电站锅炉给水化学工况

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DL/T 805《火电厂 汽水化学导则》第 4 部分：锅炉给水 处理 AVT（R）是给 水加氨和联氨 的处理方式， 通常ORP＜– 200mV
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AVT（O）是给 水只加氨而不 加除氧剂的处 理，通常ORP 在0～+80mV
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超临界机组给水质量标准
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几个国家采用AVT处理的给水质量标准
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为了达到减少锅炉设备在各种条件下的腐蚀和结垢，以及蒸汽 通流部位的积盐的目的，通常对汽水品质进行某些规定，并
向给水和炉水中添加少量的化学药品，维持其在一定工况下
运行。 对于火力发电机组，合理地组织水化学工况是控制机组水汽系 统腐蚀，保证机组安全、经济运行的一项重要工作。
(比如30万千瓦机组一次化学清洗费用大约800万元）
10～20 <5 <10 <2
9.0～9.5
铜铁系统 8.8～9.3 全铁系统 9.0～9.5
10～30
20～60 ≤10 <10 <5
>10 <7 <10 <2
<20 <20 <3
<7 <10 <5
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• 挥发性处理AVT的优点在于炉水的含盐量可 以很低,可保证过热蒸汽的品质, 防止锅炉、 汽机因盐类的存在引起的各种腐蚀, 不存在 磷酸加药处理时可能出现的磷酸盐“隐藏” 现象。 • 但也存在不少缺陷……。
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• AVT（O），NWT，CWT，这三种氧化性水化学方 式一般只在直流炉机组中采用。看来这是由于汽包 炉一般不设置价格较贵的凝结水处理装置，而这类 水化学运行方式为了保证水质纯度必须有凝结水处 理的缘故。在汽包锅炉，如果给水水质能满足一定 要求，采用OT代替AVT(R)也是可行的。 • 德国采用的主要参数范围是：给水中氧浓度的变化 是从 30 ～ 300ug/L ，而 pH 为 7 ～ 9.3 。俄罗斯的 222 台 超临界机组中，172台是按氧化性水化学方式运行的 （50%按NWT，50%按CWT）。 • 氧化性水化学方式的最主要的要求是：给水水质纯 度必须满足电导率为0.1～0.2uS /cm。
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加氧水工况OT的适用
• 加氧水工况最初只能用于全铁系合金的直流炉，后又扩大 到凝汽器和低压加热器是铜合金的直流锅炉（85%），目 前已应用于水质优良的汽包锅炉（5%）。 • 加用气态或加过氧化氢的运行结果几乎没有什么差别，某 些比较实验表明，加过氧化氢比加氧好，从过氧化氢分解 出来的气态氧更具活性，铁被过氧化氢氧化的反应在几秒 中内就可发生，而直接加氧时，氧化反应需几分钟。过氧 化氢在分解时不仅形成氧，还形成OH-，有利于在铁表面形 成保护性磁性氧化膜。 • 但使用气态氧简单、安全，可由压力气瓶提供。加O2时， 氧和钢直接作用生成氧化膜。而加H2O2时，首先是生成络 离子Fe(O2H)2+，目前，加氧水工况普遍使用O2 气瓶（ 15MPa、40L ）。
转换前的准备工作
• 事先对机组情况进行全面的调查 , 调查内容包括 : 机 组系统材料、设计、化学运行情况、锅炉管的结垢 量、化学仪表分析能力等 , 以便根据调查结果做出 必要的调整。 • 热力系统材料的调查 • 热力系统中各个部位所使用的材料情况直接影响着 机组能否转换到加氧处理方式和转换后的运行控制 条件。调查所涉及的部件包括锅炉水系统的“四 管”、汽轮机、高低压加热器等设备部件的材料和 状态以及有关部件阀座的材料和状态，将调查结果 建立档案。
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不同给水处理方式的比较
• • • • • • • • AVT（R） 对于有铜系统的机组，兼顾了抑制铜、铁腐蚀的作用； 对于无铜系统的机组，通过提高给水的pH 值抑制铁腐蚀； 采用AVT（R）时，个别机组在给水和湿蒸汽系统容易发生 FAC,更换材料或改变给水处理方式可以消除或减轻FAC。 AVT（O） 对于无铜系统的机组，采用AVT（O）后通常给水的含铁量会 有所降低，省煤器和水冷壁管的结垢速率相应降低。 OT 采用OT有多方面优点。但是OT 对水质要求严格，对于没有凝 结水精处理设备或凝结水精处理运行不正常的机组，给水的氢 电导率难以达到小于0.15μS/cm 的要求，不宜采用OT。
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―腐蚀创削”(caustic gouging)
Fatigue，疲劳
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给水水化学工况的选择
火电厂的运行实践表明，腐蚀、磨蚀等对设备的可靠性 及运行寿命有巨大的影响，而控制腐蚀、沉积以及其 他炉前部分、锅炉、汽轮机和凝结水管路中引起故障 的因素方面，系统化学（Cycle Chemistry）起到关 键作用。 成功的系统化学必须满足下列两个基本要求： a.使受热的及不受热的锅炉表面上发生的腐蚀都尽 量地小。 b.尽量减少对传热面上固形物的沉积。
实施转换
• 转换工况的条件 • 在确定将机组转化为CWT方式之前，应至少提前一 个月停止联氨的加入。在停加联氨期间，应加强 对给水溶解氧和铁的监测。经验证明，停止加联 氨的时间越长，转换过程所用的时间越短。 • 转换前的水质达到稳定，给水的氢电导率 ≤0.15µs/cm，给水的pH在9.0～9.5的范围。系统 工况具备上述条件后即可实施转换工作。
转换前的汽水品质查定
• 在实施转换前，应对整个系统取样点的水质情况进行全面 的查定并作好记录，以便确定水质条件能否满足转换的条 件，并建立基础数据，用于评定加氧处理效果。 • 在进行给水加氧处理试验期间，使用便携溶解氧测量仪测 定各水汽取样点的溶解氧并与在线溶解氧表相比较; • 使用便携电导率测量仪测定各水汽取样点的电导率或氢电 导率并与在线电导率表相比较； • 在线硅表、钠表、pH表使用常规方法进行校验； • 水汽系统中铁、铜含量用石墨炉+原子吸收分光光度计测 定，水样中阴离子Cl-、SO42-、PO43-和有机酸根HCOO-、 H3CCOO-采用离子色谱仪测定。
加氧系统的设计、安装及调试 • 一般情况下，应选择适宜的氧气储存设备（14.7MPa、 40L 氧气瓶 ) 或其它大容积的储存设备、加氧的控制 设备及氧气的输送管线等。加氧控制设备主要由转 子流量计、流量控制阀（流量不随出口压力的变化 而变化）、减压阀、安全阀、压力表及各个管线的 截止阀、逆止阀等组成。氧气的储存量以满足机组 在高负荷工况下正常运行7天为宜。 • 加氧系统的安装要考虑操作和维修方便的原则。氧 气储存设备应安装在防火和便于更换氧气瓶的地方； 加氧的控制设备应尽量安装在运行人员操作方便的 地方，如化学加药设备附近或汽水化验站。加氧系 统的调试包括系统密封性检查、加氧流量的控制等 内容。
电站锅炉给水化学工况的选择 与转换
马双忱
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给水处理的作用
• 抑制给水系统金属的一般性腐蚀和FAC (流动加速腐蚀, flow-accelerated corrosion，指
在特定的条件下，碳钢在高流速水中发生的快速 腐蚀)；
• 减少随给水带入锅炉的腐蚀产物和其他杂 质； • 防止因减温水引起混合式过热器、再热器 和汽轮机积盐。
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• 1、根据水汽系统的材质来选择给水处理方式。 • 除凝汽器外，水汽系统不含铜合金材料，首选AVT(O) ；如 果有凝结水精处理设备并正常运行，最好通过试验后采用 OT。 • 除凝汽器外，水汽系统含铜合金材料，首选AVT(R) ；也可 通过试验，确认给水的含铜量不超标后采用AVT(O) 。 • 2、根据给水水质选择不同的处理方式 • AVT(R) 、AVT(O) 和OT三种给水处理对水的纯度要求不同， 可根据图来选择给水处理方式。
目前，国内外超高压及以上锅炉采用的给水或炉水处理方式多 种，这些处理方式都有其适用范围、适用条件、优点与不足，
要根据具体情况加以选择
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还原性全挥发处理AVT(R) 全挥发处理(AVT) 氧化性全挥发处理AVT(O)
• 给水 水化学工况
加氧处理（OT)
中性水处理（NWT)
联合水处理（CWT)
汽包锅炉(drum boiler)和直流(once-through)锅炉给水处理 方式
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• 还原性全挥发处理AVT（R）一般用于采用铁铜 混合材质水汽系统的机组。 • 当含铜机组采用 AVT（R）方式运行时，通常加 氨控制给水pH在8.8~9.3，并在给水加热器上游加 入还原剂联氨，使凝结水泵出口处的溶解氧量小 于5ppb,控制水的ORP处于-350~-300mv。 ORP 通常在除氧器入口处的给水中监测（不在省煤器 入口）。
国 别 阳离子电导 μs/cm pH （25℃） N2H4 μg/L O2 μg/L 铁 μg/L 铜 μg/L 前苏联 ≤0.3 日本（JIS） 美国（EPRI） 德国（VGB） 中国（GB） 0.85 <0.2 <0.2 ≤0.2
9.1±0.1
8.5～9.5
铜铁系统 8.8～9.3 全铁系统 9.0～9.6
转换过程及监控
• 加氧点的选择 • 加氧的部位有两个：可根据实际情况选择凝结水精 处理设备出口或给水泵的吸入侧。 • 当机组为无铜系统时（凝汽器管除外），加氧点可 先选择凝结水精处理出口，待低压给水系统转换完 成后加氧点再选择给水泵的吸入侧进行加氧，以完 成高压给水系统及锅炉受热面的转换。也可以在上 述两点同时向系统中加氧。这样可在低压和高压给 水系统中同时进行转换，缩短转换时间。 • 当系统为有铜系统时，即低压加热器为铜合金管时， 应选择给水泵的吸入侧进行加氧。同时，应经过专 门的调整试验，选择适宜的 pH 和氧含量的控制范围。
6给Βιβλιοθήκη 水化学的电化学原理B C A
图1 25℃时Fe-H2O体系
图2 200℃时Fe-H2O体系
7 ; A点附近为AVT处理控制区域; B点附近为NWT处理控制区域 C点附近为CWT处理控制区域。
碳钢在高温条件下的腐蚀倾向图
钝化区
酸腐蚀区
一般锅炉的运行 范围 碱腐蚀区
免蚀区
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• 由前述分析可知，给水处理有AVT（R）、 AVT（O）和OT 三种方式。 鼓励根据机组的 • 材料特性； • 炉型； • 给水纯度； • 运行状况等； 选择合适的给水处理方式，并制订运行控制 规范。
给水加氨系统
为了满足给水联合处理方式下对氨量的要求，需要加 氨设备能够保证给水 pH 在 8.0 ～ 9.5 的范围调节。加 氨量的控制宜采用自动计量装置（一般控制给水的 直接测量电导在0.8～1.2µs/cm的范围内）。 汽水取样系统、检测系统的改进 对机组原有的取样系统进行检查和改进。包括改进和 增加现有取样点及其管路、溶氧表、电导表。高、 低压加热器疏水应加设取样器。只有对取样系统进 行全面的检查和必要的改进，才能为整个转换过程 和转换完成后的正常运行提供必须的监测能力和保 证整个转换过程的顺利进行。
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应用加氧技术的前提
• 系统配置凝结水精处理设备
• 系统中除凝汽器外无铜合金材料的设备
加氧系统
AVT转换为CWT
• CWT必要条件的确定
• 机组的给水处理方式由全挥发处理方式要转换为 加氧处理方式时，应具备以下条件： • 凝结水有100%的精处理装置，且运行正常； • 机组正常运行中给水的氢电导率≤0.15µs/cm； • 化学仪表达到加氧工艺所要求的分析能力； • 加氧装置已安装，并已完成调试； • 必要的准备工作已就绪。
锅炉受热面垢量的检查及锅炉化学清洗的确定
• 通常，当改变水化学工况时应考虑对锅炉进行酸 洗。在实施转换前，应利用检修机会对锅炉各受 热面沉积物量、沉积物状态进行全面的检查，以 确定在转换前是否对其进行酸洗。 • 若系统为全铁系统且没有遭受污染，受热面沉积 物量小于200g/m2的情况下可以暂不进行酸洗。若 系统为有铜系统，为了防止在转换过程中氧化膜 中的氧化铜随蒸汽进入汽轮机高压段沉积，降低 汽轮机的效率。建议在实施CWT转换前应先进行酸 洗，除去热力系统中的铜沉积物。
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根据给水氢电导率选择处理方式
• (1)根据机组的运行状况选择不同的处理方式，如果机组因负 荷需求经常启停，或机组本身不能长期稳定运行，最好选择 AVT(R) 。 • (2) 采用目前的给水处理方式，机组无腐蚀问题，可按此方 式继续运行。 • (3) 如果采用目前的给水处理方式，机组存在腐蚀问题，应 通过图2-18 所示的流程选择其他给水处理方式，选择步骤 如下： • 1）当机组为无铜系统时，应优先选用AVT（O）方式；如 果给水氢电导率小于0.15μS/cm，且精处理系统运行正常， 宜转为OT 方式，否则按原处理方式继续运行； • 2）当机组为有铜系统时，应采用AVT（R）方式，并进行优 化；如果给水氢电导率小于0.15μS/cm，且精处理系统运行 正常，还可以进行加氧试验，确定水汽系统的含铜量合格后 转为OT 方式，否则按原处理方式继续运行。