超临界直流锅炉给水加氧的关键问题

韩美晶

【摘 要】 当前超临界锅炉结合不同的给水方式，了解了其基本原理与给水加氧的特点，对于给水加氧的处理技术的问题上，超临界锅炉有效的降低了凝结水以及在管内的腐蚀，增加了其机组运行的效率。本文在针对超临界直流锅炉给水加氧的关键问题上进行分析与研究，与加氧装置进行改造的必要，在经过针对此问题的优化改造，对超临界直流锅炉给水加氧的处理技术方面有显著的提高。

【关键词】 超临界直流锅炉 给水加氧 关键问题

在二十世纪七十年代德国首先应用了锅炉给水加氧处理，此处理方式的良好性能使它被广泛应用于日本或欧美等国家[1]。随着现今社会给水加氧技术的不断发展下，在加氧运行技术在发电机组中可以正确应用，可以大大提升锅炉清洗周期，锅炉中结垢速度也在不断降低，对于化学药品降低了使用率，大大减少了废物排放和残留的有害物质，起到了环保作用同时也对于经济运行有益。但对于超临界锅炉给水加氧问题还有很多关键问题需要我们值得去研究，例如安全运行方面以及电厂的经济效益。根据锅炉给水加氧的原理，对于常规机组给水的弊端与给水加氧运行时会出现的问题，提出了对于加氧系统以及运行中的关键因素，综合以上，对于超临界直流锅炉给水加氧的研究处理有着重要的意义。

1 给水加氧、氧化

1.1 氧化

在锅炉给水达到一定的情况下对于纯度的要求下才会进行给水加氧处理，锅炉内加入适量的氧，并加入了少量的氨进行调节，受热表层的自然腐蚀电位增加，使其金属表层产生极化从而进入钝化电位区，金属表层形成保护膜，从而阻止腐蚀情况。在对应的直流锅炉给水加氧的方式与处理技术方面，对炉前存在水流腐蚀的问题都有效的解决了，并且表面波纹状氧化膜所造成的炉压差上升的缺陷也因此消除了。

1.2 pH值

在一定的给水加氧时，相对于pH值的上升大幅度提高了金属的腐蚀电位，进入其钝化电位区，在水中消耗量减小，腐蚀速度降低，溶解度明显升高，在pH值增大的同时对于金属腐蚀明显降低。所以在给机组进行加氧时的运行过程中，要根据情况在水泵前加入微量的氨，调节给水的pH值，否则在此情况下的腐蚀性会根据给水加氧而加剧。

1.3 给水加氧

在对于超临界锅炉来说在水汽循环系统中所受热面腐蚀可以说是电化学腐蚀与化学腐蚀。水与钢在20～300 ℃内在电化学反应形式中会生成氧化物；温度在在400℃以上，水蒸气与钢会产生化学反应腐蚀。与此同时在给水无氧与高pH值的情况下，凝结水系统受热面腐蚀会形成活性氧化膜，溶解性很大；水流动条件局部呈现恶化时，溶解出的铁就会转变为侵蚀性腐蚀，反而加速了腐蚀速度。结合以上观点，可以针对给水加氧的的特点以及反应因素，以此来设计除可以控制加氧量的加氧设备，加氧设备包括了加氧汇排流与加氧控制柜、加氧管道、阀门等等。

1.4 给水加氧关键点

直流锅炉给水加氧的过程中，对于氧气的控制是尤为重要的，要重点监测氧气调节阀的开关与释放氧气的度，此检测设备可以防止使用调节阀放水时的微调节作用失效，避免出现加氧量的波动。对于已经运行多年的机组，应检查其内部结垢情况，检测管内结垢量不应大于250g/m2，否则，在炉前给水系统中应先使用化学清洗，之后才可以转换为给水加氧处理。同时对于加氧的微控设施也应微开或者定期开启。

1.5 直流锅炉给水加氧的处理条件

超临界直流锅炉给水加氧的处理条件主要分为以下几点：（1）给水水质保证其纯度；（2）采用微开或者定期开启除氧器以及排气门；（3）定期检查再热器和过热器高温氧化层；（4）运行周期长的机组根据其结垢情况进行化学清洗；（5）确保直流锅炉给水品质的重要手段是精处理；（6）防止凝结水进入空气；（7）对于新机组满足加氧要求时，尽早转换给水加氧处理。

2 给水溶解氧质量分数

在一定情况下给水加氧量，给水流量与给水溶解氧时的质量分数为非线性。反而伴随着给水量的慢慢增大，其中质量分数在给水溶解氧中在慢慢减小[2]。每当给水流量增大时，加氧系统可以相对应的提升其加氧量，从中可以保证其钝化电位低于碳钢的腐蚀电位，减少金属腐蚀；在热力系统下的铜合金的腐蚀速度快速加大的原因是因为溶氧质量分数的增加。因此避免使用铜合金在加氧处理机组的各管道中，同时也避免了铜沉积。对于给水加氧中腐蚀问题得到了有效的解决。

在超临界直流锅炉的给水加氧中，线性关系存在于碳钢腐蚀产物的溶出速度与电导率中，存在于水中的杂质特别是氯离子在一定程度上妨碍了磁性氧化铁保护膜的正常生成。而随着给水电导率的逐渐增加，其中钢钝化所需要的pH值也逐渐增大，对其腐蚀速度也有显著的效果。必须是使用高纯度的给水才能进行加氧处理，否则会出现电导率有很大的偏差，因此给水加氧中电导率也是不能忽视的。

3 加氧技术

3.1 加氧要点

给水加氧在实施处理时，应保证其给水氢电导率不超过0.10μs/cm，同时炉水氢电导率要小于1.0μs/cm。对于各设备的处理都要进行精细的操作，水质标准要严格监控，个点水质的变化要加强监测，保证其系统的严密性。当锅炉内的水质已经确定了消除腐蚀风险与可能发生的意外风险，才可以对给水系统注入氧。

3.2 加氧所应注意的事项

（1）加氧处理时给水的品质尤为重要重要，发现问题时就应立刻采取措施，找出其原因，来恢复水的正常品质。（2）给水加氧的过程中使用输水管道中含有钨、钴、铬等材料的调节阀选择性腐蚀在此材料中容易发生，所以我们要定期维护对于部件有腐蚀性选择的材料。以免造成水质污染或者阀门出现卡涩等情况，对于相关设备要进行定期维护，确保运行时没有缺陷。（3）在造成系统渗入空气的原因是由于凝结水系统的不严密，渗入后会产生不凝结气体超标，适时微开除氧器排气门必须根据其化验结果。保证凝结水的严密性。并且合理的控制除氧器排气门的开度。

4 效果评价

（1）汽水系统改善明显。在采用了给水加氧处理技术下，明显改善系统汽水指标，相比较AVT方式汽水的各项指标都有显著的改善。而自从投入自动加氧后，汽水系统指标得到了进一步的改善。（2）运行压差。改变处理方式后，尤其是进入自动方式运行下，锅炉运行时的压差不仅没有升高，反而随着运行的持续时间的加长而不断地降低。锅炉在经过给水加氧处理后，金属表面呈现出的大颗粒、摩擦力大的Fe3O4氧化层转换为表面平整、没有大颗粒的Fe2O3氧化层，对于锅炉运行时的压力减小，机组效率逐渐增高。（3）结垢速率。锅炉在经过给水加氧处理后，金属表层形成光滑的氧化膜，其中含有汽水系统中的铁质量分数在降低，在经过受热面的铁氧化物的沉积速率降低，一般情况下结垢速率可以降低为80%[3]。（4）成本降低。按照以往的酸洗周期每十年进行三次的酸洗而每次酸洗的费用在大约150万元来计算，而在采用了加氧方式运行的机组在十年内是不需要进行酸洗的，从这方面来看相当于每年每台机组既省了大约四十五万元的成本费用。按照以往运行时加入的氨的使用，也在大幅度降低，自动加氧系统正常运行下可以在每台机组中每月节省了联氨三十桶，人民币约为1.5万元，按此结果计算每年每台至少可以节省十八万元人民币。（5）精处理运行周期。当采用给水加氧运行时，汽水系统加氨情况降低，凝结水保持活性处理时间延长，在此情况下运行周期也在增长，反而精处理装置的再生次数明显的降低，对于化学制水系统药剂的用量的逐渐减小，凝结水精处理系统也在减少，对于排污量降低，有利于当今环境的保护。对于机组来说整体的经济性与安全性都得到了很大的提升。（6）人员工作运行强度降低。由于在给水加氧的精处理运行中只有一位值班员在辅控室，所要监控内容强度大，还要对于系统进行相关操作，而改造后的溶氧指标经常超标问题得到了解决，同时工作人员工作效率大大提高。

5 结语

直流锅炉通过给水加氧处理后，锅炉内结垢速率水平有明显下降，通用汽轮机沉积率也有明显下降，明显提高了机组运行的效率。在实际运行时，只有把握关键的重点要点，并加以结合利用其经验，才能获得具有实用性和经济性两者合一的满意效果。

参考文献：

[1]艾志虎，刘定平.超临界锅炉给水加氧的关键问题[J].中国电力，2011（03）：52-55.

[2]高海瑞，治卿，刘伟.超（超）临界直流锅炉给水加氧处理技术应用[J].工业用水与废水，2013（04）：40-42+67.

[3]邱元刚，丁翠兰.超超临界直流锅炉给水加氧处理技术研究及应用[J].山东电力技术，2016（01）：62-66.

[4]王奇伟，赵伟.国产600MW超临界直流锅炉给水凝结水自动加氧处理技术的应用[J].浙江电力，2012（10）：65-69.