浅谈火电厂660MW超-超临界机组给水联合处理技术的应用111

浅谈火电厂660MW超-超临界机组给水联合处理技术的应用李鹏摘要:火电厂660MW超-超临界机组的给水加氧工作过程。加氧实施后,水汽系统铁含量比加氧前有明显降低。超-超临界机组的给水加氧处理可大大提高机组的安全性和经济性。关键词:超-超临界机组;给水处理;大容量高参数的超超临界机组煤耗低、效率高、污染小，在发达国家能长期安全稳定地运行。随着当前国内电力市场的快速发展，超超临界机组在我国也得到了广泛应用。由于水在超临界压力下为单相流体，锅炉蒸汽系统只能采用直流运行方式。直流炉在正常运行中没有排污，因此锅炉进口给水的水质直接影响到进入汽轮机蒸汽的品质,也直接影响机组的安全运行及电厂的经济效率。锅炉给水的处理方式对机组的安全经济运行有着极其重要的意义。当前给水处理应用较多的有两种方式:全挥发处理方式(AVT)和加氧、加氨联合处理(CWT)方式。1.给水加氧运行机理给水加氧是在水处理过程中加入适量氧和微量氨，使锅炉水冷壁管内壁生成致密的溶解度小的赤铁矿物质(Fe2O3)保护膜,并将疏松的Fe3O4锈层表面均匀覆盖起来。Fe2O3比全挥发方式运行中的磁铁矿物质(Fe3O4)难溶于水,因此CWT水处理系统可减缓水冷壁管内壁水垢的生成,锅炉长期运行压降也不会增大.锅炉机组在CWT方式下,由于不断向钢管内表面均匀供氧,从Fe3O4锈层扩散出的2价铁离子被迅速氧化,形成溶解度很低的Fe2O3致密层。Fe2O3致密层在Fe3O4锈层颗粒表面和晶粒间沉积,封闭Fe3O4垢层的表面和孔隙,而形成致密的“双层保护膜”,从而有效地抑制热力系统金属的腐蚀。2.给水加氧技术的应用2.1加氧系统简介给水加氧系统由加氧汇流排、加氧控制柜、加氧管道和阀门组成。给水加氧点设在除氧器出口下降管上，凝结水加氧点设在精处理出口母管上。加氧汇流排包括:4组各6瓶氧气的高压氧气快速接头和相应的角阀，分别向精处理出口和除氧器出口下降管供氧。加氧控制水汽系统溶解氧含量。加氧控制所需的控制信号为:凝结水流量、省煤器入口氧含量、除氧器入口氧含量、省煤器入口氢电导率、精处理出口氢电导率。2.2给水加氧处理条件给水加氧首要条件为,除凝汽器冷凝管外汽-水循环系统各设备均应为钢制元件,即无铜系统；应保证机组为无铜锅炉,已酸洗或水冷壁结垢量较小(200g/m2)凝结水全部经过精处理,混床出口电导率小于0.15μS/cm,省煤器入口给水氢电导率小于0.15μS/cm。2.3CWT转换步骤首先将加氧框架上的氧参数调到合适的压力,然后依次投运凝结水加氧和给水加氧。具体步骤为:加氧参数调整—投用凝结水加氧点—投用给水加氧点—水汽系统实现CWT完全转换—pH调节等。2.3.1加氧参数调整精处理加氧所用氧气经减压阀减压至4.0MPa后,通过控制柜的针形流量调节阀调节加入。除氧器加氧所用氧气经减压阀减压至1.6MPa后,通过控制柜的自动调节阀自动加入。2.3.2投用凝结水加氧点控制除氧器入口溶解氧质量浓度为0.03～0.3mg/L,并保证使入口水的氢电导率小于0.20μS/cm。除氧器入口溶解氧质量浓度达到0.03～0.3mg/L范围时,即完成了低压给水系统CWT转换。在此期间,加强给水、主蒸汽、再热蒸汽、高低压加热器疏水的水质变化监控,并保证凝结水精处理混床的出水水质。2.3.3投用给水加氧点给水转换结束,除氧器入口给水溶解氧含量测定值出现连续稳定后,可投用给水加氧点。控制省煤器入口给水的溶解氧质量浓度为0.03～0.2mg/L,并保证使给水的氢电导率小于0.20μS/cm。监测主蒸汽、再热蒸汽、高加疏水的氢电导率及铁含量等水汽品质指标的变化。2.3.4水汽系统实现CWT完全转换维持给水加氧至主蒸汽溶解氧质量浓度,测定值出现连续稳定后,监测高加疏水中溶解氧的质量浓度；当加热器疏水的溶解氧质量浓度大于0.03mg/L后,整个锅炉水汽系统CWT转换已经基本完全实现。在此期间,监测主蒸汽、再热蒸汽、高加疏水的氢电导率及铁含量等水汽品质指标的变化。2.3.5CWT工况的pH调节转换结束后,根据给水氢电导率的变化,逐步降低给水加氨量来控制pH在最佳(8.0～8.5)。2.4机组加氧期间的设备运行与监督2.4.1氢电导率的控制在转化过程中,最重要的运行限制是给水的氢电导率。在加氧初期,保持机组的给水在AVT的范围内,直到确认机组的化学水工况稳定(即给水的氢电导率恢复到小于0.15μS/cm),机组给水的pH才允许由9.2～9.6逐步降低到8.0～8.5。2.4.2氧质量浓度的控制对系统中氧质量浓度的控制可以根据省煤器进口给水的氢电导率进行。在初始转换过程中,可以加大氧的加入,氧加入量可以控制在0.15～0.3mg/L。在转化的过程中,系统中给水氢电导率如果超过限值(0.15μS/cm),应该降低氧的注入浓度；直到氢电导率低于这个限值时,方可以增加氧的注入浓度。2.4.3pH的控制在最初加氧的时候,机组的pH保持在AVT的范围内,一直到确认机组系统的化学工况稳定和处在受控状态(即氢电导率恢复到小于0.15μS/cm),机组给水的pH才允许逐步降低。根据给水氢电导率来确定机组最佳的pH控制值。2.5加氧正常运行时的水质控制指标给水采用加氧处理时,运行中监督和检测的水汽质量项目如表1的规定。表1中主要监测省煤器入口及主蒸汽溶解氧质量浓度。控制加氧量适当的前题是,必须保证省煤器入口及主蒸汽的氢电导率在合格范围。表1给水加氧处理水汽质量标准氢电导率（25%）/ρ（Fe2+）/溶解氧质量ρ(SiO2)/ρ(Na+)/取样点PH(25%)（μS/cm）（μS/cm）浓度/(μg/L)((μg/L)(μg/L)标准期望标准期望精处理出口＜0.1＜0.07＜3＜1＜5＜1省煤器入口8.5--9.0＜0.15＜0.130--150＜10＜5除氧器入口30--150主蒸汽＜0.15＜0.1＜5＜3＜10＜5凝结水＜0.2＜0.15＜103.采用CWT水处理运行应注意的问题对于电厂采用CWT水处理系统对机组的影响,国外的经验是:对用在汽水、疏水管道上含钨、铬、钴合金材料的调节阀具有选择性腐蚀。因此,为维持更长的腐蚀失效时间,就得定期检查,维护设备的无缺陷性。考虑到铜及铜合金材料在CWT条件下易被氧化,加快铜及铜合金材料的腐蚀影响进入汽轮机的蒸汽品质,从而造成汽轮机叶片在高温下被铜离子点蚀,影响到机组安全稳定运行,因此机组整个汽水系统应为无铜系统。4.给水加氧处理的效果采用给水加氧后,不但创造了很好的经济效益,更重要的是创造了良好的社会效益。具体主要体现在如下几方面。（1）生成的Fe2O3保护膜可以改善给水流动加速腐蚀状况，解决了高压加热器疏水调节阀门的封堵问题，并降低了省煤器与水冷壁的结垢速率，延长了系统化学清洗周期；（2）给水的铁含量降低，水冷壁内沉积速率和结垢速率降低，相关受热面的传热效率提高；（3）给水pH值降低,氨投入量减少，减轻了凝结水精处理装置中氢型树脂的负担，延长了精处理混床的运行周期，减少了再生药剂的用量和再生废液的排放量。（4）氧气代替了联胺，避免了剧毒药品联胺的使用，改善了现场工作环境，同时也极大地降低了生产成本和劳动强度。（5）由于采用联合水处理工况(CWT工况)所要求控制的pH比采用全挥发工况(AVT工况)低，所以降低了液氨的用量降，低了生产成本和劳动强度。