h第八章-超临界机组的水化学工况解析课件.ppt

1、学习内容v 绪论v第一章 电厂用水概述v第二章 水的预处理v第三章 水的预脱盐（超滤、反渗透）v第四章 锅炉补给水深度除盐v第五章 凝结水精处理v第六章 超临界机组热力设备腐蚀概述v第七章 热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀v第八章 超临界机组的水化学工况v第九章 热力设备的化学清洗第八章 超临界机组的水化学工况v第一节 超临界机组水化学工况概述v一、超临界机组的给水水质标准v1杂质在过热蒸汽中的溶解度v 由给水带入锅炉的杂质有：钙、镁化合物，钠化合物，硅酸化合物和金属腐蚀产物等。它们在过热蒸汽中的溶解度，随蒸汽压力提高而增大，但随温度的变化规律较复杂。v2杂质在直流锅炉内的沉积特性v超临界机组来说，

2、炉管中可能存在的沉积物主要是铁氧化物、钙镁化合物和Na2SO4等在过热蒸汽中溶解度很小钠化合物，并且它们在给水中的含量越高，则沉积量越大；被过热蒸汽带入汽轮机的杂质则主要是硅酸化合物、钠化合物和铜的氧化物，并且它们在给水中的含量越高，则带入汽轮机的量越大。v3影响杂质沉积过程的因素v影响杂质沉积过程的因素：杂质在给水中的含量及其在蒸汽中的溶解度、杂质在高温炉水中的溶解度、水冷壁管的热负荷、锅炉的运行工况等。v4杂质在直流锅炉中的沉积部位v直流锅炉炉管内的沉积物主要是铁氧化物、钙镁化合物和Na2SO4等钠盐。直流锅炉运行参数越高，炉管中沉积过程开始得越早。在亚临界压力下运行时，从蒸汽湿度为506

3、0的区域开始就有沉积物析出，但在蒸汽蒸干过程蒸快结束和微过热的管区沉积物较多。在超临界压力下运行时，沉积物主要出现在蒸汽微过热的管区。在再热器中、特别是出口管段可能会有铁的氧化物沉积。再热器本身的腐蚀也会使再热器中沉积铁的氧化物，这可能导致再热器管过热而损坏。v5超临界机组给水水质标准v(1)硬度。给水的硬度应接近于零。v(2)含钠量。因为直流锅炉给水中的绝大部分钠盐能被蒸汽溶解携带到汽轮机中，所以给水中的含钠量应由汽轮机进口蒸汽(即锅炉送出的蒸汽)中允许的含钠量来决定。现规定超临界锅炉蒸汽含钠量应少于5g/kg，所以给水含钠量应小于5g/L，争取小于3g/L。v(3)含硅量。直流锅炉给水中的

4、硅酸化合物能全部被蒸汽溶解携带到汽轮机中，所以给水含硅量的允许值应由汽轮机进口蒸汽中所允许的含硅量来决定。根据运行经验，目前认为：当汽轮机进口蒸汽的含硅量(以SiO2表示，下同)小于20g/kg时，基本上可避免汽轮机中沉积二氧化硅。因此，现规定亚临界直流锅炉给水含硅量应不大于20g/L，超临界直流锅炉给水含硅量应小于1015g/L。v(4)含铁量。规定超临界机组给水含铁量应小于10g/L，并争取不超过5g/L，以防止铁的氧化物在汽轮机和再热器中沉积。v(5)含铜量。为了防止铜的氧化物在炉管中沉积，目前规定亚临界压力及以下的直流锅炉，给水含铜量应小于5gL，并争取不超过3g/L，以避免引起汽轮机

5、内沉积铜。目前超临界机组的热力系统中大都不采用铜合金制件，各种加热器都采用钢管，凝汽器也多用不锈钢管或钛管，这样整个热力系统就成为一个无铜系统。v二、超临界机组水处理的特点v(1)在补给水制备方面，水处理系统和设备的选用要求较高，运行管理要求严格。v(2)在凝结水净化处理方面，要求100的凝结水都经过净化处理，完全除去进入蒸汽凝结水中的各种杂质，即包括盐类物质和腐蚀产物等。v(3)在给水水质调节处理方面，要求采用适宜的挥发性药品处理，以保证机组在稳定工况和变工况运行时都能抑制机组各个部位、特别是凝结水一给水系统的腐蚀，从而使给水中腐蚀产物的含量符合给水水质标准。v三、超临界机组水化学工况的基本

6、要求v(1)尽量减少直流锅炉内的沉积物，延长清洗间隔时间。必须使机组两次化学清洗间隔的时间能与设备大修的间隔时间相适应。v(2)尽量减少汽轮机通流部分的杂质沉积物。v四、超临界机组水化学工况的评价方法v1从水质指标的化学监测数据方面评价v2从锅炉水冷壁内表面的沉积物量来评价 (1)测量最高热负荷区域水冷壁管的外壁温度。测温时，不仅要看管外壁温度的绝对数值，还要看每运行1000h后，管外壁温度升高的速度。v(2)在最高热负荷区域内割管检查水冷壁管内的沉积物量。v 3从汽轮机通流部分沉积物量来评价v(1)机组运行时的监督：机组运行时监督汽轮机通流部分的沉积物量(简称积盐)，是按监视级(主要为高压缸

7、的调节级)中的蒸汽压力来进行监督。v汽轮机通流部分的沉积物量：v vPT,0为没有任何沉积物(机组刚投入正常运行)时高压缸调节级压力；PT，n为机组运行nh后高压缸调节级压力。v(2)检修时的检查。汽轮机大修时，开缸检查通流部分金属表面沉积物附着的情况。逐级检查并记录沉积物的外观、分布位置、数量，并采集沉积物样品作化学分析。必要时还应作物相分析(x射线衍射分析)。4从水汽系统不同部分金属材料的均匀腐蚀速度及磨损腐蚀速度来评价。由水化学工况质量所决定的机组的允许运行指标 机组运行指标项目机组允许值(俄罗斯)1汽轮机高压缸通流部分积盐卸302锅炉热负荷最高的水冷壁管(下辐射区)外壁金属温度升高速度

8、51000h3锅炉热负荷最高的水冷壁管(下辐射区)外壁金属的绝对温度不高于5454锅炉热负荷最高的水冷壁管(下辐射区)管内沉积物150gm2(重油)300gm2(天然气、煤粉)5热力系统中钢材的均匀腐蚀速度25mg(m2h)65年内锅炉受热面钢材的溃疡腐蚀速度005mm365d7缝隙处水流速为120130ms时标准结构材料的磨损腐蚀速度：(1)20号碳素钢(2)2Crl3铬钢(3)1Crl8NigTi不锈钢(4)12CrlMoV低合金钢(5)-68黄铜10umh004umh001umh015umh08umh8凝结水中污染物在净化凝结水的离子交换器中被吸附的程度50709凝结水中污染物在处理凝结

9、水的机械过滤器中被吸附的程度507010凝结水的离子交换器的运行周期700800h11凝结水的机械过滤器两次反洗间的运行周期1000h12凝汽器中冷却水的泄漏率0003注 燃用高硫重油时，应经7000h运行后再进行机组运行指标的评价；燃用其他动力燃料时，应经24000h运行后再进行机组运行指标的评价。v5从凝结水净化设备的运行效果来评价v除掉凝结水中杂质的效果；设备的运行周期。第二节AVT水化学工况vAVT是在对给水进行热力除氧的同时，向给水中加入氨和联氨，以维持一个除氧碱性水工况，从而达到抑制水汽系统金属腐蚀的目的。由于除氧和联氨的加入，给水具有较强的还原性，所以AVT水工况是一种还原性水工

10、况。v一、给水pH值的调节原理v给水加氨处理的实质就是用氨来中和给水中的游离二氧化碳，并把给水的pH值提高到水质标准规定的碱性范围。v 1氨的性质及其在水汽系统中的理化过程v在常温常压下，氨是一种有刺激性气味的无色气体，极易溶于水，其水溶液称为氨水。一般商品浓氨水的浓度约为28，密度为0.91g/cm3。在常温下加压，氨很容易液化而变成液氨，液氨的沸点为-33.4。由于氨在高温高压下不会分解、易挥发、无毒，因此可以在各种压力等级的机组及各种类型的电厂中使用。vNH3H2O=NH4+OH-v NH3H2O+CO2=NH4HCO3vNH3H2O+NH4HCO3=(NH4)2CO3+H2Ov 氨进入

11、锅炉后会挥发进入蒸汽，随蒸汽通过汽轮机后排入凝汽器。在凝汽器中，富集在空冷区的氨，一部分会被抽气器抽走，尚有一部分氨溶入了凝结水中。随后，当凝结水进入除氧器后，氨会随除氧器排汽而损失一些，剩余的氨则进入给水中继续在水汽系统中循环。AVT运行试验表明，氨在凝汽器和除氧器中的损失率约在2030。如果机组设置有凝结水净化处理系统，则氨将在其中全部被除去。v2水的pH值对金属表面保护稳定性的影响 v目前无铜机组在采用AVT时，一般是将给水的pH值控制在9.09.5的范围内。v3给水加氨处理存在的问题 v给水温度较低时，为中和游离二氧化碳和维持必要的pH值所加的氨量，在给水温度升高后就显得不够，不足以维

12、持必要的给水pH值。这是造成高压加热器碳钢管束腐蚀加剧的原因之一，由此还造成高压加热器后给水含铁量增加的不良后果。为了维持高温给水中较高的pH值，则必须增加给水的含氨量，这就可能使水汽中氨浓度过高，从而将使处理凝结水的混床设备的运行周期缩短。因此，防止游离二氧化碳腐蚀首先应尽量降低给水中的碳酸化合物的含量和防止空气漏入系统，加氨处理只能作为辅助性的措施。v二、热力除氧的原理v根据气体溶解定律(亨利定律)，气体在在水中的溶解度，随着温度的升高而降低，当水温达到沸点时，气体在在水中的溶解度降低为零，溶解在水中的气体可能全部逸出。热力法不仅可除去水中溶解的氧，也能同时除去水中的二氧化碳等其他气体。v

13、三、联氨处理的原理v 1联氨的性质v联氨(N2H4)又称肼，在常温下是一种无色液体，易溶于水，它和水结合成稳定的水合联氨(N2H4H2O)，水合联氨在常温下也是一种无色液体。在25时，联氨的密度为1.004g/cm3，100的水合联氨的密度为1.032g/cm3，24的水合联氨的密度为1.01g/cm3。在101.3kPa的大气压力下，联氨和水合联氨的沸点分别为113.5和119.5；凝固点分别为20和-51.7。v联氨容易挥发，但当溶液中N2H4的浓度不超过40时，常温下联氨的蒸发量不大。空气中联氨蒸汽对呼吸系统和皮肤有侵害作用，所以空气中的联氨蒸汽量不允许超过lmg/L。联氨能在空气中燃烧

14、，其蒸汽量达4.7(按体积计)时，遇火便发生爆炸。无水联氨的闪点为52，85的水合联氨溶液的闪点可达90，水合联氨的浓度低于24时则不会燃烧。vN2H4+H2O N2H5+OH-v5N2H43N2+4H2+4NH3vN2H4+O2N2+2H2Ov联氨还能将金属高价氧化物还原为低价氧化物，如将Fe2O，还原为Fe3O4，从而促进钢铁表面上生成Fe3O4保护膜。v2影响联氨除氧反应的因素v联氨在碱性水中才显强还原性，它和氧的反应速度与水的pH值和关系密切，水的pH值在911之间时，反应速度最大。温度愈高，联氨和氧的反应愈快。水温在100下时，此反应很慢；水温高于150时，反应很快。v3给水加联氨除

15、氧的工艺条件v给水联氨处理的合适条件应是：水温在150以上，水的pH值在9以上，有适当的联氨过剩量。一般正常运行中控制省煤器入口处给水中的联氨过剩量2050g/L。在锅炉启动阶段，加大联氨的加药量，一般控制在100g/L。v四、AVT的水质标准和控制方法vAVT是在使热力除氧器正常运行的同时，向给水中加入氨和联氨，调节给水的水质。注 氢电导率为水样经过强酸氢型阳离子交换柱后测定的电导率；括号中的数值为目标值。v1氨的加药方法v将液态氨和浓氨水配成0.30.5的稀溶液；然后，用柱塞加药泵加入凝结水净化装置的出水母管和除氧器下水管中。进行两级加氨处理，将给水的pH值调节到9.09.5，以使系统中铁

16、和铜含量都符合水质标准的要求。v2联氨加药方法v先将24或40的浓联氨通过输送泵注入该计量箱进行计量，然后再打开加药箱进口门将浓联氨引入加药箱，并加除盐水稀释至一定浓度(如0.1)，搅拌均匀，然后即可启动加药泵把联氨加入加在高压除氧器出口的给水母管中，也可以把联氨的加入点设置在凝结水净化设备的出水母管。v五、AVT水工况的缺点v(1)给水含铁量较高，且锅炉内下辐射区局部产生铁的沉积物多。v(2)凝结水除盐设备的运行周期缩短。第三节 CWT水化学工况v 为解决AVT水工况存在的问题，德国20世纪70年代中叶提出了对给水进行加氧处理的中性水工况，即中性水处理(NeutralWaterTreatme

17、nt，NWT)。NWT就是利用溶解氧的钝化作用原理，在高纯度锅炉给水中加入适量的氧化剂(氧气或过氧化氢)，以促进金属表面的钝化，从而达到进一步减少锅炉金属腐蚀之目的。虽然NWT在直流锅炉上的应用取得了显著的效果，但是在NWT工况下给水为中性高纯水，其缓冲性很小，稍有污染即可使给水的pH值降低到6.5以下，此时加氧不仅不会促进金属的钝化，而且会加速金属的腐蚀。为了克服NWT的这一不足，德国在NWT的基础上发展出加氧与加氨联合水处理(CWT)，CWT已在国内的亚临界和超临界机组上普遍应用。v一、CWT的基本原理 v 向高纯水中加入了足量的氧化剂，如气态氧，不仅可加快Fe2+和水中的氧反应，能形成F

18、e3O4氧化膜的速度，而且可通过下列反应在Fe3O4膜的孔隙和表面生成更加稳定的-Fe2O3：v 4Fe2+O2+4H2O2Fe2O3+8H+v2Fe3O4+H2O3Fe2O3+2H+2e v3Fe2+0.5O2+3H2OFe3O4+6H+v 这样，在加氧水工况下形成的碳钢表面膜具有双层结构，一层是紧贴在钢表面的磁性氧化铁层(Fe3O4，内伸层)，其外面是含尖晶石型的氧化物层(Fe2O3)；所以形成的保护膜更致密、稳定。v而且，如果由于某些原因使保护膜损坏，水中的氧化剂能迅速地通过上述反应修复保护膜。其表层呈红色，厚度一般小于10m，多数晶粒的尺寸lm。v二、CWT的水汽质量标准v 1CWT的

19、主要水质指标v(1)电导率。我国“直流锅炉给水加氧处理”的电力行业标准(DL/T805.12002)要求给水水样经氢型阳离子交换柱后测定的电导率(简称氢电导率)的标准值0.15S/cm，期望值0.1S/cm。超临界机组均设有凝结水精处理系统，其出水氢电导率一般都小于0.15S/cm，并经常小于0.1s/cm。因此，上述指标是完全可以达到的，但其前提是凝结水必须100经过净化处理。v(2)溶解氧浓度。在我国，DL/T 805.12002推荐的标准是30300g/L；实际运行中，无铜机组(如石洞口第二发电厂)维持在100300g/L，有铜机组(如黄埔电厂)则维持在8020g/L。在CWT水工况下，

20、给水中的氧浓度不能太低，否则难以形成更稳定、致密的Fe3O4Fe2O3双层保护膜。但是，如果氧浓度过高，不仅钢铁在少量氯化物杂质的作用下容易发生点蚀，而且可能导致过热器或汽轮机低压缸部件的腐蚀。v(3)pH值。我国(DL/T 805.12002)和德国的标准都推荐将给水的pH值控制在8.09.0这样一个较宽的范围内。v2CWT的水汽质量标准 氢电导率为水样经过强酸氢型阳离子交换柱后测定的电导率，表中各种电导率均要求在25下测量。v三、CWT的加氧系统v1加氧系统概况vCWF应选用纯度大于99的氧气作为氧化剂。加氧系统由氧气钢瓶(承压14.7MPa、容积44L)、氧气流量控制器和氧气输送管线组成

21、。氧气管线系统包括母管和支管，母管可采用黄铜管或不锈钢管，支管应采用不锈钢管。v设有两个氧加入点：一点在凝结水处理装置出口的凝结水管道上，另一点给水泵的吸入侧(除氧器出口)的给水管道上。v2加氧系统使用和维护的注意事项v(1)使用前，在氧气瓶阀全部关闭的情况下，将所要用一边的高低压截止阀打开，再先微量开启所要使用一边的其中一只氧气瓶阀，使高压压力表示值缓缓上升到压力不再上升时，再把这边所有气瓶全部开足，然后再顺时转动减压器调节螺杆，将低压压力表调到所需值。停止供气时，只需旋松减压器调节螺杆，低压压力表示值为零后，再关闭截止阀。v (2)减压器的高压腔和低压腔都装有安全阀，当压力超过许用值时，自

22、动打开排气，压力降到许用值即自行关闭，平时切勿扳动安全阀。安装时，应注意连接部分的清洁，切忌杂物、垃圾进入减压器。连接部分发现漏气时，一般是由于螺纹扳紧力不够，或垫圈损坏，应适当扳紧或更换密封垫圈。发现减压器有损坏或漏气，或低压表压不断上升，以及压力表回不到零位等现象，应及时进行修理。v(3)汇流排应按规定使用一种介质，不得混用，以免发生危险。严禁接触油脂，以免发生火灾事故。不得安装在有腐蚀性介质的地方。不得逆向向气瓶内充气。投入使用后，应进行日常维护，严禁敲击管件。正常使用中，每年推荐对压力表进行计量检测。v (4)氧气瓶出口阀开启速度不得过快，防止有可燃物进入时，造成静电打火引起燃爆，炸管

23、伤人。另外，氧气瓶出口高压软管安全使用期一般为1.52年，须及时更换。氧气瓶出口高压软管不可过量弯曲，应尽量在自然状态下连接。v3加氧系统的日常使用方法 v(1)每套装置分给水加氧和凝结水加氧两部分，每五个气瓶对应一个系统(给水或凝结水)。v分别向给水和凝结水系统供氧。v(2)由于给水加氧的系统压力较低，氧气可充分得到使用；而凝结水加氧的系统压力较高，当氧瓶压力下降至4.0MPa时，已不能向凝结水系统中加入氧气。为了避免氧气浪费，此时可将给水加氧瓶组和凝结水加氧瓶组进行切换，即将原凝结水加氧瓶组中的剩余氧气向给水系统中加入，而原给水加氧瓶组则更换新氧瓶向凝结水系统中加入。v(3)加氧量的调节。

24、加氧量的调节通过分别调节给水加氧流量计和凝结水加氧流量计下的小调节阀实现。v(4)系统的紧急关断。v当给水氢电导大于0.15S/cm时必须停止加氧，电动阀自动关断，停止加氧。v四、CWT的运行控制方法v 1启动运行控制方法v CWT工况下机组正常启动时，首先应按不加联氨的AVT运行模式启动，进行正常的系统清洗和除氧器排气，并通过加氨将给水pH值提高至9.09.5。当机组运行稳定，所带负荷高于最低运行负荷(30BMCR)，省煤器进口给水导电率0.15S/cm，并有继续降低的趋势时，开始加氧，从AVT运行转换到CWT运行模式。为加快水汽循环系统中钢表面保护膜的形成和溶解氧的平衡，加氧初期可适当提高

25、给水中的含氧量，但最高不得超过300g/L。v2正常运行控制方法v当加氧系统投入运行后，首先调节自动加氨装置的控制值，将省煤器入口给水的pH控制在8.09.0。然后，调节加氧流量，将省煤器入口给水的溶解氧量控制在30300g/L。实际操作时，可根据凝结水和给水的流量及其溶解氧量的监测数据来调节凝结水处理装置出口点和除氧器出口点的氧流量，将省煤器入口给水中溶解氧浓度维持在100g/L左右。v正常运行时，除氧器排汽门可根据机组的运行情况采用微开方式或全关闭定期开启的方式。高、低压加热器排汽阀门应采用微开方式，以确保加热器疏水的含氧量大于30g/L。v3水质异常时的处理原则 v4非正常运行时的给水处

26、理方式的转换非正常运行时的给水处理方式的转换v (1)CWT向AVT切换的条件：v 1)机组正常停机前12h；v 2)给水电导率0.2S/cm或凝汽器存在严重泄漏影响水质v 时；v 3)加氧装置有故障无法加氧时；v 4)机组发生MFY时。v (2)CWT向AVT切换的操作：v 1)关闭凝结水和给水加氧二次门，退出减压阀关闭氧气瓶；v 2)提高自动加氨装置的控制值，使给水pH值提高至9.0v 9.5；v 3)加大除氧器、高低压加热器排气门开度。保持AVT方式至停机保护或v 机组正常运行。v5CWT的效果的效果v (1)给水含铁量降低；v (2)下辐射区水冷壁管铁沉积量减少；v (3)锅炉化学清洗

27、间隔时间延长；v (4)凝结水除盐设备的运行周期增长；v (5)锅炉的起动时间缩短。v 6注意事项注意事项(1)凝结水必须100经过深度除盐处理，给水水质应保持高纯度，以免影响碳钢表面氧化膜的形成和降低氧化还原电位。(2)要注意防止凝汽器和凝结水系统漏入少量空气。否则，给水的电导率会增加，漏进空气中的CO2会使水的pH值下降，在这种条件下，加入氧化剂反而会加速金属的腐蚀，导致凝结水、给水中Fe、Cu含量的增加。(3)实行CWT水工况时，不能停止或间断加药。实践表明，CWT水工况下钢表面上的保护膜在机组运行过程中经常“自修补”，中途停止加药或间断加药，防蚀效果不好。(4)实行CWT水工况时，除氧器的排气阀由全开调至微开的位置，以便使给水保持一定的含氧量。但是，在这种情况下，除氧器作为一种混合式给水加热器以及承接高压加热器疏水、汇集热力系统其他疏水和蒸汽等还是必要的；其次，它还可除去水汽系统中部分不凝结气体和微量二氧化碳，并有利于机组变负荷运行时给水中溶解氧浓度的控制。谢 谢 大 家！穆顺勇2008/8/14