專利名稱：直接空冷汽包爐機(jī)組給水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐給水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種直接空冷汽包爐機(jī)組給水處理方法。
背景技術(shù)：
目前大型火力發(fā)電機(jī)組常用的冷卻方式分為循環(huán)水冷和直接空冷機(jī)組。由于直接空冷機(jī)組能夠大大節(jié)約用水量，且選址不受水源制約，所以適宜在缺水地區(qū)推廣，除節(jié)水之外，在投資、運(yùn)行、維護(hù)等方面均優(yōu)于循環(huán)水冷機(jī)組。眾所周知，直接空冷汽包爐機(jī)組在實(shí)際運(yùn)用中有其化學(xué)方面的明顯特點(diǎn)1、凝結(jié)水含鹽量低且穩(wěn)定采用空氣冷卻，不存在常規(guī)水冷式機(jī)組凝汽器泄漏，污染凝結(jié)水的問(wèn)題，雖然其凝結(jié)水含鹽量明顯低于常規(guī)水冷機(jī)組，但凝結(jié)水溶解氧卻明顯高于常規(guī)水冷機(jī)組；2、凝結(jié)水溫度高由于空冷機(jī)組的背壓比水冷機(jī)組高，所以空冷機(jī)組凝結(jié)水溫度比水冷機(jī)組要高，空冷機(jī)組年平均背壓高于濕冷系統(tǒng)，造成凝結(jié)水水溫較高，而且工況受外界氣象影響變化較大，夏季凝結(jié)水溫度最高可達(dá)80℃，凝結(jié)水精處理設(shè)備運(yùn)行受到影響。3、直接空冷系統(tǒng)為全鐵無(wú)銅系統(tǒng)、有凝結(jié)水精處理裝置兩個(gè)必備條件，水質(zhì)可以保證，爐內(nèi)水處理比較適合堿性氧化性工況。目前全球直接空冷機(jī)組數(shù)量激增，約占到全部空冷機(jī)組裝機(jī)容量的42％，但是國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)爐內(nèi)水化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為此進(jìn)行直接空冷汽包爐機(jī)組爐內(nèi)水處理技術(shù)的研究與應(yīng)用，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
目前我國(guó)北方缺水地區(qū)新建大型火力發(fā)電廠通常首選直接空冷機(jī)組。對(duì)于直接空冷汽包爐機(jī)組爐水的處理大多數(shù)采用磷酸鹽處理PT(phosphatetreatment)工況，給水采用加聯(lián)氨和氨調(diào)節(jié)化學(xué)特性的給水運(yùn)行方式，稱為還原性水處理運(yùn)行工況(即加氨—除氧劑處理AVT-R)在給水系統(tǒng)中，加入氨和一種除氧劑(如聯(lián)氨)，以調(diào)節(jié)水、汽系統(tǒng)中工質(zhì)的pH值，使之呈弱堿性，并且除掉給水中殘余溶解氧。在該處理方式下，給水處于還原性的氣氛，通常ORP＜-200mV。燃料在鍋爐內(nèi)燃燒，從而使?fàn)t水被加熱沸騰而產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，既而驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出，當(dāng)高溫高壓蒸汽在做功后的乏汽被送入空冷塔，與由軸流風(fēng)機(jī)送入的冷卻空氣在空冷塔內(nèi)進(jìn)行直接換熱，生成的凝結(jié)水流入凝結(jié)水箱，多數(shù)直接空冷機(jī)組凝結(jié)水中的溶氧量都大于30μg/L，超過(guò)行業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，然后凝結(jié)水依次經(jīng)凝結(jié)水精處理設(shè)備、除氧器、省煤器后再次進(jìn)入鍋爐。在還原性工況下，除氧器的排氧門(mén)打開(kāi)進(jìn)行熱力除氧，在此過(guò)程中需加入兩次除氧劑和氨以進(jìn)行化學(xué)除氧，在實(shí)際運(yùn)行中存在以下缺陷1、汽輪機(jī)做功后的蒸汽經(jīng)大型管道及散熱片被強(qiáng)制冷卻為凝結(jié)水，凝結(jié)水冷卻表面積非常大，有更多的機(jī)會(huì)接觸漏入空氣，從而造成凝結(jié)水溶氧嚴(yán)重超標(biāo)，空冷系統(tǒng)材質(zhì)大部分為碳鋼，存在銹蝕和含鐵量高問(wèn)題；2、水質(zhì)中含鐵量大，啟動(dòng)沖洗時(shí)間長(zhǎng)直接空冷機(jī)組空冷塔十分龐大，其投資已接近鍋爐、汽機(jī)等主要設(shè)備，空冷塔材質(zhì)為碳鋼管，外部采用熱鍍鋅處理。由于空冷系統(tǒng)比常規(guī)濕冷系統(tǒng)中水汽接觸的金屬換熱面積大，腐蝕產(chǎn)物多，水系統(tǒng)帶鐵嚴(yán)重，特別是試運(yùn)期間系統(tǒng)中Fe含量較大，機(jī)組停運(yùn)一段時(shí)間后啟動(dòng)空冷凝汽器須經(jīng)大流量沖洗，冷態(tài)含鐵量才能降到1000μg/L以下，鐵含量使精處理負(fù)擔(dān)加重、運(yùn)行周期短、樹(shù)脂污染嚴(yán)重、汽水品質(zhì)下降，給機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成威脅。龐大的冷卻系統(tǒng)給啟動(dòng)前沖洗帶來(lái)困難，使啟動(dòng)時(shí)沖洗用水量較多，這對(duì)于機(jī)組迅速啟動(dòng)發(fā)電將造成嚴(yán)重影響，水的費(fèi)用也非常巨大；3、凝結(jié)水精處理存在的問(wèn)題凝結(jié)水鐵含量大將造成樹(shù)脂嚴(yán)重污染，樹(shù)脂交換容量將嚴(yán)重下降，運(yùn)行周期縮短，使水質(zhì)將惡化。對(duì)于粉末覆蓋過(guò)濾器含鐵量超標(biāo)還會(huì)造成濾芯污堵中毒，使用壽命縮短。另外還有進(jìn)口粉末樹(shù)脂費(fèi)用很高的問(wèn)題，從經(jīng)濟(jì)性講，延長(zhǎng)凝結(jié)水精處理運(yùn)行周期，對(duì)降低運(yùn)行成本也至關(guān)重要；4、在除氧時(shí)必須加入大量的致癌物質(zhì)-聯(lián)氨，不僅造成了環(huán)境污染，生產(chǎn)成本較高，更重要的是對(duì)人體健康造成了嚴(yán)重的威脅；5、爐水的處理大多數(shù)采用磷酸鹽處理工況，該處理方式在調(diào)節(jié)pH值時(shí)，加量較大，而且易產(chǎn)生磷酸鹽隱藏現(xiàn)象，不僅對(duì)鍋爐造成酸式磷酸鹽腐蝕，且大多數(shù)沉積在鍋爐內(nèi)部，不易除去。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有直接空冷汽包爐機(jī)組采用還原性處理方法所造成的運(yùn)行中凝結(jié)水溶解氧嚴(yán)重超標(biāo)、鍋爐給水氫電導(dǎo)率高、含鐵量較高，凝結(jié)水精處理運(yùn)行周期短和熱力系統(tǒng)受熱面鐵垢沉積率大等問(wèn)題，而提供一種新型實(shí)用的直接空冷汽包爐機(jī)組給水處理方法。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的燃料在鍋爐內(nèi)燃燒，爐水被加熱沸騰而產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，既而驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出，隨即做功后的高溫高壓蒸汽被送入空冷塔，與由軸流風(fēng)機(jī)送入的冷卻空氣在空冷塔內(nèi)進(jìn)行直接換熱，生成的凝結(jié)水流入凝結(jié)水箱，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于由凝結(jié)水箱流出的凝結(jié)水在除氧器排氧門(mén)關(guān)閉的狀態(tài)下加入氨后直接進(jìn)入鍋爐，其中給水氫導(dǎo)電率控制在0.2μS/cm以下。此處理方法屬于氧化性處理方法，也稱AVT-O方式，為保證AVT-O工況安全運(yùn)行，其前提條件是給水水質(zhì)必須純凈，而給水氫電導(dǎo)率是水質(zhì)純度的最直觀的指標(biāo)。本發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)打破了普遍認(rèn)為的在直接空冷汽包爐機(jī)組系統(tǒng)中有溶氧就會(huì)發(fā)生腐蝕的傳統(tǒng)觀念。在現(xiàn)有還原性工況下，即使水質(zhì)純度已完全達(dá)到實(shí)施氧化性工況的要求，人們也不敢去采用，而本發(fā)明利用系統(tǒng)中自身凝結(jié)水中的溶氧在流動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)入給水與系統(tǒng)鐵發(fā)生反應(yīng)而生成Fe2O3和Fe3O4，在碳鋼表面形成致密的“雙層保護(hù)膜”，完全克服了還原性工況下存在的一系列缺陷，具有了系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢速度小，腐蝕產(chǎn)物的遷移減少、爐水含鹽量低、不需加除氧劑而使化學(xué)藥品消耗減少、鍋爐內(nèi)部干凈而使化學(xué)清洗周期延長(zhǎng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所述的給水處理方式尤其適用于亞臨界參數(shù)和超臨界參數(shù)的直接空冷汽包鍋爐。
本發(fā)明所述的機(jī)組在水質(zhì)差的情況下，即給水氫導(dǎo)電率連續(xù)保持在0.2μS/cm以上運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將除氧器的排氧門(mén)打開(kāi)，與還原工況相比只進(jìn)行熱力除氧，待給水氫導(dǎo)電率下降到0.2μS/cm以下時(shí)再關(guān)閉除氧器的排氧門(mén)，進(jìn)行氧化性處理，實(shí)現(xiàn)了在還原工況與氧化工況之間的轉(zhuǎn)換，確保了系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)行。
本發(fā)明所述的在整個(gè)運(yùn)行處理過(guò)程中采用工業(yè)在線氧化還原電位儀表進(jìn)行給水和爐水工況在線監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)控制，用于及時(shí)檢測(cè)給水和爐水處于氧化態(tài)或還原態(tài)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果來(lái)判斷水質(zhì)情況并及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，既而在氧化工況和還原工況之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以達(dá)到直接空冷機(jī)組給水處理要求。
本發(fā)明所述的爐水采用加氫氧化鈉處理方式，與傳統(tǒng)磷酸鹽處理方式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、能在鍋爐內(nèi)壁形成羥基堿性保護(hù)膜，一方面可降低硅在鍋爐內(nèi)的沉積，另一方面也能降低氯離子對(duì)金屬表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕的作用；2、由于其堿性較強(qiáng)，所以調(diào)節(jié)pH值時(shí)速度較快，而且加量少，使鍋爐水質(zhì)提高，排污量減少。
本發(fā)明所述的給水氧化性處理方法的基本原理如下a)鈍化膜的形成機(jī)理在AVT-R的無(wú)氧、高pH值處理時(shí)，在純水中與水接觸的金屬表面覆蓋的鐵氧化物主要是Fe3O4，在Fe3O4形成過(guò)程中，由金屬表面逐步向金屬內(nèi)部氧化生成了比較致密而薄的內(nèi)伸Fe3O4層，F(xiàn)e3O4層從鋼的原始表面向金屬內(nèi)部深入，該膜在高溫純水中具有一定的溶解性，在AVT-O方式下，由于不斷向碳鋼表面均勻地供氧，從而使Fe3O4層擴(kuò)散出的二價(jià)鐵離子迅速氧化，形成溶解度很低的Fe2O3，在Fe3O4的顆粒表面和晶粒間隙沉積，封閉了Fe3O4膜的表面和孔隙，在碳鋼表面形成致密的“雙層保護(hù)膜”，降低了擴(kuò)散和氧化的速度，使熱力系統(tǒng)金屬的腐蝕得到了有效的抑制。
b)電化學(xué)原理從電化學(xué)的角度看，在流動(dòng)的高純水中添加適量氧，可以提高鋼的自然腐蝕電位，使金屬表面發(fā)生極化或使金屬的自然腐蝕電位超過(guò)鈍化電位，金屬表面因而形成致密而穩(wěn)定的氧化性保護(hù)膜，從而起到了抑制鋼鐵腐蝕的作用。AVT-O工況由于加氧，加快了Fe3O4的內(nèi)伸層的形成速度，在Fe3O4和水相界面處又生成一層Fe2O3層，使Fe3O4表面孔隙和溝槽被封閉，因而形成了更致密穩(wěn)定的保護(hù)層。在AVT-O工況下表面與水相界面上形成的穩(wěn)定腐蝕產(chǎn)物呈Fe2O3，它的溶解度決定了保護(hù)性能。眾所周知，三價(jià)鐵化合物的溶解度遠(yuǎn)比二價(jià)鐵的溶解度小，通常在AVT-R條件下形成的Fe3O4層有約15％的微孔隙，而AVT-O條件下形成的雙層氧化膜均勻光滑，更致密，可以認(rèn)為AVT-O調(diào)節(jié)法在防止鋼鐵腐蝕方面更優(yōu)于磷酸鹽和AVT-R調(diào)節(jié)法。
與傳統(tǒng)的還原性工況相比，本發(fā)明采用由凝結(jié)水箱流出的凝結(jié)水在加入氨后直接進(jìn)入鍋爐的給水氧化性處理方法，并且保證給水氫導(dǎo)電率控制在0.2μS/cm以下，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具體如下(1)、汽水系統(tǒng)鐵銅含量顯著下降，汽水品質(zhì)提高在AVT-O工況下，汽水系統(tǒng)的鐵、銅含量比AVT-R降低，而且給水的氫導(dǎo)電率小于0.2μS/cm，較AVT-R工況運(yùn)行時(shí)降低30％以上，汽水品質(zhì)有較大提高，說(shuō)明凝結(jié)水、給水系統(tǒng)的金屬腐蝕得到有效抑制；(2)、停機(jī)腐蝕明顯減輕，機(jī)組啟動(dòng)水沖洗時(shí)間減少，縮短啟動(dòng)時(shí)間，減少?zèng)_洗用水量；(3)、精處理裝置運(yùn)行周期延長(zhǎng)AVT-R工況下凝結(jié)水精處理裝置混床平均運(yùn)行為3-7天；采用AVT-O工況運(yùn)行后，運(yùn)行周期為20天左右。由于凝結(jié)水精處理裝置運(yùn)行周期延長(zhǎng)，相應(yīng)的廢水處理和排放量減少，節(jié)水和環(huán)保效益顯著；(4)、節(jié)約水處理藥品費(fèi)用采用AVT-O處理技術(shù)后，減少加氨量約1/3，停止加致癌物—聯(lián)胺，每年機(jī)組節(jié)約處理藥品費(fèi)用約34萬(wàn)元；(5)、鍋爐受熱面結(jié)垢速率降低，化學(xué)清洗周期延長(zhǎng)通過(guò)檢測(cè)過(guò)熱器、再熱器和水冷壁蒸發(fā)段的沉積速率可看出，在AVT-O運(yùn)行工況下，熱力系統(tǒng)金屬材料形成了較致密、光滑的保護(hù)膜，金屬腐蝕得到有效抑制，受熱面結(jié)垢速率明顯下降；(6)、鍋爐傳熱效率提高，機(jī)組穩(wěn)定性提高由于在AVT-O運(yùn)行工況下，鍋爐受熱面結(jié)垢速率降低，而且垢的顆粒比較細(xì)小，光滑，降低鍋爐運(yùn)行壓差，提高了鍋爐的傳熱效率；有利于防止水流加速腐蝕(FAC)和鍋爐爆管事故發(fā)生，機(jī)組能連續(xù)穩(wěn)定長(zhǎng)期運(yùn)行，安全穩(wěn)定性和等效可用率顯著提高。
總之，本發(fā)明利用系統(tǒng)中自身凝結(jié)水中的溶氧與鐵反應(yīng)而形成了致密的雙層氧化膜，并且可根據(jù)水質(zhì)純度的好壞進(jìn)行工況的轉(zhuǎn)換，確有抑制給水系統(tǒng)的鐵氧化膜的溶解和減緩水流加速腐蝕(FAC)的效果；鍋爐傳熱性能得到改善，機(jī)組熱效率提高；由于精處理運(yùn)行周期延長(zhǎng)，減少了廢水處理費(fèi)用和對(duì)環(huán)境的污染，明顯提高了節(jié)能、節(jié)水和環(huán)保效果，節(jié)約了運(yùn)行成本每年約200萬(wàn)元，取得了機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和節(jié)能增效的顯著效果。


圖1為本發(fā)明加氧前省煤器的X-射線衍射分析曲線圖2為本發(fā)明加氧后省煤器的X-射線衍射分析曲線圖3為本發(fā)明加氧前水冷壁的X-射線衍射分析曲線圖4為本發(fā)明加氧后水冷壁的X-射線衍射分析曲線圖5為本發(fā)明加氧前省煤器內(nèi)表面的掃描電鏡(SEM)分析圖，放大倍數(shù)為300圖6為本發(fā)明加氧后省煤器內(nèi)表面的掃描電鏡(SEM)分析圖，放大倍數(shù)為300圖7為本發(fā)明加氧前省煤器內(nèi)表面的掃描電鏡(SEM)分析圖，放大倍數(shù)為1000圖8為本發(fā)明加氧后省煤器內(nèi)表面的掃描電鏡(SEM)分析圖，放大倍數(shù)為1000圖9為本發(fā)明加氧前水冷壁內(nèi)表面的掃描電鏡(SEM)分析圖，放大倍數(shù)為300圖10為本發(fā)明加氧后水冷壁內(nèi)表面的掃描電鏡(SEM)分析圖，放大倍數(shù)為300圖11為本發(fā)明加氧前水冷壁內(nèi)表面的掃描電鏡(SEM)分析圖，放大倍數(shù)為1000圖12為本發(fā)明加氧后水冷壁內(nèi)表面的掃描電鏡(SEM)分析圖，放大倍數(shù)為1000具體實(shí)施方式
燃料在鍋爐內(nèi)燃燒，爐水被加熱沸騰而產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，既而驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出，隨即做功后的高溫高壓蒸汽被送入空冷塔，與由軸流風(fēng)機(jī)送入的冷卻空氣在空冷塔內(nèi)進(jìn)行直接換熱，生成的凝結(jié)水流入凝結(jié)水箱，由凝結(jié)水箱流出的凝結(jié)水在除氧器排氧門(mén)關(guān)閉的狀態(tài)下加入氨后直接進(jìn)入鍋爐，其中給水氫導(dǎo)電率控制在0.2μS/cm以下；機(jī)組在水質(zhì)差的情況下，將除氧器的排氧門(mén)打開(kāi)；在整個(gè)處理過(guò)程中采用工業(yè)在線氧化還原電位儀表進(jìn)行給水和爐水工況在線檢測(cè)控制；爐水采用加氫氧化鈉處理方式。
實(shí)例以300MW亞臨界直接空冷汽包爐機(jī)組給水由還原性處理方式轉(zhuǎn)換為本發(fā)明所述的氧化性處理方式的工業(yè)實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行說(shuō)明。
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
機(jī)組給水原始采用還原性處理工況，爐水初期采用低磷酸鹽處理，其行業(yè)規(guī)程控制標(biāo)準(zhǔn)為給水pH＝8.8～9.3；N2H4＝10～50μg/L；DDH≤0.3μS/cm；溶解氧＜7μg/L；全鐵＜10μg/L；全銅＜5μg/L；蒸汽SiO2＜20μg/L；Na＜10μg/L。凝結(jié)水精處理裝置100％投用，一般混床運(yùn)行周期為3～7天，鍋爐補(bǔ)給水水質(zhì)合格，在運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)存在下列問(wèn)題給水含鐵量相對(duì)較高及凝結(jié)水溶氧嚴(yán)重超標(biāo)，精處理運(yùn)行周期較短，鍋爐受熱面結(jié)垢速率較快，化學(xué)清洗周期較短，為了解決上述問(wèn)題，減小鍋爐和汽輪機(jī)的結(jié)垢積鹽速率，提高機(jī)組整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，進(jìn)行了由還原性處理工況轉(zhuǎn)換為氧化性處理工況的工業(yè)實(shí)驗(yàn)。
二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程該機(jī)組先停止加聯(lián)氨，進(jìn)入給水加氧處理的準(zhǔn)備階段，取樣系統(tǒng)加氧前進(jìn)行了改造并增加了爐水和給水系統(tǒng)氫電導(dǎo)、ORP和溶解氧的在線檢測(cè)儀表等，使監(jiān)測(cè)條件滿足AVT(O)水工況要求，重新調(diào)整了部分控制指標(biāo)，給水pH控制在9.0-9.5之間，氫電導(dǎo)率≤0.2μS/cm，爐水pH控制在9.3-9.7之間，氫電導(dǎo)率≤1.5μS/cm。運(yùn)行一個(gè)月后，關(guān)閉了機(jī)組除氧器排氧門(mén)，作為加熱器使用，然后在凝結(jié)水和給水中只加入少量氨并控制給水氫電導(dǎo)率小于0.2μS/cm后直接送入鍋爐，同時(shí)調(diào)整了部分指標(biāo)給水pH控制在9.0-9.6之間，與所規(guī)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一致，只是在實(shí)際操作過(guò)程中比還原性工況的加氨量小些，氫電導(dǎo)率≤0.15μS/cm，溶氧10ug/L；爐水PH控制在9.0-10.0之間，氫電導(dǎo)率≤1.5μS/cm，溶氧＜10μg/L。
三、結(jié)果分析1、熱力系統(tǒng)中含鐵量的變化自從開(kāi)始實(shí)施給水氧化性處理以來(lái)，熱力系統(tǒng)的含鐵量總體呈下降趨勢(shì)，經(jīng)檢測(cè)，由AVT-R時(shí)的26μg/L降至8μg/L，確實(shí)有抑制給水系統(tǒng)的鐵氧化膜的溶解和減緩水流加速腐蝕的效果。機(jī)組AVT-O方式運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的含鐵量開(kāi)始時(shí)較高，凝結(jié)水經(jīng)過(guò)粉末覆蓋過(guò)濾器處理，只是去除了少部分鐵腐蝕產(chǎn)物，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，提前在低壓給水系統(tǒng)進(jìn)行加氧實(shí)現(xiàn)氧化態(tài)保護(hù)，減少了給水系統(tǒng)的腐蝕，也降低了給水和爐水的含鐵量。
2、凝結(jié)水精處理混床的運(yùn)行周期在AVT-R工況下運(yùn)行時(shí)，凝結(jié)水精處理設(shè)備的運(yùn)行周期為3～7天，轉(zhuǎn)為AVT-O方式運(yùn)行后，由于加藥量大大減少和腐蝕產(chǎn)物明顯減低，使得凝結(jié)水精處理設(shè)備的運(yùn)行周期延長(zhǎng)，每臺(tái)設(shè)備的周期制水量增加了3倍。年節(jié)約了大量的進(jìn)口粉末樹(shù)脂和除鹽水，同時(shí)也相應(yīng)的減排了大量的再生廢水，減少了對(duì)環(huán)境污染的程度。
3、機(jī)組起停時(shí)的水質(zhì)情況在還原性工況下，因運(yùn)行負(fù)荷變化很大、啟停頻繁，以前啟動(dòng)水質(zhì)差，啟動(dòng)前冷態(tài)沖洗含鐵量較大，高達(dá)200～800μg/L，每次沖洗時(shí)間較長(zhǎng)，近20個(gè)多小時(shí)，用除鹽水量3000噸左右，而在AVT-O工況運(yùn)行后機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，沖洗時(shí)間不到4個(gè)小時(shí)即合格，含鐵量小于100μg/L，大大縮短了啟動(dòng)時(shí)間，節(jié)約了大量除鹽水。
4、鍋爐狀況機(jī)組在AVT-R工況運(yùn)行一段時(shí)間后進(jìn)行了熱力系統(tǒng)割管取樣檢查，從金相檢測(cè)報(bào)告可以看出在進(jìn)行給水氧化性處理前水冷壁、省煤器管樣內(nèi)表面主要成分是鐵，其皮膜較疏松，有孔隙，有下凹的“潰蝕坑”；在給水系統(tǒng)加氧4個(gè)月后，其表面的皮膜成功的轉(zhuǎn)變?yōu)橐訤e2O3為主的保護(hù)膜。在AVT-O工況下管樣內(nèi)表面形成的是比較光滑致密的Fe2O3皮膜。具體見(jiàn)下列檢測(cè)報(bào)告內(nèi)容(1)X-射線衍射分析A、省煤器通過(guò)對(duì)加氧前和加氧4個(gè)月后的AVT-O處理工況下，對(duì)省煤器內(nèi)表面進(jìn)行x-射線衍射分析測(cè)得曲線如說(shuō)明書(shū)附圖1、說(shuō)明書(shū)附圖2所示。另外，通過(guò)x-射線衍射峰的峰面積，并經(jīng)過(guò)計(jì)算便得到了金屬表面皮膜各種成分所占的相對(duì)比例，此計(jì)算方法是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖1并經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，在還原性工況下的省煤器管材內(nèi)表面的腐蝕產(chǎn)物主要是Fe，F(xiàn)e2O3的含量很低，未被檢出。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖2并經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，在加氧4個(gè)月后，在AVT-O工況下省煤器管材內(nèi)表面的腐蝕產(chǎn)物主要是Fe2O3，其含量約占75-80％，F(xiàn)e3O4的含量較少?？梢?jiàn)在AVT-O工況下加氧四個(gè)月后省煤器管材內(nèi)表面的Fe已大多數(shù)被轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的Fe2O3膜。
B水冷壁在加氧前和加氧4個(gè)月后的AVT-O處理工況下對(duì)水冷壁內(nèi)表面進(jìn)行x-射線衍射分析測(cè)得曲線如說(shuō)明書(shū)附圖3、說(shuō)明書(shū)附圖4所示。另外，通過(guò)x-射線衍射峰的峰面積，得到了金屬表面皮膜各種成分所占的相對(duì)比例。
根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖3并經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，在還原性工況下的水冷壁管材內(nèi)表面的腐蝕產(chǎn)物主要是Fe，F(xiàn)e2O3的含量很低，未被檢出。根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖4并經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，在加氧4個(gè)月后，在AVT-O工況下水冷壁管材內(nèi)表面的腐蝕產(chǎn)物主要是Fe2O3，其含量約占70-75％左右，F(xiàn)e3O4所占比例較少，僅占20-25％。可看出在AVT-O工況下，加氧四個(gè)月后水冷壁管材內(nèi)表面的已形成了穩(wěn)定的以Fe2O3為主的保護(hù)膜。
結(jié)論1
該機(jī)組在還原性工況下的省煤器、水冷壁管樣內(nèi)表面的保護(hù)膜皮膜其主要成分是Fe基體；在給水及熱力系統(tǒng)加氧運(yùn)行四個(gè)月后，省煤器、水冷壁其表面的Fe成功地轉(zhuǎn)變?yōu)橐訤e2O3為主且比較光滑致密的保護(hù)膜。
(2)掃描電鏡(SEM)分析A省煤器對(duì)省煤器管材內(nèi)表面用掃描電鏡進(jìn)行了分析，得出的結(jié)果如說(shuō)明書(shū)附圖5、圖6、說(shuō)明書(shū)附圖7、說(shuō)明書(shū)附圖8所示。
對(duì)機(jī)組加氧四個(gè)月后的省煤器管樣內(nèi)壁皮膜進(jìn)行檢查。如說(shuō)明書(shū)附圖5、6所示為省煤器管樣加氧前和加氧四個(gè)月后的放大300倍時(shí)的掃描圖片，從圖中可看出，投產(chǎn)前的省煤器管樣內(nèi)表面粒徑較粗大，疏松，有孔隙，并且不平整。而在AVT-O工況運(yùn)行下的省煤器管管內(nèi)壁形成的晶粒比較細(xì)小、均勻，沒(méi)有孔隙；從說(shuō)明書(shū)附圖7、8看省煤器管內(nèi)表面狀態(tài)放大到1000倍時(shí)，加氧前皮膜層有明顯下凹的“潰蝕坑”，皮膜層疏松，晶粒較大，表面沒(méi)有細(xì)小晶粒，有明顯孔隙。從加氧后圖中看出，皮膜層致密，下凹的“潰蝕坑”已被填平，在加氧前形成大晶粒已被細(xì)小的晶粒所覆蓋，大部分的孔隙已被細(xì)小晶粒填補(bǔ)，表面較為平滑。
B水冷壁對(duì)水冷壁管材內(nèi)表面用掃描電鏡進(jìn)行了分析，得出的結(jié)果如說(shuō)明書(shū)附圖9、圖10、圖11、圖12所示。
對(duì)機(jī)組AVT-O運(yùn)行四個(gè)月后的水冷壁管樣內(nèi)壁皮膜情況進(jìn)行檢查。如說(shuō)明書(shū)附圖9、10所示為水冷壁管樣加氧前和加氧四個(gè)月后的放大300倍時(shí)的掃描圖片，從圖中可看出，投產(chǎn)前的省煤器管樣內(nèi)表面粒徑較粗大，疏松，有孔隙，并且不平整。而在AVT-O工況運(yùn)行下的省煤器管管內(nèi)壁形成的晶粒比較細(xì)小、均勻，沒(méi)有孔隙。
從說(shuō)明書(shū)附圖11、12看水冷壁管內(nèi)表面狀態(tài)放大到1000倍時(shí)，加氧前皮膜層有明顯下凹的“潰蝕坑”，皮膜層疏松，晶粒較大，表面沒(méi)有細(xì)小晶粒，有明顯孔隙。從加氧后圖中看出，皮膜層致密，下凹的“潰蝕坑”已被填平，在加氧前形成大晶粒已被細(xì)小的晶粒所覆蓋，大部分的孔隙已被細(xì)小晶粒填補(bǔ)，表面較為平滑。
結(jié)論2上述分析結(jié)果與x-射線衍射分析測(cè)得的結(jié)論是一致的。在還原性工況下的熱力系統(tǒng)省煤器、水冷壁的金屬內(nèi)表面形成的皮膜較疏松，有孔隙，有下凹的“潰蝕坑”，是顆粒較大Fe；而在AVT-O工況下，隨著加氧時(shí)間的增加被逐漸氧化為晶粒較小的Fe2O3，在AVT-O工況運(yùn)行4個(gè)月后，其管樣內(nèi)表面形成的是一層比較光滑致密的Fe2O3皮膜。
四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論本實(shí)施例證明了直接空冷汽包爐機(jī)組給水處理在采用AVT-O方式后，具有顯著優(yōu)點(diǎn)a.形成了致密的雙層氧化膜，抑制了熱力系統(tǒng)的流動(dòng)加速腐蝕；b.凝結(jié)水精處理運(yùn)行周期延長(zhǎng)，節(jié)約了大量的運(yùn)行費(fèi)用；c.停止加致癌物—聯(lián)氨，降低了氨加藥量，有利于環(huán)保和健康；d.間接效益表現(xiàn)為可以提高機(jī)組可用率，降低運(yùn)行成本。
權(quán)利要求
1.一種直接空冷汽包爐機(jī)組給水處理方法，燃料在鍋爐內(nèi)燃燒，爐水被加熱沸騰而產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，既而驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)而將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出，隨即做功后的高溫高壓蒸汽被送入空冷塔，與由軸流風(fēng)機(jī)送入的冷卻空氣在空冷塔內(nèi)進(jìn)行直接換熱，生成的凝結(jié)水流入凝結(jié)水箱，其特征是由凝結(jié)水箱流出的凝結(jié)水在除氧器排氧門(mén)關(guān)閉的狀態(tài)下加入氨后直接進(jìn)入鍋爐，其中給水氫導(dǎo)電率控制在0.2μS/cm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接空冷汽包爐機(jī)組給水處理方法，其特征是機(jī)組給水氫導(dǎo)電率連續(xù)保持在0.2μS/cm以上運(yùn)行時(shí)，將除氧器的排氧門(mén)打開(kāi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直接空冷汽包爐機(jī)組給水處理方法，其特征是在整個(gè)運(yùn)行處理過(guò)程中采用工業(yè)在線氧化還原電位儀表進(jìn)行給水和爐水工況在線監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的直接空冷汽包爐機(jī)組給水處理方法，其特征是爐水采用加氫氧化鈉處理方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及鍋爐給水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種直接空冷汽包爐機(jī)組爐內(nèi)水處理方法，解決現(xiàn)有直接空冷汽包爐機(jī)組采用還原性處理方法而存在的問(wèn)題，在還原性工況下將凝結(jié)水箱流出的凝結(jié)水在除氧器排氧門(mén)關(guān)閉的狀態(tài)下只加入氨后直接進(jìn)入鍋爐，其中給水氫導(dǎo)電率控制在0.2μS/cm以下，機(jī)組在水質(zhì)差的情況下，將除氧器排氧門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換成還原性工況。改變了傳統(tǒng)認(rèn)為有溶氧就會(huì)產(chǎn)生腐蝕的觀念，本發(fā)明在金屬表面形成了致密的雙層氧化膜，抑制了熱力系統(tǒng)的流動(dòng)加速腐蝕；凝結(jié)水精處理運(yùn)行周期延長(zhǎng)；停止加致癌物——聯(lián)氨，降低了氨加藥量，有利于環(huán)保和健康；間接效益則表現(xiàn)為可以提高機(jī)組可用率，達(dá)到節(jié)能增效的目的，300MW直接空冷機(jī)組每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用200多萬(wàn)元。
文檔編號(hào)C02F1/70GK1945115SQ20061010201
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日
發(fā)明者郝晉堂, 楊杰, 尚玉珍, 張雷, 張邯平 申請(qǐng)人:山西省電力公司電力科學(xué)研究院