超临界机组给水加氧（OT）控制技术应用研究

魏广鸿 李国栋

（京能秦皇岛热电有限公司，河北秦皇岛066004）

0 引言

给水加氧（OT）控制技术是指在电厂锅炉高纯度的给水中添加适量的氧来抑制热力系统腐蚀。给水加氧（OT）处理方式虽然有着诸多优点，但一旦操作不当或运行条件不满足要求，不但不能减缓氧化皮的生成、脱落，反而会造成腐蚀加剧。

1 超临界机组加氧的原理和目的

研究表明，氧在水中具有双重性，在给水水质不良的情况下氧是造成金属腐蚀的直接因素，但是高纯水中氧又能使金属表面形成保护膜而抑制金属进一步腐蚀。依据这一研究成果，在给水水质高度纯净（氢电导率＜0.15 μS/cm）的条件下，添加适量的氧气使热力设备金属表面形成一层致密光滑的三氧化二铁保护膜，可以达到降低水冷壁的结垢速率，减少热力系统腐蚀产物和汽轮机结垢、积盐的目的。

2 传统的给水AVT处理与加氧处理（OT）的比较

传统的给水AVT处理是尽量降低给水的含氧量并加入氨提高水汽系统的pH值，加入联氨除去给水剩余的氧并且使水汽系统处于还原性条件下。由于联氨有毒性且加联氨可能出现流动加速腐蚀，造成系统铁含量高，因此现在大多超临界机组采取停止加联氨、提高给水pH到9.4±0.1并保持给水溶解氧10～20 μg/L的措施，从而有效降低给水含铁量，但是这样会缩短凝结水精处理的运行周期，增加精处理的再生次数和再生剂的消耗量以及废水量。

加氧处理（OT）则认为，当水的纯度达到一定要求后，一定浓度的氧不但不会造成碳钢的腐蚀，反而能使碳钢表面形成均匀致密的三氧化二铁+磁性四氧化三铁双层结构的保护膜，从而抑制碳钢制高压加热器、给水管、省煤器以及疏水系统的流动加速腐蚀。

两种给水处理方式比较：OT方式能够降低锅炉受热面垢量沉积，提高传热效率，减少流动腐蚀的同时也降低由于腐蚀所带来的系列风险，能够降低锅炉压降，提高锅炉效率。同时由于加氨量的减少，也延长了精处理的运行周期。

3 给水加氧控制系统及主要控制指标

3.1 系统流程

给水加氧系统包括：加氧汇流排、加氧控制柜、加氧管道和阀门等系统，加氧口分别位于精处理出口和除氧器出口，热工逻辑控制方法说明如下：

（1）通过凝结水流量（或机组负荷）与除氧器入口溶解氧含量控制凝结水精处理出口加氧电动调节阀开度。

（2）通过给水流量（或机组负荷）与省煤器入口溶解氧含量控制除氧器出口水加氧电动调节阀开度。

（3）除氧器入口氧含量超高限时，自动关闭凝结水精处理出口加氧电磁阀；省煤器入口氧含量超高限时，自动关闭除氧器出口加氧电磁阀；以上应设声光报警，提醒运行人员查明原因，如是调节阀失灵则应改为手动控制。

（4）给水氢电导率、精处理出口氢电导率两个信号同时超标（大于0.15 μS/cm）时，自动关断凝结水精处理出口加氧电磁阀和除氧器出口加氧电磁阀，并有声光报警，提醒运行人员提高pH值，立即改为给水AVT控制。

（5）汇流排氧气压力报警信号远传，运行人员能随时掌握氧气瓶压力变化并及时更换。

3.2 机组加氧运行时主要控制指标

3.2.1 溶解氧

省煤器入口给水溶解氧含量控制在30～100 μg/L，期望控制值40～80μg/L。除氧器入口给水氧含量控制在30～150μg/L，期望控制值40～80 μg/L。注意：正常加氧运行中当手动改变加氧量时，一般要等20 min左右，省煤器入口或除氧器入口溶氧表才有反应。

3.2.2 pH值

省煤器入口给水pH值的控制范围为8.50～9.00，期望控制值在8.80～9.00范围内。

3.2.3 氢电导率

凝结水精处理混床出口氢电导率小于0.12 μS/cm，实际混床氢电导率应该控制小于0.10 μS/cm，确保精处理出水水质满足加氧要求。控制省煤器入口给水的氢电导率在正常运行时应小于0.15 μS/cm，运行中实时监测主蒸汽的氢电导率在正常运行时应小于0.15 μS/cm，期望控制值小于0.10 μS/cm。

经调研已采取加氧措施的电厂，在正常加氧过程中，省煤器入口给水和主蒸汽氢电导率随着加氧量升高而有稍许升高，这也是正常现象，当氢电导率超过标准值0.15 μS/cm时，运行人员可适当降低加氧量。

4 机组加氧过程控制

首先必须明确，机组在决定加氧运行后要注意以下三点：（1）必须进行合理的、严谨的加氧操作；（2）加氧必须注意条件和运行控制，加强运行水质控制；（3）只有在机组具备条件之后才允许加氧。

4.1 机组启动加氧AVT向OT转换

新建机组在投产运行半年之后，待条件具备之后实施AVT方式向OT方式转变。已经实施加氧运行的机组，在大小修之后启动，一般是在AVT方式运行一个星期左右的时间，保持系统水质合格一段时间之后再实施加氧，加氧转换的时间在4 h左右。

（1）机组启动时分别进行冷态和热态清洗，在铁离子小于500 μg/L之后投运精处理设备。此时精处理出口只加氨，以维持给水pH值在9.4～9.6范围内，给水溶氧控制在30 μg/L以下。

（2）机组启动后稳定运行7天左右，各项参数正常且加氧各测点校验正常，精处理出口氢电导率小于0.10 μS/cm，省煤器入口给水氢电导率小于0.15 μS/cm时，方可进行加氧处理。

（3）精处理出口和除氧器出口开始加氧时采用手动方式，待除氧器入口和省煤器入口给水氧含量大于50 μg/L时，切换为自动加氧运行。

（4）加氧4 h后，降低精处理出口加氨量，将给水pH降低到8.8～9.0。关闭除氧器启动排汽门，并使运行排汽门处于微开状态。

（5）机组启动时，高加汽侧向除氧器运行连续排汽门打开。加氧后4 h内，关闭高加汽侧连续排汽一、二次门。

需要注意的是：在实际运行中发现，由于给水pH的准确测定比较困难，因此一般通过除氧器入口的电导率来控制给水pH值，控制范围为1.8～2.7μS/cm，期望控制范围2.0～2.5μS/cm，目标值2.1 μS/cm，对应的pH值约为8.8～9.0。pH与电导率换算公式如下：pH=8.57+log SC（SC：比电导率）。

4.2 机组停机停止加氧过程

正常停机时，可提前4 h停止凝结水、给水加氧。打开除氧器排汽门和高压加热器向除氧器连续排汽一、二次门。将除氧器入口电导率目标值改为7.0 μS/cm，启动运行给水加氨泵加大精处理出口氨加入量，以尽快提高给水的pH值至9.4～9.6。若机组事故跳闸，则应立即停止凝结水、给水加氧，迅速提高给水pH值至9.4～9.6。

4.3 水质恶化情况紧急处理

当凝汽器发生泄漏，凝结水的氢电导率大于0.3 μS/cm，运行人员应检查原因并确保凝结水全部经过精处理。若精处理出口氢电导率大于0.15 μS/cm，或给水的氢电导率突然超标（大于0.3 μS/cm并有继续增大趋势），必须停止加氧。

此时，应提高精处理出口加氨量，控制除氧器入口电导率在5.5～8.5 μS/cm，提高给水的pH值至9.4～9.6，恢复为AVT方式运行。待精处理出口和省煤器入口给水的氢电导率合格后，再恢复加氧处理工况。

5 结语

本文通过对传统给水加氧AVT处理与给水加氧（OT）处理进行比较，分析了给水加氧技术的优势，讨论了超临界机组在实际运行中加氧工艺的主要控制指标选取，从机组启动加氧AVT向OT转换、机组停机时停止加氧注意事项、水质恶化时给水加氧的紧急处理等方面，说明了机组加氧过程控制的具体控制方法，以期达到降低水冷壁结垢，减少系统腐蚀的目的。