600 MW直流鍋爐給水改AVT（O）處理的探索

王榮碧 匡亞軍 吳 智廣東珠海金灣發(fā)電有限公司

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節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品

600 MW直流鍋爐給水改AVT（O）處理的探索

王榮碧 匡亞軍 吳 智
廣東珠海金灣發(fā)電有限公司

1 機(jī)組現(xiàn)狀

金灣發(fā)電公司2臺600 MW超臨界機(jī)組采用全揮發(fā)性處理，凝結(jié)水100%經(jīng)過凝結(jié)水精處理系統(tǒng)處理后進(jìn)入鍋爐，給水加氨和聯(lián)氨處理。2臺機(jī)組自2007年投入商業(yè)運(yùn)行以來，水汽系統(tǒng)的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)一直比較正常，給水中鐵含量指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，但多年來的商業(yè)運(yùn)行后其受熱面的結(jié)垢速率和運(yùn)行時(shí)給水中鐵含量還是偏高。依據(jù)現(xiàn)有研究，通過給水處理方式的改變有減少系統(tǒng)中腐蝕產(chǎn)物并降低鍋爐結(jié)垢速率的可能。

2 AVT（R）工況缺點(diǎn)

（1）除氧效果一般

聯(lián)氨除氧的合理?xiàng)l件是：水溫在200℃以上，pH值在8.7-11之間，有一定的聯(lián)氨剩余量，最好還要有催化劑，而金灣發(fā)電廠聯(lián)氨加藥點(diǎn)設(shè)在除氧器下降管處，該處水溫為160～170℃。另據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)高壓除氧器運(yùn)行正常及水溫在270℃以下時(shí)，如果給水溶解氧含量低于10g/L，聯(lián)氨和氧的反應(yīng)速度很慢，而除氧器出口至省煤器人口的距離較短，給水在二者之間的停留時(shí)間較短，因而聯(lián)氨和溶解氧的反應(yīng)基本沒有進(jìn)行，因此認(rèn)為聯(lián)氨的除氧效果較差。

（2）水質(zhì)效果一般

AVT（R）工況下水質(zhì)雖然合格，但鐵含量常年偏高，如圖1所示。

圖1 給水加聯(lián)氨處理時(shí)水質(zhì)趨勢圖

（3）氧化膜保護(hù)效果一般

超臨界機(jī)組目前給水處理主要有加氨和聯(lián)氨的還原性全揮發(fā)處理（AVT（R））、只加氨的氧化性全揮發(fā)處理（AVT（O））以及只加氧的氧化性處理（OT）三種處理方式。依據(jù)朱志平［1］等人的研究，上述3種給水處理方式金屬表面氧化膜具有以下特征。

AVT（R）使用氨和一種除氧劑（如聯(lián)氨、二甲基酮肟），為國內(nèi)采取最為常見的給水處理方式，應(yīng)用較為成熟，通過除去給水中的溶氧并提高PH使得金屬表面產(chǎn)生保護(hù)膜，但是碳鋼表面形成的氧化物為磁性四氧化三鐵，該磁性鐵垢不是非常致密，氧化物中亞鐵產(chǎn)物也具有一定溶解度，易形成流動加速腐蝕，該氧化膜因晶粒粗糙且凹凸不平，造成熱阻大、沿程阻力也大。

采用給水氧化處理方式（OT）與全揮發(fā)處理AVT（R）截然相反，通過往給水中加氧使化學(xué)水工況為氧化性，讓金屬表面氧化產(chǎn)生保護(hù)膜，其給水的鐵含量一般可以維持在1 ug/L，該處理方式是直流鍋爐最佳的給水處理方式。在該工況下金屬表面的磁性鐵垢的表面以及內(nèi)部的細(xì)孔被氧化鐵化合物所覆蓋及填充，因此該種結(jié)構(gòu)的磁性鐵垢更具保護(hù)性且溶解度低。

AVT（O）為不加除氧劑只加氨的揮發(fā)性處理方式，此化學(xué)水工況的還原性比AVT（R）處理弱，氧化性沒有OT處理強(qiáng)，金屬表面的磁性鐵垢介于上述兩者之間。微量氧使系統(tǒng)Fe表面生成紅褐色的Fe2O3保護(hù)層，覆蓋在Fe3O4的問隙中和表面上，抗汽水流動沖刷腐蝕性比Fe3O4保護(hù)層強(qiáng)，能有效降低熱力系統(tǒng)的沖刷腐蝕現(xiàn)象。該法還省去傳統(tǒng)AVT處理方式中有毒、易燃危險(xiǎn)品聯(lián)氨及其儲存輸送設(shè)備，還能達(dá)到介于AVT與OT處理方式中間的效果。

2.4 還原劑聯(lián)氨管理要求較高

依據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄》聯(lián)氨屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，易燃且有毒，對現(xiàn)場管理要求較高。持續(xù)加入聯(lián)氨，2臺機(jī)組購買聯(lián)氨藥劑開銷費(fèi)用約為60萬元/年。

3 改造方案

3.1 方案選定

3種給水處理方式對金屬防護(hù)效果為OT最好，AVT（O）次之，AVT（R）最差。依據(jù)DL/T805.1-2011《火電廠汽水化學(xué)導(dǎo)則第1部分：鍋爐給水加氧處理導(dǎo)則》中給水加氧處理的條件有：給水氫電導(dǎo)率小于0.15 us/cm，凝結(jié)水100%精處理運(yùn)行，水汽循環(huán)系統(tǒng)為鋼制元件，鍋爐水冷壁內(nèi)結(jié)垢量小于250 g/m2。因本廠凝汽器出現(xiàn)過泄露，且目前電力需求下滑嚴(yán)重，電廠機(jī)組深度調(diào)峰，啟停頻繁，因此暫不具備加氧改造條件。另外，改造成OT方式需要投資改造加氧設(shè)備，往往還需鍋爐清洗，投資成本非常之高，若改為AVT（O）處理方式，簡單快捷，零投資即可收獲介于二者之間的水處理效果，因此為進(jìn)一步提高給水品質(zhì)，金灣公司擬改造為不加除氧劑只加氨的揮發(fā)性處理方式AVT（O），以降低鍋爐給水的含鐵量和抑制爐前系統(tǒng)特別是鍋爐省煤器入口管和高壓加熱器管的流動加速腐蝕，達(dá)到降低鍋爐水冷壁管氧化鐵的沉積速率和延長鍋爐化學(xué)清洗周期的目標(biāo)。

3.1 實(shí)施步驟

（1） 爐內(nèi)加藥停止加聯(lián)氨，系統(tǒng)除氧主要依靠除氧器熱力除氧；

（2） PH值的控制由9.0～9.6提高到9.2～9.6

磁性氧化鐵垢的溶解和給水pH值有關(guān)，一般而言，給水pH值越高，氧化鐵垢的溶解度越低；即給水維持高pH值有利（9.2～9.6）。但同時(shí)維持給水高pH值的代價(jià)是給水中氨的濃度加大，造成混床制水周期縮短和出水水質(zhì)下降，因此在控制時(shí)先按照機(jī)組以往pH值的控制值進(jìn)行加藥控制。如果將給水pH值提高到9.6以上，磁性氧化鐵垢的溶解度將降低，但根據(jù)離子交換平衡原理，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)出水中的雜質(zhì)離子的泄漏量將上升，兩者之間的平衡點(diǎn)選定在pH值為9.5，并且從凝結(jié)水精處理的運(yùn)行上看，該pH值下凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的氨化運(yùn)行是比較正常的。

（3）氫電導(dǎo)率的控制

給水管道金屬的腐蝕速率和氫電導(dǎo)率有關(guān)，氫電導(dǎo)率高水中金屬腐蝕產(chǎn)物就高，因此氫電導(dǎo)率在試驗(yàn)中應(yīng)嚴(yán)格控制小于0.2 μS/cm，最好小于0.15 μS/cm，重點(diǎn)是保證凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 改造效果

4.1給水水質(zhì)提高

從2013年2月1日、3日分別對2臺機(jī)組給水進(jìn)行了停止AVT（R）而采用AVT（O）的試驗(yàn)。停止AVT（R）采用AVT（O）后的2～3 d內(nèi)，給水中鐵含量稍有降低；7 d后，出現(xiàn)較明顯降低；此后的幾月給水、凝結(jié)水、主蒸汽中鐵的變化情況在聯(lián)氨停加后呈逐漸下降趨勢，試驗(yàn)后的給水中鐵含量小于5 ug/L，鐵濃度的明顯下降可以證明停加除氧劑后鐵的溶出速度降低了。從取樣器處觀察系統(tǒng)內(nèi)鐵的氧化物顏色已由黑色逐漸變紅，可見給水的實(shí)際工況已經(jīng)向氧化性氛圍轉(zhuǎn)化。

從圖2可以看出，以前（水質(zhì)不很純）給水鐵含量波動幅度最大，至停加聯(lián)氨前的AVT（R）方式（水質(zhì)較純），給水含鐵量整體維持較高水平；停加聯(lián)氨后轉(zhuǎn)換為AVT（o）方式（水質(zhì)很純），給水鐵含量明顯降低。由此可見，AVT（o）能降低給水鐵含量并減緩系統(tǒng)腐蝕，是適合機(jī)組安全運(yùn)行的水處理方式，可以繼續(xù)按此方式運(yùn)行。

表1 改造后鍋爐垢量檢測數(shù)據(jù)一覽表

4.2 鍋爐結(jié)垢速率下降

給水及整個系統(tǒng)中鐵的水平總體下降，達(dá)到預(yù)期目的，機(jī)組檢修過程中未見熱力系統(tǒng)表面有腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，轉(zhuǎn)換后鍋爐的結(jié)垢量圖表1所示，已達(dá)到行業(yè)一類設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 給水停加聯(lián)氨后給水含鐵量變化趨勢圖

4.3 精處理再生周期延長

3號、4號機(jī)組給水加藥方式改為AVT（O）以后，兩臺機(jī)組給水采用不加除氧劑的揮發(fā)性處理后，精處理制水量顯著延長，有效減少了兩臺機(jī)精處理再生次數(shù)約30次/年。

5 結(jié)論與建議

（1）運(yùn)行結(jié)果表明，停止AVT（R）采用AVT（O）后，機(jī)組的還原性水工況減弱，并逐漸轉(zhuǎn)化為氧化性工況，在一定程度上抑制了FAC，減輕了系統(tǒng)的腐蝕。

（2）建議具有高純給水的機(jī)組，在不具備加氧處理?xiàng)l件時(shí)，可考慮采用AVT（O）方式，可有效降低給水中鐵含量。

節(jié)能信息與動態(tài)

日科學(xué)家受電鰩啟發(fā)研制新型發(fā)電機(jī)

最近，日本理化學(xué)研究所的一個研究小組利用電鰩發(fā)電器官原理開發(fā)了新型發(fā)電機(jī)。以電鰩為代表的“強(qiáng)電魚類”，體內(nèi)發(fā)電器官能夠以近100%的轉(zhuǎn)換率高效發(fā)電。

研究小組在發(fā)電器官中植入元件制作出發(fā)電機(jī)原型。他們把發(fā)電器官切成3厘米直角型，固定在鋁和硅膠做成的容器中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在16個元件直列連接情況下峰值電壓1.5伏特，峰值電流0.25毫安。

由于電鰩難以大量捕獲，研究小組未來將人工制作發(fā)電器官，融合微米、納米流體技術(shù)，從分子開始自下而上地開發(fā)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，研發(fā)與發(fā)電細(xì)胞相同的材料。 （英國科學(xué)報(bào)告）

Wang Rongbi， Kuang Yajun， Wu Zhi
Guangdong Province Zhuhai Jinwan Power Generation Co.，Ltd

The article takes an example of Jinwan company's 600MW Ultra-Critical direct current boiler. Feeding water treatment method turns all volatile treatment（reduction） AVT（R） plus ammonia and hydrazine into all volatile treatment （oxidation） AVT（O） plus ammonia and it has effective control of iron content in water-steam system and is clean boiler tube inspection， which proves AVT（O） is feasible and has great promotion value among same level boilers.

Direct Current Boiler， Feeding Water Treatment，AVT（R）， AVT（O）

以金灣公司600MW超臨界直流鍋爐為例，給水處理方式由加氨和聯(lián)氨的還原性全揮發(fā)處理（AVT（R））轉(zhuǎn)換為只加氨的氧化性全揮發(fā)處理（AVT（O））后，水汽系統(tǒng)鐵含量得到有效控制，鍋爐割管檢查較為干凈，證明了高純給水系統(tǒng)AVT（O）處理的可行性，在同類機(jī)組中有較大推廣意義。

直流鍋爐；給水處理；AVT（R）；AVT（O）

Study on 600 MW Direct Current Boiler Feeding Water Turning into AVT（O）Treatment

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.07.011

王榮碧：（1971-），男，工程師，從事環(huán)化系統(tǒng)運(yùn)維工作二十余年。