帶來(lái)的一系列危害主要體現(xiàn)在：

（1）給水系統(tǒng)FAC腐蝕較嚴(yán)重，腐蝕產(chǎn)物含量高，氧化鐵沉積造成鍋爐受熱面結(jié)垢速率普遍偏高，影響機(jī)組換熱效率，鍋爐酸洗周期短。

圖2　省煤器結(jié)垢　

圖3　水冷壁結(jié)垢

圖1　末級(jí)高加入口氧化鐵沉積

（2）結(jié)垢造成鍋爐壓差上升過(guò)快，給水泵動(dòng)力消耗增加，這也是目前超臨界直流鍋爐運(yùn)行的普遍性問(wèn)題，嚴(yán)重影響了大機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

（3）氧化鐵沉積容易造成某些機(jī)組節(jié)流孔、高加疏水調(diào)閥及減溫水調(diào)閥等堵塞問(wèn)題，影響機(jī)組正常運(yùn)行。部分機(jī)組汽輪機(jī)葉片氧化鐵沉積，造成汽輪機(jī)效率的下降。

圖4　疏水調(diào)節(jié)閥堵塞　

圖5　水冷壁節(jié)流孔沉積

圖6　汽輪機(jī)葉片氧化鐵沉積

總之，由于設(shè)備的腐蝕、結(jié)垢和積鹽，將對(duì)發(fā)電機(jī)組的節(jié)能降耗和安全運(yùn)行產(chǎn)生重要影響。這種影響是隱性的、慢性的。但對(duì)節(jié)能降耗影響是長(zhǎng)期，有時(shí)是巨大的，因此有必要進(jìn)行超超臨界機(jī)組化學(xué)水工況的優(yōu)化處理。

給水加氧技術(shù)的原理：在流動(dòng)純水條件下，加入適量的氧使碳鋼表面形成一層均勻致密的保護(hù)膜，取代還原性工況下形成的疏松、多孔性磁性四氧化三鐵氧化膜，降低金屬腐蝕速率，達(dá)到抑制流動(dòng)加速腐蝕的效果。同時(shí)，OT工況下形成的氧化物晶粒細(xì)小、致密，一方面有助于提高換熱效率，另一方面改善了表面流態(tài)，降低系統(tǒng)阻力，減緩了鍋爐壓差的上升速率。兩種工況下，超臨界鍋爐水冷壁金屬氧化膜結(jié)構(gòu)與形態(tài)對(duì)比如圖7～8。

圖7　傳統(tǒng)AVT工況　

圖8　加氧工況

2　調(diào)試過(guò)程

西安熱工院于2015年4月10日開(kāi)始對(duì)#2機(jī)組實(shí)施給水加氧調(diào)試（以#2機(jī)為例），其主要過(guò)程如下：

（1）AVT（O）工況下機(jī)組水汽品質(zhì)查定

2015年4月10日～4月15日，對(duì)2號(hào)機(jī)組水汽品質(zhì)進(jìn)行全面查定。確定給水AVT（O）工況下機(jī)組水汽品質(zhì)及其變化規(guī)律。重點(diǎn)查定項(xiàng)目包括水汽的氫電導(dǎo)率、陰離子含量及腐蝕產(chǎn)物鐵含量等。

（2）給水加氧處理轉(zhuǎn)換及氧量平衡過(guò)程

2015年4月15日，開(kāi)始進(jìn)行2號(hào)機(jī)組給水加氧轉(zhuǎn)換試驗(yàn)，向精處理出口母管和除氧器出口下水管手動(dòng)加氧。至4月25日，2號(hào)機(jī)組給水系統(tǒng)金屬氧化膜的基本完成鈍化。加氧轉(zhuǎn)換期間監(jiān)測(cè)水汽的氫電導(dǎo)率、陰離子及腐蝕產(chǎn)物鐵含量變化情況。

（3）給水氧含量調(diào)整試驗(yàn)

機(jī)組加氧調(diào)試后期階段，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化調(diào)整加氧量，并密切監(jiān)測(cè)熱力系統(tǒng)水質(zhì)變化。根據(jù)腐蝕產(chǎn)物含量變化情況進(jìn)一步優(yōu)化并確定給水加氧量控制范圍。

（4）精處理運(yùn)行優(yōu)化調(diào)試

在加氧轉(zhuǎn)換過(guò)程中，連續(xù)監(jiān)測(cè)精處理混床不同運(yùn)行狀態(tài)（投運(yùn)初期、氫型運(yùn)行階段、轉(zhuǎn)型階段）出水水質(zhì)情況，包括氫電導(dǎo)率、電導(dǎo)率及陰、陽(yáng)離子雜質(zhì)含量等。在水汽品質(zhì)滿(mǎn)足加氧運(yùn)行要求的情況下，確定精處理混床運(yùn)行控制方式。

（5）給水加氧轉(zhuǎn)換調(diào)試結(jié)果及分析

給水腐蝕產(chǎn)物鐵含量的下降，是加氧處理工藝優(yōu)越性特征之一，也是給水加氧處理效果的最直接體現(xiàn)。圖9顯示了不同給水處理方式下，2號(hào)機(jī)組水汽系統(tǒng)鐵含量的變化。可以看出，加氧轉(zhuǎn)換完成后，省煤器入口給水鐵含量下降，平均值由7.5μg/L降低至0.4μg/L左右。

3　運(yùn)行措施

（1）加氧處理?xiàng)l件和水質(zhì)控制指標(biāo)

①給水加氧處理?xiàng)l件

圖9　號(hào)機(jī)組不同給水處理方式水汽系統(tǒng)鐵含量平均值

a.機(jī)組負(fù)荷大于400MW，汽動(dòng)給水泵投入運(yùn)行，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。

b.凝結(jié)水全部經(jīng)過(guò)精處理，凝結(jié)水精處理混床出口母管氫電導(dǎo)率小于 0.10μS/cm，省煤器入口給水氫電導(dǎo)率小于0.15μS/cm（機(jī)組正常運(yùn)行，氫電導(dǎo)率不受取樣管影響）。

c.給水加氧處理同時(shí)需要加氨處理，正常運(yùn)行時(shí)采用精處理出口母管一點(diǎn)加入。

②溶解氧

省煤器入口給水溶解氧含量控制在能保證修復(fù)熱力系統(tǒng)氧化膜范圍內(nèi)，控制范圍為20～60μg/L，目標(biāo)值30μg/L。

除氧器入口給水氧含量控制在30～100μg/L，期望控制值30～80μg/L。

注意：正常加氧運(yùn)行中，手動(dòng)改變加氧量時(shí)，1號(hào)機(jī)組除氧器入口溶氧表一般要等20min才有響應(yīng)，2號(hào)機(jī)組除氧器入口溶氧表一般要等30min才有響應(yīng)，省煤器入口溶氧表一般要等20min才有響應(yīng)。

③pH值

省煤器入口給水pH值的控制范圍為9.0～9.2，采用在精處理出口一點(diǎn)加氨方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于給水pH的準(zhǔn)確測(cè)定比較困難，建議通過(guò)除氧器入口的電導(dǎo)率來(lái)控制給水pH值，控制范圍為3.0～4.5μS/cm，期望值在3.5～4.5μS/cm，目標(biāo)值為4.0μS/cm。pH在線(xiàn)表測(cè)量值只作為參考。pH與電導(dǎo)率換算公式如下：

④氫電導(dǎo)

對(duì)于超超臨界機(jī)組來(lái)說(shuō)，凝結(jié)水精處理混床出口母管氫電導(dǎo)率在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)小于0.10μS/cm，期望控制值小于0.08μS/cm，確保精處理出水水質(zhì)滿(mǎn)足加氧要求。

省煤器入口給水的氫電導(dǎo)率在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)小于0.10μS/cm，期望控制值小于0.08μS/cm；主蒸汽的氫電導(dǎo)率在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)小于0.10μS/cm。

正常加氧過(guò)程中，省煤器入口給水和主蒸汽氫電導(dǎo)率隨著加氧量升高而有稍許升高，這是正?，F(xiàn)象，當(dāng)氫電導(dǎo)率超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值0.10μS/cm可適當(dāng)降低加氧量。

在凝結(jié)水精處理總出口氫電導(dǎo)率小于0.10μS/cm時(shí)，可維持正常加氧量。

（2）機(jī)組啟動(dòng)措施

①機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，按規(guī)程分別進(jìn)行冷態(tài)和熱態(tài)沖洗，并及時(shí)投運(yùn)精處理設(shè)備。在機(jī)組啟動(dòng)冷態(tài)和熱態(tài)清洗時(shí)，精處理出口只加氨，將除氧器入口加氨電導(dǎo)率目標(biāo)值定為7.0μS/cm（范圍5.5～8.5μS/cm），以維持給水pH值：9.4～9.6。原清洗水水質(zhì)指標(biāo)中溶解氧不作控制指標(biāo)，其它指標(biāo)不變。

②機(jī)組負(fù)荷超過(guò)400MW，汽動(dòng)給水泵投入穩(wěn)定運(yùn)行后，并且精處理出口氫電導(dǎo)率小于0.10μS/cm，省煤器入口給水氫電導(dǎo)率小于0.15μS/cm時(shí)，方可進(jìn)行加氧處理。

③精處理出口和除氧器出口開(kāi)始加氧時(shí)采用手動(dòng)方式，初始加氧量以流量計(jì)滿(mǎn)刻度的1/2控制加入，待除氧器入口或省煤器入口給水氧含量均升高至正?？刂品秶鷷r(shí)，再投運(yùn)自動(dòng)加氧，加氧自動(dòng)運(yùn)行。

④加氧24h后，且除氧器入口及省煤器入口溶解氧含量達(dá)到相應(yīng)控制要求后，降低精處理出口加氨量，將除氧器入口電導(dǎo)率目標(biāo)值改為4.0μS/cm（范圍3.0～4.5μS/cm），將給水pH值降低至9.0～9.2之間。

⑤機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，除氧器啟動(dòng)排氣門(mén)打開(kāi)；加氧后4h內(nèi)，保證除氧器排氣門(mén)處于微開(kāi)狀態(tài)（可見(jiàn)少量冒氣即可）。

⑥機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，高加汽側(cè)向除氧器運(yùn)行連續(xù)排氣門(mén)打開(kāi)。加氧后4h內(nèi)，關(guān)閉高加汽側(cè)連續(xù)排氣一、二次門(mén)。如果關(guān)閉高加汽側(cè)連續(xù)排氣門(mén)影響到高加換熱效率時(shí)，可根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行情況定期開(kāi)啟連續(xù)排氣門(mén)。

（3）機(jī)組停運(yùn)措施

①非計(jì)劃停機(jī)

非計(jì)劃停機(jī)，應(yīng)立即停止凝結(jié)水、給水加氧，并打開(kāi)除氧器排氣門(mén)和高壓加熱器向除氧器連續(xù)排氣一、二次門(mén)。盡可能加大精處理出口的加氨量 （必要時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行給水加氨泵向除氧器出口加氨），盡快將給水pH提高到9.6～10.0。

②正常停運(yùn)

正常停機(jī)時(shí)，可提前4h～8h，停止凝結(jié)水、給水加氧。并打開(kāi)除氧器排氣門(mén)和高壓加熱器向除氧器連續(xù)排氣一、二次門(mén)。同時(shí)，將除氧器入口電導(dǎo)率目標(biāo)值改為7.0μS/cm，加大精處理出口氨加入量 （必要時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行給水加氨泵或啟動(dòng)停機(jī)加氨泵），以盡快提高給水pH值至9.6～10.0。

4　加氧裝置維護(hù)

（1）給水溶解氧表按廠(chǎng)家要求校準(zhǔn)。

（2）除氧器入口溶解氧表按廠(chǎng)家要求校準(zhǔn)。

（3）給水和混床出口（或除氧器入口）氫電導(dǎo)表按廠(chǎng)家要求校準(zhǔn)。

（4）保證裝置內(nèi)除氧器穩(wěn)壓閥入口壓力、精處理穩(wěn)壓閥入口壓力，尤其在氣源切斷后重新供給時(shí)要更加注意。

（5）每月一次，將界面自動(dòng)改為手動(dòng)，調(diào)節(jié)加氧量，觀(guān)察加氧量是否變化，給水加氧流量計(jì)是否也隨之改變。而后，將加氧流量設(shè)置合適值，并將加氧界面恢復(fù)自動(dòng)方式。

（6）每年檢查一次裝置內(nèi)緩沖罐的積水。先關(guān)斷裝置出入口閥門(mén)，釋放壓力，再進(jìn)行排水。

（7）每年清洗一次過(guò)濾器。

（8）定期檢修穩(wěn)壓閥，打開(kāi)穩(wěn)壓閥后，用水清洗處理“O”型密封圈。

（9）定期進(jìn)行電磁調(diào)節(jié)閥非線(xiàn)性校正。

［1］華潤(rùn)電力（海豐）有限公司1、2機(jī)組給水加氧報(bào)告，西安熱工研究院.

［2］《火電廠(chǎng)汽水化學(xué)導(dǎo)則第1部分：直流鍋爐給水加氧處理導(dǎo)則》（DL/T805.1-2011）.

呂彬，工程師，化學(xué)環(huán)保專(zhuān)業(yè)。

TM774

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2095-2066（2016）14-0024-02

2016-4-29