西安热工院给水加氧调试(加氧技术)

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炉前系统发生流动加速腐蚀，腐蚀产物迁移、再沉 积，带来一系列结垢问题： 温度大于220℃时开始出现氧化铁沉积，温度越 高，pH值越大，沉积越严重。（末级高加、省煤器、 水冷壁）
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流动加速腐蚀带来的危害

FAC腐蚀造成锅炉给水铁含量高，腐蚀产物迁移、再沉 积，带来一系列结垢问题。 温度大于220℃左右时开始出现氧化铁沉积，温度越 高，pH值越大，沉积越严重。（末级高加、省煤器、水 冷壁、汽轮机叶片）

2） 超临界参数过热蒸汽对盐类的携带能力强（特别是
氯化钠、硅等），给水中微量盐类进入锅炉后，都 会被过热蒸汽溶解携带进入汽轮机，蒸汽做功后， 压力降低其溶解盐类则沉积在汽轮机中、低压缸， 尤其是低压缸相变区。汽轮机停机后，湿份进入形 成氯化钠溶液引起叶片腐蚀。
TPRI 图、主要蒸汽杂质经过超临界机组汽轮机时的溶解度
给水中氯化钠几乎全部溶解超临界过热蒸汽中；GB/T121452008超临界蒸汽钠标准值小于3 μg/kg ，期望值小于1 μg/kg 。为防 止超临界机组汽轮机积盐，蒸汽中钠和Cl含量应低于1μg/kg 。
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解决超临界机组循环水化学问题的技术途径
给水加氧处理
OT；
能有效解决上述AVT工况下超（超）机组 普遍存在一系列循环水化学问题，是超（超） 临界机组给水处理工况的最佳优化方式。
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3、锅炉补给水控制
锅炉补给水—补充机组正常运行时的水汽损失（如取样、 排污等）。 补给水控制指标，是指原水经补给水系统处理后出水应控 制的指标，主要为二氧化硅及电导率两项。严格控制这两 项水质指标，对保证电厂整个水汽循环系统的水汽品质， 减少锅炉及汽轮机的结垢、积盐与腐蚀有着直接的影响。 选择二氧化硅作为补给水质量控制指标的原因：采用离子 交换树脂去除水中的离子时，以SiO32-最难除去。因而只 要SiO32-含量达到标准要求，其他阴离子在水中则更少， 不至于对水质产生什么影响。 电导率指标：指水中离子导电能力的大小，通常反映了水 中含盐量的多少。对同一种水，电导率越大，含盐量就越 多，水质就越差；反之，则水质就越好。


垢→影响传热→导致垢下腐蚀 、爆管。 （腐蚀产物是影 响现代高参数锅炉安全运行最主要的杂质）
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5、超临界机组常见循环水化学问题（1）
热力系统系统普遍存在流动加速腐蚀(FAC)问题， 严重时可造成设备腐蚀减薄最终导致泄漏事故。

流动加速腐蚀FAC：是指高速流动纯水中，金属氧化膜 发生溶解而产生的腐蚀现象；与流体形态（湍流）、流速、
120℃～ 200℃汽液两相流中 （疏水系统、抽气管路），FAC腐蚀较严重。
抽气管路的FAC
疏水管路的FAC
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电厂水汽系统中发生FAC的部位
省煤器入口管 进入省煤器入口联箱的管段 高压加热器的管板和管段 锅炉给水泵周围的管wk.baidu.com 除氧器壳体 低压加热器的管板和管段 加热器疏水管段
低压加热器壳体
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子杂质含量的综合体现（常见的有Cl-、二氧化碳、有机 酸等）。 其危害在于破坏金属氧化膜，加速腐蚀。
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4、炉内水质监督项目(2)

（5）氯、钠离子。水汽中最常见，对水汽系统的腐蚀、 汽轮机积盐影响最大。（凝汽器泄漏、精处理混床排代泄 漏） （6）二氧化硅。蒸汽携带能力强，可产生汽轮机积盐。 （补给水胶体硅，能穿透精处理系统） （7）腐蚀产物铁、铜。表征热力设备腐蚀情况，产生结
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1、给水加氧的原理
腐蚀性阴离子如Cl-、SO42-等
1）氧的两重性
去极化剂—强化阴离子的腐蚀作用 钝化剂—形成和修复保护性氧化膜
取决于水的 纯度
在纯水条件下，一般要求 KH<0.15us/cm
水中的杂质特别是氯离子由于络合作用而影响正常磁性氧化 铁保护膜的生成，从而加速腐蚀，反应如下： 2Fe 2+ +H2O +1/2O2 +8Cl- ——2[FeCl4]- +2OH-
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1、给水加氧原理
在流动纯水条件下，加入适量的氧使碳钢表面形 成一层均匀致密的保护膜，取代还原性工况下形成 的疏松、多孔性磁性四氧化三铁氧化膜，降低金属 腐蚀速率，达到抑制流动加速腐蚀的效果。

加氧原理图
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两种工况下，氧化膜结构与形态对比
AVT工况下，氧化层晶粒为 典型Fe3O4晶粒，较粗大、有明 显切面，晶粒粒径在8~10µ m， 对流体阻力较大。
末级高加管口沉积
某600MW超临界机组省煤 某超临界机组水冷壁 器沉积速率260g/(m2.a) 管沉积速率200g/(m2.a)
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流动加速腐蚀带来的危害

氧化铁沉积造成锅炉受热面结垢速率普遍偏高，影响锅炉 换热效率，锅炉酸洗周期短，超临界机组一般在1～4年。 氧化铁沉积造成水冷壁节流孔频繁堵塞爆管以及高加疏水 调阀、减温水调阀堵塞问题。（在有缩孔变径部位，例如节流
大、疏松垢层，对管壁金属温度和压力降产生显著影响。
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流动加速腐蚀带来的危害
腐蚀产物在汽轮机高压缸叶片沉积，降低汽轮机效率。
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超（超）临界机组有关循环水化学问题（2）
AVT工况下，化学加氨量较大，凝结水精处理混床运行周期 短。（AVT工况下周期制水量8万吨左右、频繁再生、酸碱耗高、自用水耗
材质和介质条件(温度、pH、溶解氧) 等有关。

给水采用传统还原性全挥发处理（AVT(R)工况）时，炉 前给水系统、疏水系统容易发生流动流动加速腐蚀。
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典型流动加速腐蚀
FAC一般发生在120～220℃给水温度范围内 （除氧器、高加水侧、给水管路等）；
某机组高加盘式换热管FAC
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典型流动加速腐蚀

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2、超临界机组水质控制的目的与手段
防止设备腐蚀（热力系统） ⑴pH值（给水加氨） ⑵氢电导率（补给水处理、凝结水精处理） ⑶溶解氧（热力和化学除氧、给水加氧） 防止锅炉受热面结垢 降低锅炉给水中腐蚀产物Fe的生成与迁移 防止蒸汽系统、汽轮机积盐与腐蚀 ⑴SiO2 、Na 、Cl；（补给水处理、凝结水精处理） ⑵腐蚀产物Fe （给水优化处理，降低Fe迁移）
铁含量(μg/kg)
除入
除出
省入
图1、#3机组不同处理方式水汽系统铁含量
高加疏水 再热蒸汽 取样部位
福建可门3号机组数据
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2、加氧处理的典型效果
滤膜法测给水腐蚀产物含量对比
A厂600MW机组给水 AVT(O)工况
A厂 3、4号机组给水OT
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2、加氧处理的典型效果
有效解决水冷壁节流孔氧化铁沉积、减温水调节阀及
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超临界机组给水加氧处理
胡振华 西安热工研究院有限公司
二○一三年十一月
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一、前 言
超临界、超超临界火电机组发电效率较高，具
有显著的节能和改善环境的效果，是目前我国 火力发电的主力机型。 从目前投运的超（超）临界机组停机检查结果 来看，由于水汽品质控制不当，锅炉受热面结 垢速率高、汽轮机积盐和腐蚀问题在大多数超 （超）临界机组中普遍存在，已经危害到机组 的安全经济运行。
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1、超临界水的物理化学特性
水的临界压力是22.1MPa，临界温度是 347.15℃；在 这个压力和温度时，水和蒸汽的密度是相同的，叫 做水的临界点。 超临界水与普通水在性质上有很大的差异。包括： 水的密度、介电常数、粘性、热容、离子积以及许 多物质在水中溶解性等在超临界态时都表现得很特 殊，因而对发电机组设备的腐蚀与结垢产生影响 。

OT工况下，氧化层为细小和 致密的Fe2O3晶粒，平均晶粒直 径2~3µ m，有助于改善表面流态 ，降低系统阻力 。

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2、加氧处理的典型效果
有效抑制了热力系统流动加速腐蚀
10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 主蒸汽 凝结水 精出
AVT(O)处理 pH:9.3~9.5 OT转化过程 pH:9.3~9.5 OT处理pH:8.5~9.0
孔、调节阀、滤网等，磁性氧化铁会发生聚积。）
水冷壁节流孔堵塞
高加疏水调门结垢堵塞
给水泵滤网结垢堵塞
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流动加速腐蚀带来的危害

结垢造成锅炉压差上升、受热面换热效率下降，制约发电 机组运行的经济性 。(受表面形态、垢量大小、垢样成份的 影响）
腐蚀产物四氧化三铁进入水冷壁沉积后会形成波纹状垢或晶粒粗
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4、炉内水质监督项目(1)
（1）pH值：用于提高金属表面氧化膜稳定性、防止腐蚀。


（2）溶氧 ：影响金属腐蚀的重要因素—氧腐蚀或钝化。
（3）电导率：电导率是反映水中含盐量高低的指标。在 超临界机组水汽中，通常反映氨含量，可用来间接控制pH 值: pH=8.57+lgSC

（4）氢电导率：表征水质纯度的重要指标，是水中阴离
高、废液排放等）
超临界机组普遍存在汽轮机高、中压缸积盐和低压缸腐蚀问 题。
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汽轮机沉积与腐蚀的原因
1）水汽纯度差是导致汽轮机沉积、腐蚀的根本原因。
AVT工况下，pH值控制较高，精处理混床出水杂质（氯 离子和钠离子）的平衡泄漏量也较高。 凝结水精处理铵型运行漏氯离子和钠离子。 凝汽器泄漏（海水），而没有严格控制精处理运行出水水 质。
疏水调节阀结垢堵塞问题。
加氧后 加氧前 浙江某1000MW机组水冷壁节流孔
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2、加氧处理的典型效果
有利于提高机组水汽水汽品质，汽轮机叶片的积盐、
腐蚀问题得到有效控制
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2、加氧处理的典型效果
由于给水加氨量减少一半，精处理混床氢型运行周期
将延长一倍，并降低混床的平衡泄漏量。
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