CN102408148B - 一种火力发电机组给水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于电力及动力工程技术领域的一种火力发电机组给水处理方法。该方法包括:在低压加热器前或/和高压加热器前加入氧化剂,能够抑制给水***中的流动加速腐蚀;在高压加热器后加入还原剂,与氧化剂反应,使得锅炉***炉水中溶解氧浓度低于预定值,去除加氧处理中氧对锅炉管金属氧化速率的增强作用。本发明方法能够同时抑制给水***流动加速腐蚀和降低锅炉管内壁的氧腐蚀。
Description
技术领域
本发明属于电力及动力工程技术领域,特别涉及一种火力发电机组给水处理方法。
背景技术
目前,超(超)临界火力发电机组给水处理主要有两种方式:全挥发性处理(AVT)和加氧处理(OT)。AVT主张在***中除氧,抑制氧腐蚀,包括AVT(R)和AVT(O)。OT主张在***中加氧,形成具有保护性的氧化层。这两种给水处理方法都是对整个***(包括低压加热器、高压加热器和锅炉管***)来实施。
超(超)临界火力发电机组采用AVT方式时,在低压加热器和高压加热器等给水***产生流动加速腐蚀(FAC),使进入锅炉的给水中的铁离子含量较高。水工质在锅炉中从亚临界态转变为超临界态,其物性发生了很多变化,由极性变为非极性。因此炉水中的铁离子在水冷壁、过热器等管道中析出,继而形成氧化层。
为了克服AVT方式的缺点,产生了加氧处理方式。加氧处理向给水中加入氧气,能够在金属表面形成致密氧化层,有效的抑制了低压加热器和高压加热器等给水***的流动加速腐蚀,使得进入锅炉的给水中铁离子含量降低。随着加氧处理在超(超)临界机组中的应用,发现有些电厂在过热器和再热器管道中氧化层生成速率过快,出现了管道超温、氧化层剥堵塞爆管和叶片冲蚀等一系列问题。
因此,现有技术的给水处理方式不能同时抑制给水***流动加速腐蚀和降低锅炉管内壁腐蚀。
发明内容
鉴于现有技术的以上问题特提出本发明。本发明提供一种火力发电机组给水处理方法,能够同时抑制给水***流动加速腐蚀和降低锅炉管内壁腐蚀。
本发明提供的一种火力发电机组给水处理方法,包括:在低压加热器前或/和高压加热器前加入氧化剂;在高压加热器后加入还原剂,使得锅炉***炉水中溶解氧浓度低于预定值。
优选地,在高压加热器后加入还原剂包括以下方式中的一种或几种:
方法一、在高压加热器出口后、在省煤器前管道上加入还原剂;
方法二、在水冷壁下联箱处加入还原剂。
优选地,该方法还包括:根据省煤器入口溶解氧监测和给水流量信号调节还原剂加入量,或者根据省煤器入口溶解氧量和氧化剂加入量调节还原剂加入量。
优选地,在高压加热器后加入还原剂包括:采用高压泵方式在高压加热器后注入还原剂。
优选地,在低压加热器前或/和高压加热器前加入氧化剂包括以下方式中的一种或几种:
方法一、在凝结水精处理混床出口母管处加入氧化剂;
方法二、在除氧器出口下降管处加入氧化剂;
方法三、在凝结水精处理混床出口母管处加入氧化剂,在除氧器出口下降管处辅助加入氧化剂。
优选地,在低压加热器或/和高压加热器前加入氧化剂使得给水***中溶解氧浓度为30-150μg/L。
优选地,在高压加热器后加入还原剂,与氧化剂发生反应,使得省煤器入口溶解氧小于预定值7μg/L。
根据本发明提供的给水处理方法,通过在低压加热器前或/和高压加热器前加入氧化剂,能够抑制给水***中的流动加速腐蚀;通过在高压加热器后加入还原剂使得锅炉***中炉水的溶解氧浓度低于预定值,可以去除高氧对锅炉管金属氧化速率的增强作用。从而能够同时抑制给水***流动加速腐蚀和降低锅炉管内壁腐蚀。
本发明还提供一种应用于上述方法的高压加还原剂成套装置,该装置包括:储液罐,其用于存储还原剂溶液;高压液体计量泵,其入口与储液罐相连,出口能够连接到高压加热器后的锅炉管***,用于接收来自控制器的流量控制指令,根据流量控制指令调节还原剂输出流量;控制器,其与所述高压液体计量泵相连,用于向高压液体计量泵发送流量控制指令,使得锅炉管***中炉水溶解氧浓度低于预定值。
优选地,在高压液体计量泵出口和锅炉管***之间还依次连接有缓冲罐、压力表、减压阀、闸阀和逆止阀;在储液罐和高压液体计量泵之间设置有过滤器。
优选地,该***还包括:自动配药装置,其与储液罐相连,用于向储液罐提供还原剂浓溶液和稀释水以形成还原剂溶液。
优选地,自动配药装置包括依次连接的还原剂桶、取液泵、还原剂流量计和还原剂闸阀,还原剂闸阀与储液罐相连;还包括依次连接的稀释水源、稀释水流量计和稀释水闸阀,稀释水闸阀与储液罐相连。
优选地,该***还包括自动配药控制器,其与自动配药装置相连,用于提供还原剂浓溶液和稀释水配比信号,向电动阀发出指令,由还原剂流量计和稀释水流量计控制还原剂浓溶液和稀释水比例。
优选地,储液罐包括搅拌器,用于搅拌还原剂浓溶液和稀释水以形成还原剂溶液。
本发明还提供一种火力发电机组给水处理***,能够抑制给水***流动加速腐蚀和降低锅炉管内壁腐蚀。该***包括:氧化剂加入装置,用于在低压加热器前或/和高压加热器前加入氧化剂;还原剂加入装置,用于在高压加热器后加入还原剂,使得锅炉***炉水中溶解氧浓度低于预定值。所述还原剂加入装置为上述高压加还原剂成套装置。
优选地,可在以下任意一个或多个位置处设置氧化剂加入装置:位置一、氧化剂加入装置位于凝结水精处理混床出口母管处;位置二、氧化剂加入装置位于除氧器出口下降管处;位置三、氧化剂加入装置位于在凝结水精处理混床出口母管处和除氧器出口下降管处。
优选地,可在以下任意一个或多个位置处设置还原剂加入装置,位置一、还原剂加入装置位于高压加热器出口后、在省煤器前管道上;位置二、还原剂加入装置位于水冷壁下联箱处。
本发明提供的火力发电机组给水处理方法、高压加还原剂成套装置及火力发电机组给水处理***主要应用对象是超(超)临界火力发电机组。
根据本发明的一个方面提供的给水处理***,氧化剂加入装置通过在低压加热器前或/和高压加热器前加入氧化剂,能够抑制给水***中的流动加速腐蚀;还原剂加入装置通过在高压加热器后加入还原剂使得锅炉***中炉水的溶解氧浓度低于预定值,可以去除加氧处理对锅炉管金属氧化速率的增强作用,从而能够同时抑制给水***流动加速腐蚀和降低锅炉管内壁腐蚀。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例,并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
参照附图,根据下面的详细描述,可以更加清楚地理解本发明,其中:
图1示出本发明的超(超)临界火力发电机组给水处理方法的一个实施例的流程图;
图2示出本发明的超(超)临界火力发电机组给水处理***的一个实施例的结构图;
图3示出本发明的超(超)临界火力发电机组给水处理***的另一个实施例的结构图;
图4示出本发明的高压加还原剂成套装置的一个实施例的结构图;
图5示出本发明的高压加还原剂成套装置的另一个实施例的结构图;
图6示出本发明的一个实施例中控制器确定还原剂加入量的流程图;
图7示出本发明的另一个实施例中控制器确定还原剂加入量的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
加氧处理的应用,使得部分锅炉水冷壁、过热器等锅炉管内壁处于溶氧超临界水环境,管道材料在这种环境中的氧化是被抑制了还是被加强了,是近几年国际研究热点。本发明人选择铁马氏体钢P92、奥氏体钢Super304H、TP347HFG、HR3C和低合金耐热钢T24五个超超临界机组锅炉管典型用钢作为对象,暴露在550℃、600℃,25MPa超临界水中,分别进行无氧、100ppb、300ppb、2000ppb不同溶解氧浓度的试验研究。结果表明以上五个钢种的氧化速率随超临界水中溶解氧量的增加而增加。即使部分钢种在高含氧量环境下短时试验中形成了致密保护膜,氧化速率相对较低,但是在长时试验中也得到了氧化速率随溶解氧量增加而增加的规律。因此根据试验研究结论,要抑制锅炉管的氧化速率,应该降低进入锅炉的给水中的溶解氧量。
图1示出本发明的超(超)临界火力发电机组给水处理方法的一个实施例的流程图。
如图1所示,在步骤102,在低压加热器前或/和高压加热器前加入氧化剂。氧化剂例如可以是纯氧,或者是包含氧气的混合气体。例如,采用以下方式中的一种或几种:方法一、在凝结水精处理混床出口母管处加入氧化剂,方法二、在除氧器出口下降管处加入氧化剂,方法三、在凝结水精处理混床出口母管处加入氧化剂、在除氧器出口下降管处辅助加入氧化剂。
步骤104,在高压加热器后加入还原剂,使得锅炉***中炉水的溶解氧浓度低于预定值。例如,采用以下方式中的一种或几种:方法一、在高压加热器后、在省煤器前管道上加入还原剂,方法二、在水冷壁下联箱处加入还原剂。可以采用高压泵方式注入还原剂,还原剂可以是联胺。
上述实施例中,通过在低压加热器前或/和高压加热器前加入氧化剂,能够抑制给水***中的流动加速腐蚀;通过在高压加热器后加入还原剂使得锅炉***中炉水的溶解氧浓度低于预定值,可以去除加氧处理对锅炉管金属氧化速率的增强作用,从而能够同时抑制给水***流动加速腐蚀和降低锅炉管内壁腐蚀,综合了加氧处理抑制流动加速腐蚀的优点和全挥发性处理降低锅炉管高温氧化的优点。
在本发明的一个实施例中,在低压加热器或/和高压加热器前加入氧化剂使得给水***中溶解氧浓度为30-150μg/L,在高压加热器后加入还原剂,使得锅炉***中炉水的溶解氧浓度低于7μg/L。本领域的技术人员应当理解,可以根据需要加入氧化剂或还原剂,从而使得给水***中的溶解氧浓度在预定范围内。
图2示出本发明的超(超)临界火力发电机组给水处理***的一个实施例的结构图。
参照图2,在该实施例中在凝结水精处理混床出口母管加氧点20向给水***中加入氧化剂,也可在除氧器出口下降管加氧点21辅助加入氧化剂,控制给水***中溶解氧浓度在预定范围内,例如30-150μg/L。
水工质从凝结水精处理装置3出来后,流经低压加热器4、除氧器8、给水泵9、高压加热器10,在以上给水***中,要求水工质溶解氧浓度保持在30-150μg/L,起到抑制流动加速腐蚀的作用。
在高压加热器10出口管道加氨点22加入还原剂,还原剂与溶解氧在高压加热器10出口至省煤器13的沿程管道内发生反应,使得溶解氧浓度降低,在省煤器入口取水点23监测溶解氧度,根据溶解氧浓度控制加氨点22加入还原剂量,控制溶解氧浓度小于预定值,例如7μg/L。
除氧后的给水流经省煤器13、水冷壁14、过热器15、汽轮机高压缸16、再热器17,在以上汽水***中,水工质溶解氧浓度保持在预定值(例如7μg/L)以下,避免氧气在超临界水环境和高温蒸汽环境中对金属氧化速率的增强作用。标号18表示中压缸,标号19表示低压缸,标号1表示凝汽器,标号2表示凝结水泵。
上述实施例中,在凝结水精处理混床出口母管加入氧化剂(可以采用纯氧气),也可在除氧器出口下降管位置辅助加入氧化剂,在高压加热器出口管道加入还原剂(可以采用联胺),使得在低压加热器和高压加热器等给水***中保持溶解氧浓度为30-150μg/L,在高压加热器至省煤器管道内还原剂与氧化剂按如下反应式发生反应(以联胺和氧气为例):
N2H4+O2=2H2O+N2 (1)
去除氧气,使得进入省煤器的炉水中溶解氧浓度低于7μg/L。
由于高压加热器至省煤器管道长几十米,且管道内温度230~280℃,反应式(1)反应迅速,可完全反应。
在发电机组启停机过程中给水处理参照相关的运行规则。在水指标合格后,转为加氧处理以后,可以采用本发明给水处理方法。
图3示出本发明的超(超)临界火力发电机组给水处理***的另一个实施例的结构图。在图3的实施例中在凝结水精处理混床出口母管加氧点20向给水***中加入氧化剂,也可在除氧器出口下降管处辅助加入氧化剂,在水冷壁下联箱处24加入还原剂。
通过在水冷壁下联箱处加入还原剂,可以保持加氧对低压加热器、高压加热器至省煤器的抑制流动加速腐蚀的作用,而在水冷壁14以后的汽水***中,水工质溶解氧浓度保持在预定值以下,避免氧气在超临界水环境和高温蒸汽环境中对金属氧化速率的增强作用。
在图3和图4中,在加氧点凝结水精处理混床出口母管加氧点20和除氧器出口下降管加氧点21处可以通过氧化剂加入装置在低压加热器前或/和高压加热器前加入氧化剂;在还原剂加入点高压加热器出口管道加氨点22和水冷壁下联箱处24可以通过还原剂加入装置在高压加热器后加入还原剂,使得锅炉***炉水中溶解氧浓度低于预定值。氧化剂加入装置可以采用现有技术的装置和设备,也可以针对应用具体设计的装置和设备。还原剂加入装置可以采用本发明中介绍的高压加还原剂成套装置。
高压加热器后水工质处于很高的压力,例如对于超超临界机组来说压力约为26~30MPa,因此要求加还原剂的整套设备是高压***,尤其是高压液体计量泵,高压液体计量泵可以采用柱塞泵,例如SSI公司型号为PREP250的高压计量泵,其流速为0.1-250mL/min,精度为2%F.S.。
下面参考图4和图5说明本发明的高压加还原剂成套装置的具体实施例。
图4示出本发明的高压加还原剂成套装置的一个实施例的结构图。如图4所示,该成套装置包括储液罐41、高压液体计量泵42和控制器43。储液罐41存储还原剂溶液。还原剂可以采用联胺,联胺可以是纯溶液,也可以是稀释的溶液。高压液体计量泵42的入口与储液罐41相连,出口能够连接到高压加热器后的锅炉***,高压液体计量泵42接收控制器的流量控制指令,根据流量控制指令调节从储液罐41加到锅炉***的还原剂输出流量。控制器43通过数据线和高压液体计量泵42相连,向高压液体计量泵42发送流量控制指令,使得锅炉管***中炉水溶解氧浓度低于预定值,例如,7μg/L。例如,控制器43接收省煤器入口溶解氧量监测信号a和给水流量信号c,根据控制逻辑输出流量控制指令给高压液体计量泵42,高压液体计量泵42自动调节流量输出;或者控制器43接收省煤器入口溶解氧量监测信号a和加氧装置加氧量信号b,根据控制逻辑输出流量控制指令给高压液体计量泵42,高压液体计量泵42自动调节流量输出。
目前高压液体计量泵很多,可以采用柱塞泵,工作压力例如选择35MPa左右,流量选择例如250ml/min左右。高压液体计量泵42可以设定出口压力,流量连续可调,流量控制精度可以达到2%F.S.左右。储液罐41可以配有搅拌器49(例如电动搅拌器),搅拌器49叶轮及轴的材质可以为不锈钢。搅拌器49可以实现定时启停,启停时间可设定,搅拌器49速度可调。储液罐41密封性能良好,罐顶可以装有呼吸器,防止还原剂挥发到室内。储液罐41可以采用不锈钢材质。
根据本发明的一个实施例,在储液罐41和高压液体计量泵42之间连接有过滤器48,对经过高压液体计量泵42加入到给水***的还原剂溶液进行过滤。在高压液体计量泵42和锅炉管***的还原剂加入点之间还依次连接有缓冲罐44、压力表45、减压阀46、逆止阀47和闸阀等。
图5示出本发明的高压加还原剂成套装置的另一个实施例的结构图。在该实施例中,以两台机组为例,高压加还原剂成套装置包括2个储液罐41、3台高压液体计量泵42(一台备用)、自动加药***500和控制器43。自动配药装置500与储液罐41相连,用于向储液罐41提供还原剂浓溶液和稀释水以形成还原剂溶液。
参见图5,根据本发明的一个实施例,自动配药装置500包括依次连接的还原剂桶51、取液泵53、还原剂流量计54、和闸阀55、56,闸阀55与储液罐41相连;自动配药装置500还包括依次连接的稀释水源52、稀释水流量计59、和稀释水闸阀60,稀释水闸阀60与储液罐41相连。储液罐41的搅拌器49可以搅拌还原剂浓溶液和稀释水。储液罐41安装有液位计50,用于液位监测,液位就地显示并有直流信号输出,具有高低位报警功能。溶液箱设有排污、进水、进液、出液等接口。储液罐41出口有电动阀58,在配置溶液时关断阀门,以免浓度不均对加药产生影响。
在一个实施例中,高压加还原剂成套装置还包括自动配药控制器57,与自动配药装置500相连,用于提供还原剂浓溶液和稀释水的配比信号。自动配药装置500由自动配药控制器57控制,配药过程可以自动进行,也可以手动进行。配药浓度可以设定,根据设定值,自动配药控制器57向电动阀发出指令,提供还原剂浓溶液和稀释水配比信号,由还原剂流量计54和稀释水流量计59控制浓溶液和稀释水比例。自动配药控制器57可以和控制器43位于同一台计算设备上。
在图5中,自动配药装置是一套完整的自动配药***,可以远程控制自动运行,也可以手动运行。储液罐有2个,一个运行时,另外一台配药,配药后备用。高压液体计量泵共有3台,2台正常运行,一台备用。整套***管道、阀门等设备采用不锈钢材质,耐压等级根据高压液体计量泵选取。控制高压液体计量泵的还原剂量流量,使得省煤器入口溶解氧量小于预定值,例如≤7μg/L;运行数据自动储存统计,给出运行数据曲线。
根据本发明的一个实施例,可以根据省煤器入口溶解氧量和给水流量信号调节还原剂加入量,或者根据省煤器入口溶解氧量和氧化剂加入量调节还原剂加入量。下面将参考图6和图7对还原剂加入量的控制进行描述。
图6示出本发明的一个实施例中控制器确定还原剂加入量的流程图。
如图6所示,步骤602,根据省煤器入口溶解氧量监测结果和给水流量计算还原剂加注量。
步骤604,高压计量泵控制还原剂加注量。
步骤606,判断省煤器入口溶解氧是否满足预定值,如果是,则结束,否则,转到步骤604继续进行还原剂加入控制。
图7示出本发明的另一个实施例中控制器确定还原剂加入量的流程图。
如图7所示,步骤702,根据加氧装置加注氧量和省煤器入口溶解氧量监测结果计算还原剂加注量。
步骤704,高压计量泵控制还原剂加注量。
步骤706,判断省煤器入口溶解氧是否满足预定值,如果是,则结束,否则,转到步骤704继续进行还原剂加入控制。
至此,已经详细描述了根据本发明的给水处理方法和***,以及应用于本发明的方法和***的高压加还原剂成套装置。为了避免遮蔽本发明的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种火力发电机组给水处理方法,其特征在于,该方法包括:
在低压加热器前或/和高压加热器前加入氧化剂;
在所述高压加热器后加入还原剂,使得锅炉***炉水中溶解氧浓度低于预定值;
两种给水处理方法同时运行。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述高压加热器后加入还原剂包括以下方式中的一种或几种:
方式一、在所述高压加热器出口后、在省煤器前管道上加入所述还原剂;
方式二、在水冷壁下联箱处加入所述还原剂。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,还包括:
根据省煤器入口溶解氧监测点信号和给水流量调节所述还原剂加入量,或者根据省煤器入口溶解氧量和所述氧化剂加入量调节所述还原剂加入量。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,采用高压泵方式在所述高压加热器后注入所述还原剂。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法,其特征在于,在低压加热器前或/和高压加热器前加入氧化剂包括以下方式中的一种或几种:
方式一、在凝结水精处理混床出口母管处加入所述氧化剂;
方式二、在除氧器出口下降管处加入所述氧化剂;
方式三、在凝结水精处理混床出口母管处加入所述氧化剂,在除氧器出口下降管处辅助加入所述氧化剂。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法,其特征在于,在所述低压加热器或/和所述高压加热器前加入氧化剂使得给水***中溶解氧浓度为30-150μg/L。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的预定值为7μg/L。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氧化剂为纯氧,或者为包含氧气的混合气体。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述还原剂为联胺。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述还原剂为联胺的纯溶液,或者是稀释的溶液。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20130731 Termination date: 20190928 |
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