锅炉给水加氧处理技术研究姜鑫之

锅炉给水加氧处理技术研究
姜鑫之
我国从20世纪50年代末期开始使用。

虽然给水联氨处理的效果，得到了各个国家的肯定，但联氨是强的侵蚀性物质，有毒，浓的联氨溶液会刺激皮肤，它的蒸汽对呼吸系统和皮肤有侵害作用。

随着科学技术的不断发展和对热力设备水汽理化过程，特别是金属腐蚀与钝化过程认识的逐步加深，直流炉的水化学工况也在不断的发展，从除氧的碱性全挥发性处理（AVT即加氨、联氨处理）到加氧的中性水处理(NWT)，再到目前应用越来越广泛的加氧与加氨的联合水处理(CWT)，给水处理对机组的安全、经济运行起到了重要作用。

给水加氧处理技术早在20世纪70年代初就在德国等欧洲国家得到了成功的应用。

我国1988年首先在望亭电厂300MW直流锅炉上进行了CWT试验，取得了较好效果，在1991年通过了部级鉴定。

并相继采用推广了此工艺。

一、给水处理方法概述
1、AVT水化学工况：采用热力除氧和化学除氧相结合的方法，即在给水系统设置热力除氧器作为除氧的主要措施，同时向给水中加入化学除氧剂联胺作为除氧的辅助措施，同时向给水中加入液氨，不仅可中和水中的二氧化碳等酸性物质，防止酸性腐蚀，而且可提高给水的PH值，以增强金属表面钝化膜的形成。

氨在凝汽器和除氧器中的损失率在20%到30%左右，要维持一定的PH值，只有向水中连续的加氨。

根据亨利定律：一种气体在与之相接触的液相中的溶解度与它在气液分界面上气相中的平衡分压成正比。

2、NWT水化学工况：在高纯度锅炉给水中加入适量的氧化剂，促使金属表面的钝化。

但因给水为中性高纯水，缓冲能力很小，稍有污染即可使给水的PH值降低到6.5以下，此时加氧反而会加速金属的腐蚀。

3、CWT水化学工况：在NWT水化学工况的基础上加以改进，给水中加入足量的氧化剂（如气态氧）的同时向给水中加入液氨，提高给水的PH值，从而防止金属的腐蚀。

在高纯水中加入足量的氧可加快化学反应的速度，在膜的孔隙和表面生成更加稳定的α-Fe2O3。

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。

二、给水加氧处理优点
通过给水加氧，使其氧化还原点位由全挥发处理（AVT）工况时，热力系统各部位的铁浓度大大降低，仅为 AVT处理时的1/2-1/4,碳钢表面的磁性氧化物（四氧化三铁）被一层薄而致密的覆盖和保护。

由于三价铁的溶解度很低，降低了锅炉中腐蚀产物的迁移和沉积。

实践证明，给水加氧处理所形成的氧化膜具有较强的耐蚀性。

降低给水的铁含量，防止炉前系统发生流动加速腐蚀，降低锅炉管的结垢速率，减缓直流炉运行压差的上升速率，耗汽量相应减少，机组效率提高。

延长锅炉化学清洗周期和凝结水精处理混床的运行周期, 凝结水除盐设备运行周期延长采用CWT处理后，凝结水除盐设备再生频率只有AVT处理时的1/5-1/10，从而减少了再生剂用量，降低了运行费用，也有利于环境保护。

三、加氧应具备的条件
1、水质。

机组配有凝结水精处理设备，凝结水系统应配置全流量精处理设备，且运行正常并且能长期稳定运行。

经处理的凝结水的氢电导率能长期低于0.15µS/cm。

2、材质。

给水系统不应含有铜合金部件，除凝汽器冷凝管外水汽循环系统各设备均应为钢制元件。

对于水汽系统有铜加热器管的机组，应通过专门试验，确定在加氧后不会增加水汽系统的含铜量，才能采用给水加氧处理工艺。

3、监测仪表。

应配置给水在线氢电导率仪和溶解氧仪。

4、增加取样点。

对于汽包锅炉应加装炉水下降管取样点，并配置炉水在线溶解氧仪和氢电
导率仪。

5、安装高、低压给水加氧管路及阀门。

6、安装加氧装置。

如果采用自动加压氧装置，还应向加氧控制柜引入凝结水流量信号和/或给水流量信号。

由在线溶解氧仪向DCS，分散控制系统) 系统引入溶解氧的测量显示信号和由 DCS 系统向自动加压氧装置引入溶解氧测量信号和加氧控制信号。

四、加氧前应做好的准备工作
1、对加氧系统进行清洗，清洗介质一般采用四氯化碳;
2、对加氧系统进行严密性试验，试验介质用氮气;
3、对加氧装置进行调试;
4、确保加氧期间精处理出水的氢电导率小于0.15µS/cm ，争取小于0.10µS/cm;
5、对在线化学仪表进行校验，并确定准确无误;
6、锅炉燃烧工况稳定，机组处于长期运行状态。

五、采用加氧工况下注意事项
1、给水水质必须保持高纯度，凝结水必须100%通过精处理装置。

实验结果表明，在氢导为0.10µs/cm.的纯水中，O2浓度大于100µg/L时，碳钢腐蚀速率极低；但当氢导＞0.30µs/cm.时，碳钢的腐蚀速率随O2浓度的增加而显著增大。

凝结水经过100%净化处理后，一般氢导均可达到0.15µs/cm.。

2、给水的PH值不能过低或过高。

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，则会使凝结水除盐设备的运周期缩短。

我国（DL/T805.1—2002）的标准推荐将给水PH值控制在8.0～9.0这个范围内。

3、溶解氧浓度的控制不能过低或过高。

给水溶解氧的浓度太低将难形成稳定、致密的保护膜；但研究发现，当水中溶解氧浓度提高到100µg/L时，钢部件的应力腐蚀开始加剧。

因此，当钢表面已经形成良好的钝化膜后，给水中铁含量下降到标准值或期望值以下，并且稳定后，水中溶解氧的浓度只要能维持给水铁含量基本稳定即可。

4、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。

5、当水的阳离子电导率为0.1μS/cm时，随着氧浓度的增加(超过50μg/l)，碳钢的腐蚀速度会显著下降；而当阳离子电导达到0.3μS/cm 时，腐蚀速度开始增大，这就是为什么世界各国将阳离子电导率=0.3 做为限值，当给水阳离子电导率大于此值时，应停止加氧处理。

6、汽包锅炉与直流炉加氧加氧处理比较
(1)汽包锅炉采用加氧处理比直流炉要高些，前者要求给水阳离子电导率<0.1μS/cm，而后者只要求阳离子电导率<0.2μS/cm。

(2)汽包锅炉有炉水浓缩问题，因此，严格控制炉水水质是实施加氧处理处理的关键之一。

我国机组规定炉水阳离子电导率<1μS/cm，国标准中对炉水氯离子都有规定，且相同，即Cl-<100μg/l。

(3)汽包锅炉加氧处理还对下降管和底部水冷壁氧浓度有要求，规定必须小于5μg/l，否则炉水中杂质发生浓缩时可能产生点蚀。

参考文献[1]DL /T 5 6 1-1995火力发电厂水汽化学监督导则[2]秦金藻，何辉纯，孙桂兰，等，热工技术手册-电厂化学.北京: 水利电力出版社[3] 《热力发电厂水处理》武汉水利电力学院电厂化学教研室编水利电力出版社
作者:姜鑫之中国华电集团运营公司项目部化学专工。