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给水加微强碱工艺 简介

添加时间:2018年08月24日人气: 所属栏目:核心技术

给水加微强碱工艺简介

1. 产品研发的背景

火电厂给水系统腐蚀、凝汽器汽侧停用腐蚀,过、再热蒸汽管因氧化皮脱落而引发大面积的爆管,因系统内发生腐蚀生成的铁离子迁移并沉积在节流孔、汽轮机形成氧化积垢等,无不给火电厂带来了巨大的安全隐患和经济损失(轻则几百万元,重则上亿元)。

目前,我国大多数的火电厂给水处理工艺仍使用近三十年以前延用的技术如给水加氨、加氧等。

然而加氨工艺技术在应用中,虽然可以提高给水的PH值,但因氨的分配特性随着温度升高其溶解度明显降低,如图1。我们向给水中加入的氨,实际上都富集于管壁的气空间,高浓度的氨与管壁接触时,其浓度一旦超过铜或铜合金的反应量,将迅速腐蚀所接触到的铜和铜合金材料,从而引发发生给水流动加速腐蚀(FAC)问题。事实证明,所谓的无铜系统,实际上系统中仍存在诸多的有铜环节,如阀套、部分合金钢含有铜成份等。

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图1:氨的汽、水分配系数(来自锅炉实测数据)

另外,大量的氨在水汽系统中循环,一方面大大降低了精处理的周期制水量,同时还增加了再生自用水和酸碱消耗等;另一方面,因氨经系统进入凝汽器并形成富集于气空间(亨利定律)。氨可以与许多金属离子形成比较稳定的配离子,会使金属离子与金属单质之间的标准电极电势降低,使金属更容易被氧化。真空破坏后因氧气存在,氧、氨的作用使得金属腐蚀更容易进行,如图2。

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图2:机组停运后凝汽器汽侧发生严重停用腐蚀

加氧工艺应用以来,尤其是高氧处理时期,在全国引发了大量的氧化皮脱落和爆管的恶性事故,给电厂带来的严重的安全隐患和经济损失,如图3。

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图3:加氧机组在短期内引发大量的氧化皮和大面积爆管事故

那么不加氧,采用给水还原性处理工艺技术又如何?2017年跟踪研究了未采用加氧工艺技术某超临界600MW机组A修化学监督检查,其过、再热器检查结论为:局部有氧化皮脱落后的情况,内壁干净无沉积物,如图4所示。从图4还可以看出:该机组虽未像加氧机组产生大量的氧化皮,但同样存在氧化皮增厚、脱落和氧化膜不致密、不牢固的现象,管材使用寿命同样将大在降低。此类现象并非个例,而是普遍共存的问题。

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图4:某超临界600MW机组未采用加氧工艺A修检查情况

 

2.产品研发的目的

通过一种专门的精密加药装置,将一定浓度的分析纯级氢氧化钠溶液按一定给水流量相对应的投加到给水系统中,加入的氢氧化钠在水汽系统中电离出Na+、OH-离子,其中OH-离子在高温高压条件下水汽与管壁事先生成的Fe3O4发生反应,生成更加致密的FeOOH(羟基氧化铁)保护膜。已有明确的研究结论:FeOOH保护层在流动给水中的溶解度明显低于磁性铁垢(至少要低2个数量级)。从而有效防止给水、炉管、过、再热汽管(携氢氧化钠流通等热系统)等管壁的进一步腐蚀和氧化皮的进一步增生。同时因给水中加入强碱强电解质,可大大减少现给水加氨量,一方面可有效防范热力系统中的氨对铜或铜合金的腐蚀;另一方面可大提高高速混床同期制水量;第三,还可以大减轻凝汽器汽侧因停运而引发的严重停用腐蚀。氧化皮增生的最大危害是增生到一定厚度极易脱落引发大面积堵塞爆管事故;给水管道如发生腐蚀,其腐蚀产物在水汽系统中发生迁移,易引发节流孔、汽轮机等沉积结垢。无论是爆管和沉积结垢将给电厂带来严重的安全隐患和经济损失。

3. 技术关键和解决办法

本项目配套中设计一种微量级精准加药装置。该装置高精智能加药设备,加药均匀精准。

4. 理论依据

(1)α-Fe2O3 + H2O → 2FeOOH(Fe2O3·H2O)

(2)α-Fe3O4 + H2O + OH- + e→ 3FeOOH 

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 图5:更致密羟基氧化保护膜的生成推理

5. 该工艺技术类似应用与传统工艺内部比较

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图:某600MW汽包炉采用加氢氧化钠处理工艺技术机组运行十年

割管(过热器、再热器内壁、水冷壁)仅生成致密羟基氧化铁保护膜

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图7:某超临界600MW机组过、再蒸汽管无羟基保护形貌

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图8:加氧(高氧)机组在短期内引发大量的氧化皮和大面积爆管事故

6. 专利授权情况


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7. 获奖情况


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