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锅炉给水加氧技术

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锅炉给水加氧技术

发布日期:2019-03-22 作者:客服 点击:

  锅炉给水加氧技术

  

  我国自八九十年代起,个别电厂开始引起锅炉给水加氧处理技术,一般采用锅炉加氧处理的机组均为超-超临界机组,此类机组采用给水加氧处理可大大提高机组的安全性和经济性。给水采用加氧处理的目的是通过改变给水处理方式,降低锅炉给水的含铁量和抑制炉前系统(特别是锅炉省煤器入口管和高压加热器管的流动加速情况下)腐蚀,达到降低锅炉水冷壁管氧化铁的沉积速率和延长锅炉化学清洗周期的目标。给水加氧处理工艺的核心是氧在水纯度很高的条件下对金属有钝化作用。

  

  给水加氧原理:在全挥发处理(All Volatile Treatment,AVT)工况下,除高温段(300~400℃)的省煤器出口段到水冷壁外,中、低温段(常温~300℃)的凝结水系统、低压加热器和高压加热器入口的金属氧化膜是不够致密的,锅炉热力系统金属表面会生成外层结构疏松的Fe3O4锈层,伴随水流的冲击,给水系统内产生流动加速腐蚀,造成铁的腐蚀产物不断在热负荷高的部位沉积,生成粗糙的波纹状垢层,从而降低了锅炉受热面的传热效率,增加了流体阻力,造成了锅炉的压差不断上升,增大了给水泵的动力消耗。

  

  给水加氧处理(Oxygenated Treatment,OT)是在纯水的条件下,利用一定浓度的氧使碳钢表面形成一层比磁性Fe3O4保护性更好的Fe2O3+磁性Fe3O4保护膜。这样,在给水加氧工况下可使碳钢表面膜具有双层结构,而且Fe2O3的溶解度远比Fe3O4低,所以形成的保护膜更致密、稳定,能经受流动加速腐蚀,从而降低给水的铁浓度。

  

  内蒙锅炉当水中有少量的氧时,在钢的表面上,瞬时进行向内延伸反应:

  

  Fe3O4层呈微孔状(1%~15%孔隙率),和钢本身的晶体结构相似,由于晶体之间有空隙,水仍会从空隙中渗入到钢表面,使钢产生腐蚀,如果不能堵塞这些空隙就没有防蚀效果。加氧工况时,通过不断向金属表面均匀供氧,由Fe3O4微孔通道中扩散出来进入水相的铁被氧化,生成Fe2O3的水合物,沉积在Fe3O4膜上面,堵塞了Fe3O4的空隙,使水无法通过膜,在金属表面形成致密的“双层保护膜”,从而钢的腐蚀得到抑制。

  

内蒙锅炉


  从电化学的角度看,在流动的高纯水中添加适当浓度的氧,可以提高钢的自然腐蚀电位数百毫伏,使金属表面发生极化或使金属的自然腐蚀电位超过钝化电位,金属表面因而生成致密而稳定的氧化性保护膜,从而起到了抑制钢铁腐蚀的作用。

  

  直流锅炉给水加氧处理的条件

  

  (1)凝结水精处理是保证直流锅炉给水品质的重要手段。首先凝结水系统应配备100%全流量精处理设备,运行中应采取措施保证精处理设备有足够的缓冲能力,避免引起水质波动,同时定期检测树脂特性,保证净化效果。

  

  (2)保证给水水质的高纯度性,使给水的氢电导率小于0.15 μS/cm(25℃);否则,应尽快查找异常原因,采取措施以恢复正常水汽品质。另外,给水的pH 值也不能过低或过高。pH 值过低时给水的缓冲能力差,特别是当给水的pH 值小于7.0时,碳钢会遭受强烈的腐蚀;而pH 值过高时,则会使凝结水精处理设备的运行周期缩短。一般给水的pH 值控制在8.0~9.0 之间。

  

  (3)防止凝汽器和凝结水系统漏入部分空气。空气中的二氧化碳会使水的pH 值下降,此时加入氧化剂反而会加速金属的腐蚀。除凝汽器冷凝管外,水汽循环系统中各设备均应为钢制元件。考虑到铜及铜合金在加氧条件下被氧化,加快了铜及铜合金材料的腐蚀,影响进入汽轮机的蒸汽品质,从而造成汽轮机叶片在高温下被金属铜离子点蚀,进而影响机组的安全稳定运行,因此,对于水汽系统有铜加热器的机组,应通过专门试验,在确定加氧后水汽系统中铜的浓度不会增加后,才能采用给水加氧处理工艺。

  

  (4)定期维护选择腐蚀性材料部件。给水加氧后,使用在汽水、疏水管道上含钨、铬、钴合金材料的调节阀易发生选择性腐蚀,造成水质污染或阀门卡涩,需对相关设备加强检测和缩短检修维护周期,确保无缺陷运行,同时也应选用抗氧化性能和抗脱落性能更好的材料。

  

  (5)新机组投运3~6 个月后,待机组运行稳定、水质满足加氧要求时,应尽早考虑实施给水加氧处理的转换;高参数、大容量锅炉系统较为复杂,机组工况急剧变化或低负荷时容易发生个别炉管内介质流动不良,形成闭塞区,给水加氧会加重闭塞区腐蚀,因此,控制较低的加氧量(30~150μg/L)可以有效降低腐蚀。

  

  (6)已经投运数年的机组,应割管检测锅炉系统的结垢情况,锅炉水冷壁管内的结垢量应小于250g/m2,否则,必须在进行锅炉(包括炉前给水系统)的化学清洗后,才可转入给水加氧处理。

  

  (7)过热器和再热器高温氧化层检查。加氧前,检查过热器和再热器高温氧化层厚度,掌握氧化皮剥落的情况,防止剥落的氧化皮堵塞对流受热面管弯头。

  

  (8)在线化学仪表满足加氧处理工艺所要求的检测能力。

  

  (9)加氧工况下除氧器及加热器的排气门应微开或定期开启。机组在进行给水加氧后,除氧器成为混合式加热器,起到水箱的作用,其排气门一般关闭。当凝汽器或凝结水系统不严密,可能造成系统内渗入空气,出现不凝结气体超标和二氧化碳酸性腐蚀的现象。因此,必须根据化验结果适时微开或定期开启除氧器排气门,除去水汽系统中部分不凝结气体和微量二氧化碳,当然这种排放会造成一定程度上的水汽损失。为维持疏水足够的含氧量,高、低压加热器的排汽门开度也应根据实际情况具体确定。

  

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