[发明专利]本质安全的锅炉给水加氧处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工艺方法，尤其是一种锅炉给水加氧处理方法，属于电力及动力工程技术领域。

背景技术

锅炉给水加氧处理的目的是利用给水中溶解氧对金属的钝化作用，使金属表面形成致密的保护性氧化膜，以降低给水铁含量，防止炉前系统发生流动加速腐蚀(Flow Accelerated Corrosion，简称FAC)、降低锅炉管的结垢速率、减缓直流炉运行压差的上升速度、防止因减温水引起混合式过热器和再热器以及汽轮机积盐、延长锅炉化学清洗的周期和凝结水精处理混床的运行周期。

锅炉给水处理方式主要有三种：还原性全挥发处理(给水加氨和联氨的处理，以下用AVT(R)表示)、AVT(O)(锅炉给水只加氨水的处理，称之为氧化性全挥发处理)和OT。

在AVT(R)方式下，给水系统金属表面生成双层结构的磁性铁氧化膜，上层膜的微观结构是多孔疏松的，因此给水和湿蒸汽系统极易发生FAC。当给水DO＜1μg/kg且含有还原剂时，给水腐蚀产物含量较高(Fe＞5μg/kg)。AVT(R)是第一代直流锅炉给水处理方式，它导致锅炉水汽系统腐蚀、结垢速率较高，对火电机组的安全、经济运行造成显著影响，在当今高参数、大容量火电机组上鲜有应用。在超(超)临界火电机组上AVT(R)方式的缺陷尤为明显。。

在AVT(O)方式下，给水系统金属表面氧化膜主要由Fe₃O₄和少量α-Fe₂O₃组成，由于给水中溶解氧含量较低(DO＜10μg/kg)，需要较高pH_25℃值(＞9.3)相匹配，方能使给水铁离子含量降至2μg/kg以下。AVT(O)的主要优点：锅炉水汽系统腐蚀和沉积速率可以比AVT(R)低。主要缺点：①要求给水pH_25℃值较高，导致凝结水精处理混床周期制水量较低；②给水铁离子含量为AVT(R)方式下的三分之一，但尚不足以杜绝FAC，锅炉水汽系统仍然存在一定程度的腐蚀和沉积问题。

在OT方式下，加氧点分别设置在精处理出水母管和除氧器出水管道上。给水DO一般控制30～150μg/kg，pH_25℃控制在8.0～9.0范围内，并要求CC≤0.15μS/cm。当0.15μS/cm＜CC＜0.2μS/cm，维持正常加氧量但必须提高给水pH_25℃值至9.0～9.5；当CC≥0.2μS/cm时停止加氧，转变为AVT(O)方式运行。在OT方式下，给水系统金属表面氧化膜最外层为致密的α-Fe₂O₃和FeOOH，它们阻塞了多孔的磁铁氧化物的扩散通道，形成了低渗透性氧化层，从而起到保护金属表面的作用。OT的主要优点：①能将给水铁离子含量降至AVT(O)方式下的三分之一，完全抑制锅炉水汽系统的铁基金属腐蚀和沉积；②凝结水精处理混床的运行周期较AVT(R)方式延长四倍，较AVT(O)方式延长两倍，减少了运行成本和运行人员的劳动强度。主要缺点：①对给水系统的材质有一定限制。OT会加速水汽系统含铜合金的腐蚀和沉积，不宜用于有铜系统(凝汽器和低压加热器为铜管)。而所谓无铜系统其实往往并非绝对无铜，例如现代高参数火电机组高压给水管路材质一般为15NiCuMoNb5，其含铜量为0.5％～0.8％，采用OT也会有一定影响；此外，常用作阀的硬表面的司太立(Stellite)合金，即钴基钨铬共晶合金在DO≥50μg/L时可能存在磨蚀-腐蚀问题；②给水DO较高时蒸汽中DO与AVT(O)方式有显著差异，会使蒸汽通流系统电化学电位(ECP)升高，在一定条件下与含氧蒸汽相接触的金属多层氧化皮富铬层会发生铬氧化逃逸，在氧化皮中生成空穴缺陷，最终导致氧化皮脱落，引发锅炉过热器、再热器管超温甚至爆管等事故。含氧蒸汽中氧化皮存在不良反应时，蒸汽阳离子电导(主要贡献者为铬酸根)会显著增加，铬酸根是蒸汽通道氧化皮不良反应的特征值。

发明内容

本发明的目的在于针对以上现有技术存在的缺点，提出一种新型给水加氧处理方法，采用该方法后给水加氧处理缓冲能力强，给水溶解氧含量等参数波动减小；

给水溶解氧含量下限和上限较常规加氧处理显著降低，既能有效抑制给水系统流动加速腐蚀又能扩大对给水系统金属材质的适用范围，有效预防给水加氧处理引起的司太立(Stellite)合金(钴基钨铬共晶合金)腐蚀和含铜合金腐蚀；

有效预防给水加氧处理引起的蒸汽通流系统，特别是锅炉过热器、再热器中氧化皮疲劳、脱落；