PDF《大型锅炉水处理技术进展》

大型锅炉水处理技术进展 2016/7/14 曹杰玉

13709292575 西安热工研究院有限公司 2016年7月?曹杰玉:研究员,西安热工研究院电站化学技术部主任 ,享受国务院政府特殊津贴,任中国电机工程学会火电 分会电厂化学专委员秘书长、全国电气化学标委会副主 任.

从事热力设备化学清洗、水汽系统防腐防垢、化学 仪表检验等的研究及应用.主持编写国标《火力发电机 组及蒸汽动力设备水汽质量标准》、电力标准《火力发 电厂锅炉化学清洗导则》等9项国家标准和电力行业标 准.获省部级科技奖18项.

2 西安热工研究院有限公司 ? 原电力部直属三大院之一,唯一发电研究院. ? 国家105所重点研究院之一. ? 1965年从北京迁往西安 ? 五大发电集团持股、中国华能集团控股 ? 承担国家和电力行业重大科研项目 ? 中外政府能源合作项目牵头单位 ? 发电专业国家标准和行业标准制订、修订 ? 负责发电行业科研方向、重大技术疑难问题的解决. 电站化学技术部 ? 全国电厂化学专业委员会挂靠单位 ? 电力行业电厂化学标准化技术委员会 ? 全国电气化学标准化技术委员会挂靠单位 ? 电力工业热力发电设备及材料质量检验测试中心(化学) ? 全国水分析和水处理考核委员会秘书处 ? 全国电力行业电力用油、气分析检验人员考核委员会秘书处 ? 电厂化学仪表计量确认审查委员会 秘书处 主要内容 ?

1、大机组水汽系统的特点 ?

2、在线化学仪表准确性 ?

3、其它在线监测新技术 ?

4、亚临界机组的炉水处理 ?

5、超临界机组水处理 ?

6、过热器/再热器氧化皮治理

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1、大机组水汽系统的特点 ? 我国目前主要发电机组为300MW(蒸发量1000t/h) 以上的亚临界机组和超(超)临界机组.200MW( 蒸发量670t/h)的发电机组(不包括供热机组)已 经拆除.下一个五年计划要拆除300MW(蒸发量 1000t/h,压力19MPa)的亚临界机组.

1、大机组水汽系统的特点 ?特点一:温度高 给水系统易发生流动加速腐蚀(FAC).即在较高的温度区 间、流速较高、水质纯度高、无氧的条件下发生的快速腐蚀.1 年腐蚀可超过2mm.造成设备损坏、腐蚀产物增加蒸发段结垢速 率.

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1、大机组水汽系统的特点 ?特点二:热负荷高(传热强度大) (1)受热面表面浓缩程度高(可浓缩10000倍以上). (2)受热面少量结垢(如0.1mm厚)会造成受热面爆管.

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1、大机组水汽系统的特点 ?特点三:蒸汽溶解携带杂质的能力强 (1)炉水中的杂质会被携带到过热器蒸汽和再热蒸汽中, 造成积盐和停用腐蚀;

(2)蒸汽携带杂质引起汽轮机积盐(0.1mm积盐,造成效 率下降2%以上)、低压缸叶片腐蚀断裂.

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2、在线化学仪表准确性 ?为什么强调在线化学仪表? (1)手工取样不能保证大机组测量准确性.超临界机组给水 氢电导率标准要求小于0.10?S/cm,现场取样测量至少大 于0.3?S/cm;

pH取样测量吸收空气中的CO2,pH值降低可 达0.2以上;

Na取样测量受空气污染;

… (2)污染可能是间断、突发的.如凝汽器泄漏、精处理漏氯 离子和Na离子、 … 只有靠在线化学仪表准确测量才能保证大机组安全经济运行

11 能耗损失巨大 锅炉效率降低0.5% 高加腐蚀泄漏、水 冷壁腐蚀爆管…… 水冷壁结垢0.1mm 汽轮机效率降低3% (EPRI资料) 高压缸均匀积盐 0.08mm

2、在线化学仪表准确性 控制水汽品质是关键

2、在线化学仪表准确性 2016/7/14 ? 两高问题 : 指电厂水汽化学监督合格率很高,而大修检查时, 热力设备的腐蚀、结垢和积盐速率也很高的异常现象. ? 两高问题 后果:由于水汽品质合格率高,电厂化学监督人员和电 厂领导不知道化学监督和控制出现了问题,没有引起重视.导致电厂在 不知不觉之中蒙受巨大的损失,影响了机组运行安全性,增加了机组能 耗. ? 两高问题 的根源: 在线化学仪表 测量不准确 导致 化学监督的 两高问题 水质控制的关键是测量准确性

2、在线化学仪表准确性 2016/7/14 山西某电厂2台600MW机组,2004年底相继投 产.由于蒸汽在线钠表测量偏低,一直未能及时发 现蒸汽钠超标问题.2006年初高压缸叶片积盐厚度 达到3mm,导致汽轮机效率显著降低.煤耗增加 20g/(kW?h)以上.据估算,每年损失5600万元.

2、在线化学仪表准确性 2016/7/14

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5 钠浓度真实值 标准合格范围 Na 时间 钠表显示值

2、在线化学仪表准确性 2016/7/14 华北某电厂凝汽器为铜管,给水标准pH值范围是8.8~ 9.3.电厂控制合格率很高,2年后发现凝汽器铜管外表面 发生大面积严重氨腐蚀并造成严重泄漏.检修一次更换 6000多根铜管,并造成汽轮机严重积盐,年损失超过亿元. 检查发现,给水在线pH表测量值偏低0.73,导致实际控制 给水pH值偏高.在线表示值9.0,实际pH值9.73.过高的 pH值导致凝汽器铜管外表面发生严重的氨腐蚀、并导致大 面积泄漏.

2、在线化学仪表准确性 2016/7/14 8.6 8.8

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5 真实pH值pH表显示值 pH值合格范围 pH 时间 在线化学仪表测量不准确的原因 2016/7/14

18 影响在线化学仪表准 确性的两大特殊影响 因素:在线因素和纯 水因素 两大特殊因素只在仪表正 常运行过程中表现出来, 在仪表拆开检验时消失, 常规标准溶液检验手段无 法发现并确认 电厂采用标准溶液 检验仪表的准确性 仪表检验环境和实 际运行环境不一致, 检验后仪表误差仍 超标. 在线化学仪表 测量不准确 国外解决方法 2016/7/14 国外先进标准规定 (ISO、ASTM等) 在线化学仪表 必须在线检验 发达国家电厂普遍 装备在线化学仪表 检验装置 澳大利亚 Millmarran电厂、 Callida C电厂 装备在线化学仪表 检验装置 检验方法 检验工具 国内解决方法 2016/7/14 严格按照DL/T677-2009《发电厂在线 化学仪表检验规程》检验在线化学仪 表测量准确性. 西安热工研究院研制出YHJ-V型移动式在 线化学检验仪表检验装置.是国内唯一能 够按照DL/T677-2009《发电厂在线化学仪 表检验规程》检验在线化学仪表测量准确 性的标准器具. 检验方法 检验工具

2、在线化学仪表准确性 ? YHJ-V型在线化学仪表检验装置已在华电邹县电厂 、华能莱芜电厂、华能白杨河电厂、华能威海电 厂等75家单位(电厂及电科院 )配备应用. ? 超过200多个电厂应用了在线化学仪表检验装置. 2016/7/14

21 小结 2016/7/14

22 (1)化学仪表准确性对火电厂的节能降耗和安全生产有重要 影响.这种影响是隐性的、慢性的,不容易被发现. (3)装备在线化学仪表检验装置,可确保化学仪表准确, 消除化学监督和控制的盲区,才能确保水汽化学监督和控 制的准确有效,避免热力设备腐蚀爆管,防止结垢和积盐 造成的效率降低. (2)发电厂采用标准溶液检验在线化学仪表,无法发现在线 化学仪表测量存在的偏差,导致化学监督和控制上的盲区, 是水汽化学监督必须要解决的技术关键.

3、其它在线监测新技术 2016/7/14 3.1水汽中痕量氯离子分析仪 3.2水汽中痕量TOC分析仪 3.1水汽中痕量氯离子分析仪 2016/7/14 水汽中氯离 子含量超标 水冷壁腐蚀 爆管 汽轮机叶片 腐蚀断裂 氯离子是公认的对热力设备危害最大的腐蚀性阴离子 过热器和再热 器奥氏体钢晶 界腐蚀损坏 3.1水汽中痕量氯离子分析仪 2016/7/14 九十年代国内外采用电位法在线测量氯离子,由于 可靠性差、灵敏度差,已经停用.国内长期没有痕量氯离 子在线监测仪表. 西安热工研究院自主研发了可适用于电厂的痕量氯 离子分析仪,用于在线测定水中痕量氯离子,填补了国内 外空白,已获得发明专利(ZL201110044410.2).仪器 通过中国电机工程协会鉴定,评价技术水平处于国际领先 水平. 3.1水汽中痕量氯离子分析仪 2016/7/14 TPRI-TC-Y1型水汽中痕量氯离子 分析仪: 用于测定凝结水、给水中氯离子;

作用: (1)防止汽轮机低压缸叶片腐蚀 断裂;

(2)延长精处理运行周期. 3.1水汽中痕量氯离子分析仪 2016/7/14 TPRI-TC-N1型水汽中痕量氯离子分析仪: 用于测定炉水中氯离子含量. 作用: (1)防止汽包炉水冷壁腐蚀 (2)防止汽轮机低压缸叶片腐蚀断裂 (3)减少锅炉排污,提高热效率 3.1水汽中痕量氯离子分析仪 2016/7/14 ? 应用业绩 水汽中痕量氯离子分析仪目前已在大唐灞桥 电厂、国华宁海电厂、华能玉环电厂、国华沧 东电厂等电厂应用,均取得较好的应用效果. 3.

2、水汽中痕量TOC分析仪 2016/7/14 意义: 叶片断裂是汽轮机最常见的故障.据西屋公司统计, 每年3%的汽轮机发生腐蚀疲劳断裂,德国统计汽轮机叶片断 裂的三分之一为腐蚀引起,国内资料统计的数据也与此相当. 水汽中有机物在热力系统分解产生酸性物质,是造成汽轮机 低压缸腐蚀的主要原因之一.此外近几年多个电厂发生严重 的系统漏油事故,如对水汽系统有机物含量进行日常监督就 可迅速发生漏油点,避免严重事故发生. 3.

2、水汽中痕量TOC分析仪 2016/7/14 标准 水质监督内容 指标值 GB12145 给水(汽包炉) ≤500μg/L GB12145 给水(直流炉) ≤200μg/L EPRI 给水 ≤300μg/L VGB 除盐补给水 ≤200μg/L 3.

2、水汽中痕量TOC分析仪 2016/7/14 目前现状 指标规定 电厂无监测手段 水汽中有机物含 量无法测量 监测指标合格但叶片 出现较严重的腐蚀 国内仪器无法测量 水汽中痕量有机物 国外仪器虽可测量但 不能反映有机物中氯、 硫等腐蚀性元素 西安热工研究院自主研发了可适用于电厂的痕量TOC分析仪,填 补了国内外空白,已获得发明专利.鉴定评价技术水平处于国际 领先水平.获得中国电力科技一等奖. 3.

2、水汽中痕量TOC分析仪 2016/7/14 实验室TPRI-TW型痕量TOC分析仪 在线TPRI-TW型痕量TOC分析仪 3.

2、水汽中痕量TOC分析仪 2016/7/14 ? 产品特点 ?仪器使用简便,无需添加任何药剂;

?运行成本低;

?实现痕量TOC的在线测量;

?全自动运行,(4-20)mA信号可输入上微机;

?具有超限报警功能;

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2、水汽中痕量TOC分析仪 2016/7/14 ?实例1 ?某电厂蒸汽氢电导率经常超过0.15?S/cm的标准值(最高达到 0.4?S/cm以上),汽轮机低压缸腐蚀严重,直接影响电厂的安全运行, 但一直查找不到原因而无法解决问题.应用TPRI-TW型TOC分析仪后 找到问题原因,确保机组的安全运行. ?实例2 ? 热力系统漏油.某电厂系统漏油造成严重的停机事故,精处理树脂 被油污染而全部更换,给电厂造成严重的经济损失.应用TPRI-TW 型TOC分析仪后迅速找到了漏油点,避免了更加严重的损失. 3.

2、水汽中痕量TOC分析仪 2016/7/14 在GB/T 12145中规定给水有机物含量........