600 MW机组化学给水技术由AVTO转化为OT的改造应用

2024-01-18赵兴辉翟小雪

河南科技 2023年24期

赵兴辉翟小雪王策

（华能沁北电厂，河南济源 459000）

0 引言

目前电厂机组给水技术主要分为四类：全挥发处理技术（All Volatile Treatment，AVT）、中性水处理技术（Neutral Water Treatment，NWT）、联合水处理技术（Combined Water Treatment，CWT）、加氧处理技术（Oxygen Treatment，OT）。全挥发处理（AVT）根据给水加药种类又可细分为氧化性全挥发处理（AVTO）和还原性全挥发处理（AVTR）。

某电厂3 号和4 号机组均为600 MW 超临界燃煤火力发电机组，于2007 年正式投产，投产至今没有进行锅炉本体化学清洗。机组的化学水工况设计为起动过程中的氧化性全挥发（AVTO）及正常工作过程中的加氧（OT）。本项目提出对3 号和4 号机组实施全保护加氧处理改造，以实现延长锅炉清洗的周期、维持机组的安全运行和经济运行等目的。

1 机组概况

3、4 号机组锅炉均为超临界滑压运行直流炉，由东方锅炉厂制造，采用全钢构架、全悬挂结构，露天敞开式布置［1］。

汽轮机为哈尔滨汽轮机厂研制的凝汽式汽轮机。凝结水精处理系统使用中压凝结水处理，每个单元配置2台前置过滤器和3台球形高速混床［2］。

2 加氧转化试验

2.1 低压给水系统加氧转化

根据水汽品质可知，3、4 号机组除氧器入口溶解氧平均值分别为9.8 µg/L、37.7 µg/L，说明两台机组低压给水系统已处于钝化状态［3］。

除氧器入口溶解氧与氢电导率变化趋势如图1所示。于3 号机组精处理出口母管位置加氧，控制加氧量范围10～80 µg/L，除氧器入口部位的溶解氧随即开始升高，然后转入自动加氧运行。

图1 3号机组除氧器入口溶解氧和氢电导率的变化趋势

向4号机组精处理系统出口母管加氧，加氧量控制在10～80µg/L，除氧器入口溶解氧随即开始升高，转入自动加氧运行状态。除氧器入口溶解氧与氢电导率变化趋势如图2所示。

图2 4号机组除氧器入口溶解氧和氢电导率的变化趋势

2.2 高压给水系统加氧转化

对3 号机组除氧器出口处进行加氧处理，初始加氧量控制在50～80 µg/L。17 日以后省煤器进口供水溶解氧浓度为10µg/L且呈不断升高趋势，说明3 号机组高压给水系统已经完成了加氧转化［4］。随后控制溶解氧含量在10～30 µg/L，转入自动加氧运行。省煤器入口溶解氧与氢电导率变化趋势如图3所示。

图3 3号机组省煤器入口溶解氧和氢电导率的变化趋势

在4 号机组除氧器出口处设置加氧点进行加氧，初始的加氧量浓度控制在50～80µg/L。4日以后省煤器进口供水溶解氧浓度约为10µg/L，并呈不断升高趋势，这表明已经对4 号机组高压给水系统完成了加氧转化操作，随后转入自动加氧运行［3］。省煤器入口溶解氧与氢电导率变化趋势如图4所示。

图4 4号机组省煤器入口溶解氧和氢电导率的变化趋势

2.3 高加疏水系统加氧转化

对3 号机组高压加热器汽侧进行加氧处理，初始加氧量控制在50～150 µg/L。一周后高加疏水溶解氧达到10µg/L 并显示有不断上升的趋势，表明3号机组高加疏水系统已经完成加氧转化［5］，随后转入自动加氧方式运行。高加疏水溶解氧变化趋势如图5所示。

图5 3号机组高加疏水溶解氧变化趋势

向4 号机组高压加热器汽侧加氧，控制初始加氧量在50～150 µg/L。6 日后高加疏水溶解氧达到10µg/L 并有持续上升趋势，表明4 号机组高加疏水系统完成加氧转化，随后转入自动加氧运行。高加疏水溶解氧变化趋势如图6所示。

图6 4号机组高加疏水溶解氧变化趋势

2.4 加氧转化完成后水汽铁含量测定

对加氧转化完成后的3、4 号机组水汽铁含量进行测定，结果见表1、表2。由测定结果可知，除氧器入口、给水及高加疏水铁含量经过加氧处理后降低，说明流动加速腐蚀被有效抑制［6-7］。

表1 加氧转化完成后3号机组水汽铁含量测定结果

表2 加氧转化完成后4号机组水汽铁含量测定结果

2.5 pH调整试验

给水系统和高加疏水系统完成加氧转化后，其表面会形成Fe2O3+Fe3O4双层氧化膜，依赖水中的溶解氧含量和氨含量二者共同维持氧化膜品质［8-9］。因此，需将给水pH 的目标值降低，由加氧处理前的9.29 降至9.0。pH 调整后，对3、4 号机组的水汽含铁量进行测定，结果见表3、表4。

表3 pH调整后3号机组水汽铁含量测定结果

表4 pH调整后4号机组水汽铁含量测定结果

3 加氧处理效果

3.1 抑制流动加速腐蚀

加氧处理（OT）是向弱碱性水中添加氧气，促进金属表面形成致密且保护性强的单层氧化膜［10］。当加氧转化趋于平衡，且当pH 值较低时，给水系统与高加疏水系统流动加速腐蚀均受到抑制，锅炉受热面结垢速率延缓［11］。OT 工况下控制给水pH 值在8.9～9.1 之间，省煤器入口和高加疏水铁的平均含量小于1µg/L。3、4 号机组水汽系统中铁含量的对比情况如图7和图8所示［12］。

图7 不同给水处理方式下3号机组水汽铁含量对比结果

图8 不同给水处理方式下4号机组水汽铁含量对比结果

3.2 延长精处理的运行周期

加氧处理后，主要依靠适量溶解氧来保护给水系统和高加疏水系统，所以水汽系统pH值可以适当减小。

与AVTO 工况相比，3 号机组加氧处理后给水氨含量平均值由原来的703µg/L降低至266µg/L，减少了约62.2%的氨投入量；4号机组给水氨含量平均值由原来的734 µg/L 降低至266 µg/L，减少了约63.8%的氨投入量。2 台机组精处理混床周期制水量可增加到原制水量的一倍多。且混床再生的次数降低，有利于保护环境［13］。