关键词：给水净化、腐蚀产物、净化装置、效益
摘 要:给水净化装置是一种新型锅炉给水净化技术，利用重力势能及磁能在给水系统上设置全封闭过滤场，对给水系统各类腐蚀产物在不耗能的工况下，进行全流量去除，以有效降低管路腐蚀及锅炉结垢率。给水净化技术通过其载体净化装置在给水系统中除氧器内部实施改造，该技术净化方式不耗能，不耗水，不占地，其对给水中各类杂质分层分类收纳过滤，对锅炉补给水的水质改善，特别是铁含量会大幅降低，使锅炉和汽机叶片少结垢或者不结垢，改善给水系统的运行环境，延长设备的使用周期。
前言
由于水在火力发电厂所经历的过程不同，其水质常有较大的区别，热力设备用水大致可分为：原水、补给水、给水（凝汽式发电厂的给水主要由汽机凝结水、补给水和各种疏水组成）、锅炉水、排污水、疏水、冷却水等。而电厂的水处理工作主要是净化原水、凝结水处理、冷却水处理及机组停运保养、水汽监督、给水处理、化学清洗等。这里涉及的给水处理一般是对给水进行除氧或加氧、提高PH值的各种加药处理，以保证给水的质量，但是这些处理手段无法满足给水在高温状态下减少铁氧化腐蚀的需求。给水净化装置是一种新型锅炉给水净化技术，利用重力势能及磁能在给水系统上设置全封闭过滤场，对给水系统各类腐蚀产物在不耗能的工况下，进行全流量去除，以有效降低管路腐蚀及锅炉结垢率。
一、目前发电厂的水处理方式
传统水处理方式以化学精处理为主，其布置在凝结水泵出口后，按机组单元配置，每台机设置3台前置过滤器并联连接、3台阳床、3台阴床分别并联再串联连接、1台再循环泵。凝结水精处理系统设置三级旁路系统：1套过滤器单元的旁路系统、1套阳床单元的旁路系统、1套阴床单元的旁路系统，旁路均能通过100%的凝结水量。机组正常运行时，系统旁路保持关闭状态，即凝结水必须100%经过处理。处理后的水至除氧器中进行除氧，经除氧器出水口至给水泵入口加压送至锅炉，这样，化学精处理装置后管路产生的腐蚀产物就直接进入了锅炉，随着温度的提高，容器（高压加热器）及管道受热面的金属耐腐蚀性降低，致使机械杂质在系统中的携带量变大，该部分杂质（大都是固态铁质颗粒）进入汽水管路会导致更多腐蚀产物在管壁内沉积造成水质下降。（现给水系统的加药处理。只能提高PH值，减少氧气含量，无法去除已被腐蚀的铁质颗粒物，这是造成给水品质一直无法得到有效改善的一个重要原因，）
二、建立给水净化的原因分析
发电厂水质净化主要目的是保护锅炉安全，但传统给水系统却没有有效净化手段，这是因为目前我厂乃至行业内现有净化方式和滤材无法满足在高温高压状态下的工作需求，有关统计显示有40%的锅炉事故都与汽、水品质有关，特别是恶性事故，一旦发生就要停炉检修、更换管路，其经济损失是很大的，因此配置专门针对给水的净化技术是维持锅炉经济、安全运行的重要手段。
1、减少腐蚀产物进入锅炉的必要性
电厂化学控制的目的是减少系统的腐蚀，保证热力系统设备结构材料的完整性，提高机组运行的安全性，并延长设备使用寿命。热力系统多由碳钢材料制成的，腐蚀不可避免。尤其在超超临界时期，随着压力和温度等参数的提高，固态杂质在水中溶解度下降，容器及管道受热面的金属耐腐蚀性降低，致使机械杂质在蒸汽中的携带量变大，该部分杂质（都是固态铁质颗粒）进入汽水管路会导致更多腐蚀产物在管壁内沉积形成垢。垢的形成即影响管壁传热和过热，也会加剧垢下腐蚀。而过热和腐蚀是引起锅炉爆管的主要原因。同时，垢层加厚会造成管路通流面积减少和汽水系统总阻力的增加，导致给水泵电耗增加，当流动阻力超过给水泵富裕压头时（极端恶劣工况），将迫使锅炉降负荷运行。
此外，据测定，当水垢厚度为1.5mm时，系统需多消耗6%的燃料；厚度为5mm时，需多消耗15%的燃料；厚度为8mm时，需多消耗34%的燃料。由此可见，腐蚀产物沉积会也同时造成大量额外燃料消耗。
另一方面是铁基杂质在管路中高速流动过程中对管路形成冲刷，容易导致管壁变薄，并造成阀门损坏，同时还会引起更进一步的腐蚀，造成恶性循环。此外，由于超/超超临界参数下的机组蒸汽密度比亚临界参数要高，作用于颗粒的加速力远大于亚临界机组，所以超/超超临界机组中固态颗粒对系统的侵蚀危害更大。
综上所述发现，减少锅炉内腐蚀产物的量对机组高效、安全运行非常重要，而超超临界机组直流炉因无汽包和循环炉水，不能采用炉内排污方式进行水质调整，因此控制腐蚀产物进入锅炉，是提高锅炉给水水质，保证蒸汽质量的重要方式，也是给水净化的最主要目的。
2、目前发电厂设在凝结水中的化学净化方式不能代表给水的净化
水质净化最终目的是保护锅炉安全运行，因此净化方式距离锅炉越近越好，但传统化学水净化方式只建立在凝结水系统上，究其原因，是因为滤材问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆树脂因其有离子吸附作用，一直被电厂用于过滤的材料，但其使用温度最高只有75℃，受此温度限制，其只能在温度压力较低的凝结水系统中使用。但事实证明，凝结水的净化不能完全代表给水的净化需求，因为水中的杂质都是腐蚀物，都来自运行系统管路内和加热设备的内表面上，水经过的路程越长，腐蚀产物的量也越多，受到的污染也越多，凝结水的净化只能清除在处理点之前的腐蚀产物，而后续管路产生的腐蚀产物就直接进入了锅炉，这导致给水中铁离子的含量某种程度上比凝结水中含量还高，因此只有建立专门针对给水的净化技术才能突破只在凝结水系统进行净化的传统模式，建立水质净化的最后一道关卡，大大改善给水品质。
三、给水净化技术的成熟性
给水净化技术研究开始于2004年前，经过十年的研究、试验和电厂实际运行考验，证明该项给水净化技术业已成熟，能在系统中有效且安全的使用。下文以山西右玉电厂采用给水净化技术，安装给水净化装置为例做一简要介绍。
1、给水净化装置简介
给水净化技术通过其载体给水净化装置在除氧器内实施。该电厂#1、#2机于2015年先后在除氧器内设置给水净化装置。该装置由标准净化模块组成。在除氧水箱内设置全封闭的过滤场，通过重力势能驱动作为驱动，同步实现对给水中各类杂质的去除。。
#1机运行4个月停机，过滤物取样交国家级权威机构“国家钢铁研究总院”进行相成份分析和固态颗粒度检测，并对结果进行计算，得出：
① 全年杂质过滤量至少50kg。
② 相成份分析，X射线衍射物相分析结果：主要物相为Fe3O4（65.8%），Fe2O3（29.6%），FeO（2.0%），C（2.5%）
③ 过滤精度：最小为0.25μm、平均为4.88μm；其中1μm以下颗粒占19.84%，
#2机全年杂质过滤量为大于100kg，相成份分析和颗粒度检测结果与#1机大致相同，
2、报告数据分析结论
（1）、数据证明，给水中确实存在大量固态杂质，成分以铁基为主。其为引起结垢和腐蚀的有害杂质，传统给水没有直接有效的净化技术，也没有配套杂质的检测方法，因此影响了人们对给水净化的认识及对锅炉保护意识的提高。新的给水净化技术将给水中实际腐蚀产物情况呈现出来，有助于加强业内对现有水质管理的重新认识，同时促进更有效的净化技术的研发和实施，为推动机组高效安全运行提供了原动力。
（2）、凝结水在汽水系统中先后经过除铁装置和化学精处理的过滤，但到达低压给水时仍有大量固态铁，这表明，一是凝结水的净化只能解决净化点之前产生的腐蚀产物；二是化学精处理之后延程管路的污染及汽水系统结构材料的腐蚀才是给水腐蚀产物的主要来源。所以说，凝结水系统净化只能起到减少腐蚀产物进入给水的作用，不能完全依赖其处理给水净化的核心问题。
（3）、颗粒度检测报告显示：给水净化技术净化精度最小可达0.25μm，是精度最高的净化技术，且其除掉的是其他净化方式难以除掉的胶体铁。同台机组凝汽器内测得杂质颗粒度平均为13.39μm，也说明给水净化是高端的净化（给水中杂质颗粒最小）。
（4）、给水净化技术杂质过滤量与净化能力（及过滤场面积）成正比，#2机的过滤场面积为#1机2倍，净化杂质量比例类似。
（5）、给水净化是必要的，且是主要的，给水净化是水质净化最后一道关卡应是未来净化的重点。
四、项目实施。
给水净化技术通过其载体净化装置在给水系统中除氧器内部实施改造，该技术净化方式不耗能，不耗水，不占地，其对给水中各类杂质分层分类收纳过滤，对锅炉补给水的水质改善，特别是铁含量会大幅降低，使锅炉和汽机叶片少结垢或者不结垢，改善给水系统的运行环境，延长设备的使用周期。该净化技术实施为一次性投资，重复性使用无维护费用及环境污染问题。其可大大提高锅炉运行的安全性。其经济性主要体现在：
1、通过减少事故率，降低维修率，节省更换材料及人工费用；
2、降低给水系统总阻力，从而降低水泵及配套设施的电能消耗；
3、减少锅炉结垢率及管路腐蚀性以节省燃煤等能源消耗。
该项目整体工程过程由产品公司负责。600MW等级超超临界机组预计工程实施总费用为每台机组200万，结合其经济性估算可在最多3年内收回投资成本。后期经济效益巨大。该技术提供了一条用于简化系统、改善水质，实现节能且方便管理的新型净化技术路线，对于机组高效安全运行有重要意义。锡林浩特电厂是新建超超临界机组，如实施，这将是国内首台实现锅炉给水端净化的660MW等级超超临界机组，将成为大唐集团的标杆及参照物。在为电厂创造经济效益的同时，也带来很强的社会效益。
论文作者:刘利明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/27
标签：锅炉论文; 系统论文; 杂质论文; 凝结水论文; 产物论文; 机组论文; 管路论文; 《电力设备》2017年第23期论文;