翟渠尧
国家能源集团宁夏电力公司宁东电厂，宁夏 银川 750408
摘要：目前，为解决给水系统流动加速腐蚀问题，给水加氧处理(OT，OxygenatedTreatment)是普遍采用方式，通过改变水汽接触界面氧化膜的结构形态，使氧化膜更加坚固致密。但传统加氧为手动控制，加氧控制量宽泛，未反应完的氧气进入过热蒸汽，往往会对材质欠佳的过热器产生负面影响，对机组安全运行形成威胁。
关键词：智能控制；精确加氧技术；火电厂；超超临界机组；应用研究
1应用概况
1.1机组概况
某机组为国产1000MW超超临界燃煤机组，配套超超临界变压运行直流锅炉，锅炉采用单炉膛、切向燃烧、一次中间再热、平衡通风、露天、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、Π型布置。锅炉最大连续蒸发量3101t/h，过热蒸汽压力27．56MPa。机组设置凝结水精处理系统，采用2×50%凝结水量的前置过滤器和4×33．3%凝结水量的中压高速混床系统和旁路系统。该机组于2011年6月23日完成168h满负荷试运，机组启动和运行初期均采用全挥发处理;投产后待汽水品质符合加氧要求后，机组于2011年9月20日开始实施给水加氧处理，一个月后，通过智能控制精确加氧技术的开发和应用，实现加氧量的精准控制。
1.2加氧原理
给水系统的AVT工况易导致水流加速腐蚀，在AVT工况下，给水pH一般控制在9．2～9．6，水温在常温到300℃区域，给水介质氧化还原电位(OＲP，Oxidation－ＲeductionPotential)低于0，此时水与碳钢通过电化学反应生成疏松的Fe3O4磁性氧化膜，无法使金属进入钝化区。磁性Fe3O4膜处于活性状态，易受流体的冲刷和迁移，形成了严重的水流加速腐蚀，导致给水铁含量高。
1.3智能控制精确加氧技术
1.3.1智能精确加氧控制策略
智能控制精确加氧技术处理原则是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。加氧控制策略为以给水流量为前馈，省煤器入口溶氧量作为控制目标，根据省煤器入口溶氧量的变化自动调节加氧量，辅助比例—积分—微分控制(PID偏差调节)，对加氧进行微调，保证给水氧量的稳定。
1.3.2智能精确加氧报警保护设置
当给水水质恶化，为防止加氧对系统造成损害，即除氧器入口氢导、除氧器出口氢导和省煤器入口氢导上限高于上限时，发出音频报警，并进行相应保护调节。为了避免过多溶氧进入主蒸汽中，设置分离器出口溶氧和主蒸汽溶氧任一值高于上限时，发出音频报警并自动下调控制器至最低开度，并切换至手动调节状态;当两者溶氧指标恢复正常后，切回自动运行。
2结果与讨论
2.1智能控制精确加氧效果
分析智能控制精确加氧效果。发现负荷总体变化为先连续上升后下降再上升，具体为负荷在165min内经过4阶段从700MW升至1000MW，然后在60min内从1000MW降至600MW，此后30min内又从600MW升至800MW，整个过程中省煤器入口溶氧目标值控制在20μg/L，即使负荷连续变化、持续波动，在智能控制精确加氧程序作用下，省煤器入口溶氧值控制非常稳定，上下变化后均能在30min内回归目标值。
2.2氧化膜转化
基建新机组投运后，在水汽质量合格后尽早实施智能控制精确加氧具有明显优越性，致密的Fe2O3氧化膜转化速度较快，成膜时间短。正式实施给水加氧3天，高压给水系统氧化膜开始形成，此时省煤器出口检测不到溶解氧，省煤器出口OＲP也没有明显变化。15天后省煤器出口OＲP开始明显上升，省煤器段氧化膜开始形成。
2.3给水铁浓度的变化
智能控制精确加氧对给水Fe的控制效果显著，机组AVT和OT工况下Fe浓度的变化如图1所示。AVT工况下，给水Fe浓度普遍偏高，等切换为OT工况后，Fe浓度明显下降，较好的控制在2μg/L以下;随着氧化膜的稳定程度提高，Fe浓度稳定在1μg/L以下。
.png)
图 1 给水铁浓度的变化
2.4主蒸汽铁变化
机组AVT和OT工况下主蒸汽Fe浓度的变化规律与给水Fe浓度变化规律一致。机组运行初期在AVT工况下，主蒸汽Fe浓度数值高、波动大。转至OT工况后，汽水品质逐步提高，主蒸汽Fe浓度明显下降，逐步降至3μg/L以下，随着氧化膜的稳定坚固程度提高，主蒸汽Fe浓度逐步稳定在1μg/L以下。
2.5锅炉压差的变化
直流锅炉运行时，水汽回路中的压差及其上升速度是表征炉管内部清洁程度的重要参数。锅炉定型后，其在某一负荷下的基础压差是确定的，运行中的压差上升速度只与锅炉运行时炉管内部的结垢成分、结垢速率、表面形态等因素有关。
机组投运后额定负荷下各压差变化如图2所示。图中高加压差取给水泵出口压力至省煤器出口压力的变化，锅炉总压差取给水泵出口压力至启动分离器出口压力的变化。由图可知高加系统压差稳定，基本维持在0．77～0．80MPa之间。锅炉总压差在AVT工况运行的两个多月内，从2．35MPa上升到2．89MPa左右，锅炉压差上升较快是采用AVT化学工况超(超)临界机组中的普遍现象。在应用智能控制给水加氧技术后，锅炉总压差呈明显下降趋势，压力差从2．89MPa减小到2．45MPa左右。随着汽水系统铁含量降低，省煤器和水冷壁的结垢速率大大降低，整个锅炉压差显著下降，锅炉热效率提高，给水系统阻力减轻。
.png)
图 2 额定负荷下各压差变化
3结语
采用智能控制精确加氧技术后，火电厂大容量超超临界机组在避免了全挥发处理容易引起的问题，同时具有以下优点:
(1)基建新机组投运后，在水汽质量合格后尽早实施给水加氧具有明显优越性，致密的Fe2O3氧化膜转化速度较快，成膜时间短。
(2)传统AVT工况下，机组运行一段时间后，给水Fe浓度较大，锅炉压差上升明显;采用OT工况运行后，Fe浓度明显下降，锅炉压差下降显著。
(3)采用智能自动加氧控制技术，以给水流量为前馈辅助PID偏差调节，对给水进行微量加氧，调节品质精确，能根据机组负荷变化及时有效调整加氧量，平稳控制给水溶氧量;同时辅以报警和保护命令，保持机组安全经济运行。
精确加氧控制技术的应用，减小了超超临界机组给水铁浓度，降低了给水系统阻力，降低了锅炉压差，减轻了省煤器管内铁垢的沉积，最终解决了给水系统流动加速腐蚀造成的问题，确保了超超临界机组的安全性和经济性。
参考文献:
［1］DL/T805．1－2011，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］．
［2］游喆，祝青，黄兴德．给水化学工况优化技术在超临界机组的应用［J］，华东电力，2010，38(8):1255－1258．