一种燃煤机组锅炉高压给水微氧精准控制方法及装置

摘要

本发明公开一种燃煤机组锅炉高压给水微氧精准控制方法：在加氧之前，停加联氨，关闭除氧器排汽门，控制热力系统氢导值小于0.15μs/cm，转化前期控制除氧器出口溶氧量范围为30－50μg/L；转化中期控制除氧器出口溶氧量范围为10－30μg/L；转化后期控制省煤器入口溶氧量范围为10－20μg/L。当省煤器入口溶氧表示数小于除氧器出口溶氧表示数的60％时，计为转化前期；当省煤器入口溶氧表示数为除氧器出口溶氧表示数的60－70％时，计为转化中期；当省煤器入口溶氧表示数大于除氧器出口溶氧表示数的70％时，计为转化后期。该方法可降低燃煤机组热力系统金属材质腐蚀和积盐速率；降低过热器、再热器爆管风险。

权利要求

1.一种燃煤机组锅炉高压给水微氧精准控制方法，其特征在于，在给水加氧之前，停加联氨，关闭除氧器排汽门，控制热力系统氢导值小于0.15μs/cm，其中，转化前期控制除氧器出口溶氧量范围为30－50μg/L；转化中期控制除氧器出口溶氧量范围为10－30μg/L；转化后期控制省煤器入口溶氧量范围为10－20μg/L；当省煤器入口溶氧表示数小于除氧器出口溶氧表示数的60％时，计为转化前期；当省煤器入口溶氧表示数为除氧器出口溶氧表示数的60－70％时，计为转化中期；当省煤器入口溶氧表示数大于除氧器出口溶氧表示数的70％时，计为转化后期。

说明书

一种燃煤机组锅炉高压给水微氧精准控制方法及装置

技术领域

[0001] 本发明属于燃煤机组锅炉给水处理技术领域，具体涉及一种燃煤机组锅炉高压给水微氧精准控制方法及装置。

背景技术

[0002] 水汽作为火电机组热力设备的循环工作介质，起到了实现机组能量转换的重要作用。水汽品质和给水处理方式对热力设备的腐蚀防护、运行寿命及安全经济运行意义重大。为降低燃煤机组锅炉热力系统金属材质腐蚀速率和热力设备结垢、积盐速率，避免流动加速腐蚀（Flow Accelerated Corrosion，简称FAC），提高机组运行的安全经济性，应根据机组热力系统的金属材质、给水水质和特点等条件选择合适的处理方式。

[0003] DL/T 805.4-2004《火电厂汽水化学导则第4部分：锅炉给水处理》给出了锅炉给水处理的三种方式，分别为：

[0004] 1）还原性全挥发处理[AVT(R)]：锅炉凝结水、给水加氨和除氧剂的还原性处理方式。AVT(R)处理方式适合于水质条件较差时的基建期阶段。在还原性条件下，热力系统金属表面形成了双层Fe3O4氧化膜，由致密的Fe3O4内伸层和多孔、疏松的Fe3O4外延层构成，不耐冲击，给水系统局部容易发生FAC，沉积物冲至下游省煤器、水冷壁等处。随着机组水质条件的好转，AVT(R)处理方式对热力系统的腐蚀防护效果较差，普遍存在热力系统沉积率高、积盐率高等问题。

[0005] 2）氧化性全挥发处理[AVT(O)]：锅炉凝结水、给水只加氨的处理方式，属于氧化性处理方法。但在实际应用中，往往受制于机组自身溶氧量不足等条件限制，导致实施效果不佳。

[0006] 3）加氧处理（OT）：锅炉凝结水、给水加氧的处理方式。OT的基本原理是全系统加氧，包括水冷壁、蒸汽和疏水系统。标准DL/T 805.1-2011《火电厂汽水化学导则第1部分：锅炉给水加氧处理导则》中对溶解氧范围的规定宽泛，要求控制高压给水溶解氧在30－
150μg/L，控制主蒸汽溶解氧＞10μg/L。实际操作中，可能会加速过热器、再热器氧化皮生长、剥落，增加爆管风险。目前采用加氧处理工艺的直流炉，确实有过热器、再热器氧化皮脱落、机组爆管情况的存在。

[0007] 如图1所述，锅炉给水分为低压给水和高压给水。从凝结水泵1、精处理混床2、低压加热器3至除氧器4的给水称为低压给水，从给水泵5、高压加热器6至省煤器7的给水称为高压给水。无论采用哪种给水处理方式，水和蒸汽对热力系统的金属材料都会有腐蚀作用。实践表明，采用还原性处理方式，超（超）临界机组的高压给水段在高温、高压条件下，是产生FAC的主要部位之一。疏松的铁氧化物腐蚀产物迁移至省煤器、水冷壁等后续系统，随蒸汽沉积至汽轮机叶片，造成热力系统高沉积率和高积盐率。给水氧化性处理方式通过加入氧化剂（一般是氧气）使热力系统金属沉积层表面转化成为稳定的Fe2O3，同时堵塞Fe3O4膜层微孔，使防护层更加致密，可以有效防范FAC的发生，具有良好的腐蚀防护效果，是目前火力发电厂超（超）临界燃煤机组锅炉给水处理方式的发展趋势。但同时氧化性处理方式也存在一定的弊端：蒸汽中过高的溶解氧对加速过热器、再热器氧化皮的生长、剥落确有影响。

[0008] 发电企业一方面要追求热力系统良好的腐蚀防护效果，提高机组运行的经济性和安全性；另一方面要降低由于过热器、再热器氧化皮生长、剥落造成的爆管风险，因此，亟待寻找安全有效的高压给水微氧精准控制方法和装置。

发明内容

[0009] 本发明目的在于提供一种燃煤机组锅炉高压给水微氧精准控制方法及装置，其能降低火力发电厂燃煤机组热力系统腐蚀速率和积盐速率；避免由于过量溶氧进入蒸汽，过热器、再热器氧化皮生长加速、剥落造成的爆管问题。

[0010] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0011] 一种燃煤机组锅炉高压给水微氧精准控制方法，具体为：在给水加氧之前，停加联氨，关闭除氧器排汽门，控制热力系统氢导值小于0.15μs/cm，其中，转化前期控制除氧器出口溶氧量范围为30－50μg/L；转化中期控制除氧器出口溶氧量范围为10－30μg/L；转化后期控制省煤器入口溶氧量范围为10－20μg/L。当省煤器入口溶氧表示数小于除氧器出口溶氧表示数的60％时，计为转化前期；当省煤器入口溶氧表示数为除氧器出口溶氧表示数的60－70％时，计为转化中期；当省煤器入口溶氧表示数大于除氧器出口溶氧表示数的70％时，计为转化后期。加氧点可选在除氧器出口在线溶氧表之前。

[0012] 本发明所述高压给水微氧控制方法，在除氧器下降管的汽动给水泵入口前加入溶解氧，具体位置在除氧器出口溶氧表取样点之前。在不同的转化阶段，通过监测除氧器出口溶解氧和省煤器入口溶解氧数值，控制给水加氧量。在加氧之前，停加联氨，关闭除氧器排汽门，控制热力系统氢导值小于0.15μs/cm，确保精处理氢型运行，凝汽器严密性良好，溶解氧在线仪表示数准确，即可实施给水加氧处理。

[0013] 本发明所述高压给水微氧控制方法，在转化前期，控制除氧器出口溶氧量范围在30－50μg/L之间，用以重点氧化除氧器出口至省煤器入口的高压给水段（高压加热器），将金属沉积层表面疏松的Fe3O4氧化为致密的Fe2O3，形成致密防护层，此时耗氧量较大，省煤器入口溶氧基本无变化。在转化中期，随着高压给水段金属表面致密Fe2O3的不断形成，消耗氧量逐渐减少，此时省煤器入口溶氧量呈现明显的上升趋势。因此，适当降低加氧量，继续控制除氧器出口溶氧量范围在10－30μg/L之间。当省煤器入口溶氧表示数大于除氧器出口溶氧表示数的70％时，进入转化后期。此时，高压给水段金属表面致密Fe2O3基本形成，只需维持整个系统铁氧化物的局部修复和氧化环境，消耗氧气量减少，控制省煤器入口溶氧量在10－20μg/L。

[0014] 一种燃煤机组锅炉高压给水微氧精准控制装置，其包括顺次连接的氧气瓶组、第一减压阀和第二减压阀，所述第一减压阀和第二减压阀之间的管路由并联的2－6个加氧支路组成；所述加氧支路上设有阀门和流量计；所述加氧支路为直径1mm的不锈钢管；第二减压阀连接给水加氧点。

[0015] 本发明所述给水加氧精确控制装置，将原来由标准DL/T 805.1-2011中规定的内径为5－7mm的氧气输送管路，更换为采用2－6个并联的加氧支路来控制氧气输送并将其送至水加氧点，加氧支路采用有效直径为1mm的不锈钢管，每个支管承压均大于2MPa。这样，可以达到有效、精准地控制给水加氧量的目的，以实现高压给水系统铁氧化物的充分转化、加入氧气在锅炉省煤器和水冷壁即消耗殆尽，不进入蒸汽系统，降低了沉积率以及过热器、再热器氧化皮生长加速、剥落和爆管的风险。

[0016] 与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

[0017] 1）本发明给水加氧方法通过有效、精准控制高压给水系统微量溶解氧，使溶解氧在省煤器或水冷壁阶段消耗殆尽，不进入蒸汽系统，既解决了高压给水系统的FAC问题，降低了热力系统沉积率和积盐率，又避免了氧化皮生产过快、剥落、局部堵塞、爆管的问题。

[0018] 2）本发明给水加氧方法提出了转化过程的三个阶段，并明确了三个阶段的溶氧控制指标和转化过程节点，操作方便、风险小。

[0019] 3）本发明微氧控制装置通过设计并联的小流量支路这种简单的物理方式来控制加氧量，有效避免了由于人为误操作等原因导致过量氧气进入蒸汽。

附图说明

[0020] 图1为现有燃煤机组锅炉高压给水系统的示意简图；图中1为凝结水泵；2为精处理混床；3为低压加热器（分别包括#8、#7、#6、#5低压加热器）；4为除氧器；5为给水泵；6为高压加热器（分别包括#3、#2、#1高压加热器）；7为省煤器；

[0021] 图2为本发明所述高压给水微氧精准控制装置结构示意图；图中8为氧气瓶组；9为第一减压阀；10为阀门；11为流量计；12为第二减压阀。

具体实施方式

[0022] 现结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此。

[0023] 实施例1

[0024] 如图2所示，一种燃煤机组锅炉高压给水微氧精准控制装置，其包括顺次连接的氧气瓶组8、第一减压阀9和第二减压阀12，所述第一减压阀9和第二减压阀12之间的管路由并联的5个加氧支路组成；所述加氧支路上设有阀门10和流量计11；所述加氧支路为有效直径为1mm的不锈钢管。第二减压阀12连接给水加氧点。所述氧气瓶组8为若干个氧气瓶。

[0025] 一种燃煤机组锅炉高压给水微氧精准控制方法，具体为：在给水加氧之前，停加联氨，关闭除氧器排汽门，控制热力系统氢导值小于0.15μs/cm，其中，转化前期控制除氧器出口溶氧量范围为30－40μg/L；转化中期控制除氧器出口溶氧量范围为15－30μg/L；转化后期控制省煤器入口溶氧量范围为10－15μg/L；当省煤器入口溶氧表示数小于除氧器出口溶氧表示数的70％时，计为转化前期；当省煤器入口溶氧表示数为除氧器出口溶氧表示数的70％时，计为转化中期；当省煤器入口溶氧表示数大于除氧器出口溶氧表示数的
70％时，计为转化后期。

[0026] 应用实例

[0027] 以河南某600MW机组为例，该电厂自基建期起，给水采用AVT(R)处理方式。运行三年，给水泵压力增加约1.6MPa。机组大修检查，发现水冷壁、省煤器、汽轮机叶片沉积率较高。为降低沉积率，提高机组运行的安全性和经济性，在对机组实施化学清洗后，该机组给水实施加氧处理。

[0028] 实施条件：（1）该机组凝汽器严密性良好，凝结水溶解氧约5－8μg/L；（2）热力系统氢导值在0.06－0.07μs/cm；（3）精处理氢型运行；（4）对凝结水、除氧器入口、除氧器出口、省煤器入口、主蒸汽的化学在线溶氧表进行校准；（5）停加联氨，关闭除氧器排汽门。

[0029] 实施过程如下：

[0030] 加氧位置：在除氧器出口在线溶氧表取样点之前。转化初期，除氧器出口溶氧量控制范围为30－40μg/L；转化中期，省煤器入口溶氧量呈现出明显的上升趋势。继续维持除氧器出口溶氧量15－30μg/L的范围。当省煤器入口溶氧表示数为除氧器出口溶氧表示数的70％后。进入转化后期，调整高压给水的加氧量，控制省煤器入口溶氧量为10－15μg/L。

[0031] 在实施过程中，监测省煤器入口铁的变化情况和主蒸汽溶解氧的变化。

[0032] 实施效果：

[0033] 1）省煤器入口铁含量。

[0034] 转化期间，对该机组水汽运行参数的连续跟踪分析和给水含铁量连续高频次的测定；结果显示，铁已经基本稳定在标准GB/T 12145-2008中要求的期望值3 μg/L以下，小于3μg/L的数据比例占据75％。

[0035] 2）割管情况。

[0036] 根据一年后机组管样检查结果，省煤器表面呈棕红色，是典型的Fe2O3表面颜色，垢层致密，无分层，和AVT（R）处理方式下的省煤器管样表面沉积物明显分为两层形成鲜明的对比。

[0037] 机组水冷壁、省煤器结垢评价由三类降低至一类。

[0038] 3）给水泵压力变化情况。

[0039] 在相同参数条件下，运行2年时间，给水泵压力变化为0.25MPa，热力系统阻力增加较缓慢。

[0040] 4）主蒸汽溶氧变化情况。

[0041] 长期跟踪主蒸汽化学在线溶氧表的示数，发现其未有较大波动。

[0042] 从上述各情况来看：采用本发明高压给水氧化处理方法的实施效果良好，机组沉积物降低，蒸汽溶氧无明显变化。