王和应
广东大唐国际雷州发电有限责任公司 广东雷州 524255
摘要：加氧处理是超（超）临界机组优选的化学水工况。文章介绍了大唐雷州电厂全保护加氧处理的实施过程和取得结果，结果表明：全保护加氧可以有效抑制给水系统及高加疏水系统的流动加速腐蚀，加氧处理工况下，控制给水pH值在8.9~9.1，除氧器入口、给水、高加疏水铁含量平均值均在1μg/L以下；全保护加氧给水实施精确低氧处理，使给水系统满足防腐钝化要求，同时控制蒸汽基本无氧，能有效规避蒸汽带氧可能促进氧化皮剥落的风险，全保护加氧可以大幅延长精处理混床氢型运行周期，取得显著的经济效益。
关键词：全保护加氧；超超临界机组；流动加速腐蚀；凝结水精处理
1、前言
超超临界机组具有高参数、大容量，杂质沉积速率快等特点。因此，对水汽品质和水化学工况的要求很高。给水采用只加氨的AVT(O)全挥发性处理工艺，由于热力设备及管道金属表面形成的Fe3O4氧化膜疏松、溶解度高、保护性差[1-4]，尤其在水流发生急剧变化位置，流动加速腐蚀严重的地方金属表面几乎没有氧化膜，不能满足保护金属基体的要求。
为了抑制给水系统、高加疏水系统的流动加速腐蚀，延长精处理运行周期，降低锅炉沉积速率，延长锅炉酸洗周期，提高机组运行的安全性、经济性，广东大唐国际雷州发电有限责任公司（以下简称大唐雷州电厂）决定对2号机组实施全保护加氧处理。
大唐雷州电厂采用全保护加氧处理工艺和设备，通过向给水中加入低浓度溶解氧满足给水系统防腐钝化要求，维持蒸汽中基本无氧，避免蒸汽中较高浓度氧可能促进蒸汽系统氧化皮剥落的风险[5]，同时向高加汽侧单独加氧以解决高加疏水系统的流动加速腐蚀问题，实现水汽系统热力设备的全面保护。
2、加氧系统改造前、后概述
2.1加氧改造前概述
大唐雷州电厂2台1000MW二次再热机组分别于2019年12月7日和2020年1月6日完成168小时试运行。加氧改造前机组采用只加氨的AVT(O)全挥发性处理工艺，运行一年存在以下问题：
（1）凝结水pH控制在9.35-9.40左右，精处理高速混床平均运行周期约8万m3，高速混床运行周期短，树脂再生频繁，存在再生不及时现象，影响水汽品质；
（2）树脂再生频繁，树脂损失较快，且酸碱耗量大；
（3）树脂再生产生废水量大；
（4）高加疏水系统存在流动加速腐蚀，高加疏水调阀卡涩。
2.2加氧改造后概述
鉴于机组全挥发处理存在的问题，经过广泛的调研和技术论证，大唐雷州电厂最终决定采用西安热工院研发的三点全保护加氧工艺及设备。即在凝结水精处理后、除氧器下降管及高加疏水侧三个加氧点进行加氧。大唐雷州电厂2台机组分别有10台高加，高加疏水有两个加氧点安装在1A高加的1段抽汽管道压力表管路和1B高加的1段抽汽管道压力表管路上，在压力表管路一次门后，加装三通并焊接两道手动截止阀，无需从抽气管道上重新开孔。大唐雷州电厂2号机组全保护加氧工艺流程图如下图1所示：
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全保护加氧工艺，通过向凝结水、给水、高加疏水同时加氧，能够兼顾所有水系统流动加速腐蚀的防治，取得全面的加氧处理效果。同时，全保护加氧给水实施低氧处理，控制省煤器入口给水加氧浓度为10μg/L~30μg/L。低浓度氧经过省煤器、水冷壁大面积管段消耗殆尽，加氧前后蒸汽溶解氧浓度基本没有变化，不存在促进蒸汽系统氧化皮集中脱落的风险。
全保护加氧设备可实现加氧自动调节，在负荷波动较大的情况下，加氧控制精度可达±2μg/L。加氧介质为空气，不使用高压氧气瓶，减少高压氧气瓶在使用、更换、搬运及储存过程中的安全隐患，设备能够实现自动制气、自动加氧，实现真正意义上的加氧无人值守。
3、加氧处理效果
3.1抑制流动加速腐蚀
加氧处理（OT）通过向弱碱性水中加入氧气，促使金属表面生成致密的保护性氧化膜。加氧转换平衡后，在较低的pH值条件下，给水及高加疏水铁含量可稳定在较低水平，这是全保护加氧处理最具代表性的特点，有利于降低锅炉受热面的结垢速率以及抑制高加疏水调阀频繁堵塞等。2号机组OT处理工况下，控制给水pH值在8.9~9.1，除氧器入口、给水、高加疏水铁含量平均值均在1μg/L以下。2号机组不同化学水工况下水汽系统铁含量对比如图1所示。
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3.2延长精处理运行周期
加氧转化后，给水及高加疏水系统的Fe2O3+Fe3O4双层氧化膜主要依靠水中溶解氧维持，因此，可将水汽系统的pH值适当降低。与AVT(O)工况相比，加氧处理后给水pH值由加氧前平均9.35降低至加氧后平均9.0，对应的氨含量平均值由原来851μg/L降至266μg/L，氨的加入量减少了约73.6%，凝结水精处理混床周期制水量增加至原来的3.2倍，高速混床运行周期从加氧前的8万m3增加到25万m3，精处理混床运行周期大幅延长。
3.3实现全面保护
全保护加氧处理工况下，向给水系统中加入较低浓度溶解氧，满足给水系统防腐钝化要求，控制蒸汽基本无氧，能有效规避蒸汽中氧可能促进氧化皮剥落风险，2号机组加氧转化完成后给水、主蒸汽溶解氧含量随给水流量变化曲线如图3所示。通过向高加疏水单独加氧，解决高加疏水系统防腐问题，从而实现水汽系统热力设备的全面保护。
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4、加氧处理经济效益分析
4.1直接经济效益
与AVT（O）工况相比，实施加氧处理后，2号机组1年节约的氨水、再生用酸、碱、除盐水及化学清洗费用约为84.34万元人民币，具体核算结果见表1。如算上再生时的电费、压缩空气费用、人力成本、再生树脂损失以及再生废液处理成本等，节约的费用将更多，由此可见，实施加氧处理后，其产生的经济效益非常显著。
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4.2 间接经济效益
实施全保护加氧处理后可取的以下间接经济效益：1）降低给水系统锅炉压差上升速率，降低了给水泵能耗，提高发电效率；2）有效减少锅炉受热面结垢速率，提高锅炉效率；3）避免了高加疏水调门堵塞导致高加退出运行而引起的机组热经济性降低；4）减小了汽轮机叶片结垢速率及冲蚀，减缓了汽轮机效率降低，提高了机组运行经济性；5）避免了过热器、再热器爆管导致的非计划停机，减少了检修费用。
5、结论
1）全保护加氧可以有效抑制给水系统及高加疏水系统的流动加速腐蚀，OT处理工况下，控制给水pH值在8.9~9.1，除氧器入口、给水、高加疏水铁含量平均值均在1μg/L以下。
2）在机组负荷变动较大的情况下，全保护加氧仍能实施精确低氧处理，使给水系统满足防腐钝化要求，同时控制蒸汽基本无氧，能有效规避蒸汽带氧可能促进氧化皮剥落的风险。
3）全保护加氧可以大幅延长精处理混床氢型运行周期，取得显著的直接经济效益和间接经济效益。
参考文献
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