施国忠，刘春红

（浙江浙能技术研究院有限公司，杭州310003）

1 000 MW机组精确控制加氧处理技术的应用

施国忠，刘春红

（浙江浙能技术研究院有限公司，杭州310003）

为解决锅炉给水系统流动加速腐蚀的问题，对1 000 MW机组锅炉采用了精确控制加氧技术，使给水中铁的含量基本控制在1 μg/L以下，省煤器结垢速率为111.9 g/（m2·a），远远小于未加氧机组省煤器结垢速率，有效防止了水冷壁节流孔圈的堵塞，保证了机组的安全经济运行。

1 000 MW；超超临界机组；精确控制；加氧处理；结垢速率

0 引言

大型超（超）临界机组给水系统一般采用AVT（全挥发处理）工况运行[1]，容易导致给水系统铁含量高、炉管结垢速率高、孔阀堵塞、机组效率下降等问题[2-3]，即系统流动加速腐蚀严重[4]，继而影响机组的安全经济运行。

OT（加氧处理技术）是解决机组流动加速腐蚀问题的必然选择[5]，但大部分加氧处理对加氧控制量宽泛，易导致未完全消耗的氧气直接进入过热器，对过热器造成负面影响。

以下主要研究精确控制加氧处理技术，根据机组负荷变化、氧化膜转化程度、氧气消耗量等因素来调整和控制加氧量，保证加入的氧气量消耗在水侧，主要是高压给水系统和省煤器，蒸汽侧不进氧，既解决水侧流动加速腐蚀问题，又避免给汽侧造成负面影响。

1 精确控制加氧

1.1 精确控制加氧的目标

1 000 MW超超临界机组的过热器、再热器采用国产TP347H与T91等粗晶材料，其抗蒸汽氧化能力相对差。在实际运行中由于汽温的波动，局部过热器壁温会超设计温度，引发局部材料加速氧化，故实施给水加氧时，需避免过量的氧气进入过热蒸汽，防止由此引发的过热器材料加速氧化或剥落[4]。

在充分了解机组过热器材料的抗氧化性能后，确定精确加氧处理控制目标。以省煤器入口溶氧为目标值，控制加入的氧气量消耗在水侧，蒸汽侧不进氧，既保证解决给水系统流动加速腐蚀的问题，又规避因过量氧气进入过热器引发的氧化皮问题[5]。

1.2 精确控制加氧的效果

精确控制加氧的波形如图1所示，机组负荷在220 min内分5个阶段从1 000 MW下降到700 MW，然后在30 min内从700 MW迅速升至900 MW。由于精确控制调节的作用，负荷下降过程中省煤器入口溶氧也呈现出5个对应的波动，但溶氧的最大值（22 μg/L）和最小值（11 μg/L）均在目标值附近，波动范围窄，且能迅速回归目标值；负荷快速上升过程中，溶氧先经历一个波谷然后回归目标值20 μg/L左右。

图1 精确控制加氧波形

2 精确控制加氧后的结果与讨论

2.1 省煤器出口氧化还原电位与省煤器进/出口溶氧差值的相关性

精确控制加氧的省煤器出口ORP（氧化还原电位）与省煤器进/出口DO（溶氧）差值的相关性如图2所示。从图2中可以明显发现：

第1阶段，省煤器进口和出口均无溶氧，此时ORP有个略微下降的过程；

第2阶段，省煤器进口出现溶氧，出口仍然无溶氧，省煤器进出口DO差值范围在30～50 μg/L之间，ORP仍在-400 mV左右；

第3阶段，省煤器进/出口均出现溶氧，进/出口DO差值迅速减小，省煤器进出口DO差值从50 μg/L下降到20 μg/L，此时省煤器出口ORP先是从-400 mV迅速增长至-50 mV左右；

第4阶段，省煤器进出口DO差值处于平稳阶段，ORP缓慢增长至50～70 mV，维持2周，然后从60 mV逐步上升至130 mV[6]。此后省煤器进/出口DO差值一直处于稳定阶段，ORP较平稳，此时给水中Fe含量基本控制在1 μg/L以下。

图2 OT工况下省煤器出口ORP与省煤器进/出口DO差值的相关性

从以上分析可以看到给水系统氧气的消耗量与给水系统的氧化还原电位呈很鲜明的互补性，即：给水系统氧化膜转化期间，氧化还原电位保持不变，给水氧的消耗量最大；随着氧化膜的不断转换，给水氧化还原电位开始大幅度上升，给水氧的消耗量急剧下降；在给水氧化膜完成初步转换后，给水氧的消耗量呈现稳定趋势。

2.2 不同减温水流量对主蒸汽溶氧的影响

给水加氧后，不同减温水流量下主蒸汽溶氧变化如图3所示。机组在600，700，800，900和1 000 MW负荷下，减温水流量多数位于20～110 t/h，其中在20～60 t/h分布较密。但从图3中可以看出，主蒸汽溶氧不随机组负荷和减温水流量而变化，始终稳定在1.0～2.0 μg/L之间。主蒸汽溶氧的增加量ΔDO可按下式计算：

式中：Q为主蒸汽流量；F为减温水流量；DOsw为过热器减温水的溶氧浓度。

由于过热器减温水主要来自省煤器出口，故以省煤器出口溶氧浓度视为过热器减温水溶氧浓度。根据计算可得，给水加氧后，VWO（汽轮机调阀全开）工况和75%THA（汽轮机额定）工况时，不同减温水流量下主蒸汽溶氧变化量的理论数值如表1所示。对于主蒸汽的大流量来说，减温水流量只有其几十分之一甚至上百分之一，故减温水对主蒸汽溶氧的变化量微乎其微，所以出现图3显示的主蒸汽溶氧不随机组负荷和减温水流量而变化，始终稳定在1.0～2.0 μg/L之间。

图3 不同减温水流量对主蒸汽溶氧的影响

2.3 pH值降低后精处理混床周期制水量的变化

在保证给水系统加氧运行效果的前提下，通过pH值调整试验，在一定范围内降低给水pH值，减少了40%的加氨量，大大延长了精处理混床运行周期，提高了混床周期制水量，减少了再生酸碱和除盐水的消耗量，产生了较大的经济效益。从图4中可以看出，pH值调整后，7组混床树脂的平均制水量增幅达81.6%。

图4 pH值降低前后精处理混床周期制水量的对比

2.4 省煤器结垢速率对比

某发电厂2台660 MW机组在未加氧状态下，自投产到第一次大修，省煤器结垢速率分别有183.3 g/（m2·a）和195.8 g/（m2·a）。而1 000 MW机组采用精确控制加氧后，省煤器结垢速率只有111.9 g/（m2·a），远远小于未加氧机组省煤器结垢速率。

2.5 水冷壁节流孔圈结垢检查

某1 000 MW超超临界直流机组未采用给水加氧技术，在投运不久后水冷壁管普遍发生了节流孔圈磁性氧化铁沉积现象，如图5（b）所示。堵塞严重时将引起局部水冷壁管超温甚至爆管，情况最严重时甚至需要每3～6个月进行局部化学清洗1次。而采用了精确控制加氧后的机组水冷壁管上也采用了节流孔圈，由于给水加氧效果明显，降低了给水铁含量，大大减少了带进锅炉的铁及其氧化产物。机组检修时对水冷壁节流孔圈进行了检查，从图5（a）可以看出，运行1年的机组节流孔圈非常干净，边缘清晰，几乎没有氧化铁的沉积，表明加氧后有效地防止了水冷壁节流孔圈的堵塞。

图5 水冷壁节流孔圈堵塞情况对比

3 结论

采用精确控制加氧技术后，解决了超超临界1 000 MW机组给水系统流动加速腐蚀问题，确保机组的安全性和经济性，具体体现在：

（1）采用精确控制加氧技术后，锅炉管壁的氧化膜形成速度快，省煤器出口ORP平稳控制，给水铁基本控制在1 μg/L以下；

（2）精确控制加氧效果明显，机组在负荷变化过程中，由于精确控制调节的作用，省煤器入

表1 不同减温水流量对主蒸汽溶氧变化量的理论数值

口溶氧能迅速恢复至目标值；

（3）采用精确控制加氧技术机组的省煤器结垢速率为111.9 g/（m2·a），远远小于未加氧机组省煤器结垢速率，有效防止了水冷壁节流孔圈的堵塞。

[1]DL/T 805.4-2004火电厂汽水化学导则第4部份：锅炉给水处理[S].北京：中国电力出版社，2004.

[2]IRMA DEDEKIND，DENIS ASPDEN，KEN J GALT，et al. Oxygenated feedwater treatment at the world′s largest fossil fired power plant-beware of the pitfalls[J].Power Plant Chemistry，2001，3（11）∶32-34.

[3]ALEXANDER Y SUPERFIN，PRABHAT KUMAR SINHA.Alternative Boiler feedwater treatment by using the oxygenated technique[S].

[4]何辉纯.重视水流加速腐蚀（FAC）的危害[C]//第六届全国电厂化学学术研讨会论文集.2000.

[5]DL/T 805.1-2011火电厂汽水化学导则第1部份：直流锅炉给水加氧处理导则[S].北京：中国电力出版社，2011.

（本文编辑：陆莹）

Application of Accurate Control of Oxygenated Feedwater Treatment in 1 000 MW Units

SHI Guozhong，LIU Chunhong
（Zhejiang Energy Group Research and Development，Hangzhou 310003，China）

For handling flow accelerated corrosion of boiler feedwater system，accurate control of oxygenated feedwater is applied in boilers of 1 000 MW units to keep iron content in the feedwater below 1 μg/L.The scaling rate of economizer is 111.9 g/（m2·a），which is far lower than that of economizer without oxygenation. Therefore，blockage in throttle orifice of water wall is prevented and safe and economical operation of units is guaranteed.

1 000 MW；ultra-supercritical units；accurate control；oxygenation；scaling rate

TM621.8

：B

：1007-1881（2014）11-0055-03

2014-09-11

施国忠（1985－），男，浙江湖州人，硕士，从事发电厂化学环保工作。