火力发电厂中水加氧原理
水加氧处理(OT)高纯度水中加入适量氧化剂(O2H2O2)达减缓热力设备腐蚀目水氧 AVT原性水工况截然相反种氧化性水工况加氧处理20世纪70年代德国开发出种新型炉水处理方式久便前苏联意利丹麦等欧洲国家 20a澳利亚日美国等国家相继应技术国20世纪80年代末首先华东某电厂台 300MW直流锅炉OT 处理推广应较快该种处理方式明显效益采OT处理锅沉积物量减少腐蚀损坏降低直流炉炉加热器压降快速升高问题解决锅炉清洗频率降低凝结水净化装置运行周期延长水道FAC改善等目前德国日前苏联中国等许国家OT 处理方式列入国家标准表1示
OT处理方式身断发展初中性处理(NWT)O2加入中性高纯水中NWT 处理水pH值起缓性少量酸性物会引起 pH 值降甚导致酸性腐蚀氢脆加担心碳钢低温区腐蚀速度高铜合金腐蚀等问题研究开发水添加少量氨水pH值6570提8085时加氧处理方法称联合水处理(CWT)应范围初全铁部件直流炉扩凝汽器低压加热器铜合金直流炉目前已汽包锅炉
1 加氧处理原理控制指标
热力学观点锅炉水采氧AVT处理时碳钢腐蚀电位030V左右水pH8895间FeH20 电位pH图处钝化区钝化膜Fe3O4水加氧碳钢腐蚀电位会升高数百毫伏达 015030V图 1示碳钢表面原Fe3O4 膜中部分Fe 2+会进步氧化生成 Fe2O3反应:
2Fe 2+ +12O2+2H2O——Fe2O3+4H+
氧纯水中碳钢表面形成双层氧化膜层磁性氧化铁(
Fe3O4)膜外层Fe2O3膜样双层氧化膜更效阻止碳钢腐蚀量试验证明:中性纯水(电导率〈01μScm)中加氧碳钢腐蚀速度降低 23数量级
氧高纯水中影响碳钢铜合金腐蚀素pH 值氧浓度电导率等
11 水pH 值
碳钢氧盐水中腐蚀速度pH 值关着 pH 值升高碳钢腐蚀速度逐步降低氧盐水中碳钢腐蚀速度 pH 值7 时降低着pH 值升高改变图2 示
热力学观点氧氧高纯水中铜均处钝化状态氧高纯水中铜表面形成浅黄色氧化亚铜(Cu2O)氧高纯水中形成黑色氧化铜(CuO)者纯水中溶解度前者二者均受高纯水pH 值影响pH值 8590 范围铜合金腐蚀速度达低(通常加氨量 100μgl左右) pH>10 时生成铜氨络合物铜合金腐蚀速度显著增加国某电厂直流炉采CWT处理结果表明:水pH 值控制87±01范围低压加热器出口水中铜含量均低AVT处理时50 μgl水炉前水铜含量达AVT处理时 26μgl 水水pH值降 83 时水中铜含量AVT处理时增加60国电厂实施 CWT处理时pH值控制8789低压加热器出口水中铜含量接AVT处理时 50μgl 水
12 氧浓度
保持纯水中氧浓度保证碳钢腐蚀电位高钝化电位日等国方面做益工作图 3日砂川电厂 4号机组采CWT处理时溶解氧量腐蚀电位关系水中溶解氧 2050 μgl时电位进入Fe2O3区域加氧低浓度 20μgl世界绝数采CWT处理国家推荐加氧低浓度50μgl外试验发现维持 Fe2O3 电位需氧浓度生成 Fe2O3电位需氧浓度低
图4 日砂川电厂 4 号机组采CWT处理时开停炉期间腐蚀电位变化情况腐蚀电位0100mV 间变化值100mV电位然处电位pH 图中 Fe2O3 区域说明开停机组期间采 CWT处理
中性纯水中加氧会铜合金腐蚀速度急剧增图5 示低压加热器铜合金材料机组采 CWT 处理时必须控制水中氧浓度合适浓度原苏联介绍通低压加热器水氧浓度控制70120μgl范围铜合金腐蚀速度低国现场实验结果表明:铜铁部件热力系统水中氧浓度控制100±20 μgl 时低压加热器系统出水炉前水中铜含量会高AVT处理时值见两者实验结果完全致
13 水电导率
加氧水中电导率碳钢腐蚀速度似线性关系图 6 示着水电导率增加碳钢腐蚀速度会显著增加实际水电导率水中杂质含量综合反映电导率高杂质含量水中杂质特氯离子妨碍正常磁性氧化铁保护膜生成反应:
2Fe 2+ +H2O +12O2 +8Cl ——2[FeCl4] +2OH
研 究 结 果 表 明 : 水 阳 离 子 电 导 率 01μScm 时着氧浓度增加(超 50μgl)碳钢腐蚀速度会显著降**离子电导达03μScm 时腐蚀速度开始增什世界国阳离子电导率03 做门限值水阳离子电导率值时应停止加氧处理
2 汽包锅炉加氧处理
目前加氧处理已开始汽包炉表2美国国汽包炉加氧处理水炉水控制指标出直流炉加氧处理相汽包锅炉加氧处理
(1) 汽包锅炉采 OT 处理直流炉高前者求水阳离子电导率<01μScm者求阳离子电导率<02μScm
(2) 汽包锅炉炉水浓缩问题严格控制炉水水质实施 OT处理关键美国规定炉水阳离子电导率<3μScm国空冷机组规定炉水阳离子电导率
<1μScm两国标准中炉水氯离子规定相Cl<100μgl
(3) 汽包锅炉加氧处理降底部水冷壁氧浓度求规定必须 5μgl否炉水中杂质发生浓缩时产生点蚀
3 OT处理优点
长期现场应证明OT处理具优点:
31 汽水系统中 Fe浓度显著降低
日直流锅炉采 CWT处理热力系统部位铁浓度降低仅 AVT处理时1214国某电厂 1 台 500MW超界直流锅炉采CWT处理水铁离子均值AVT处理56μgl 降03μgl降80凝结水高加疏水铁离子浓度显著降浓度仅 AVT 处理时间 1020
32 锅炉结垢速度明显降低
日现场发现CWT处理时锅炉部位结垢速度仅 AVT 处理时 1213国某电厂 1 台 300MW亚界直流锅炉采CWT 处理仅 1a检查发现:CWT处理期间锅炉结垢速率3999g(m2 a)AVT 处理相结垢速度降低546国电厂直流锅炉采 CWT处理省煤器水冷壁垢沉积速度 AVT处理时分降6987
33 锅炉水加热器压降显著降低
国某电厂 1台 500MW直流锅炉AVT处理运行 2 年锅炉压差 44MPa升76MPaCWT处理运行半年压差已原76MPa降 61MPa水泵转速锅炉压差降减慢满负荷时汽泵转速4425rmin 降 4222rmin耗汽量相应减少机组效率提高
日某电厂运行验证明:AVT处理相CWT处理锅炉压降水加热器压降分减少 15kgcm2 5kgcm2
34 凝结水盐设备运行周期延长
采CWT处理凝结水盐设备生频率AVT 处理时 15110减少生剂量降低运行费利环境保护
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