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1、1超临界、超超临界机组超临界、超超临界机组水汽品质控制技术水汽品质控制技术21 1 超临界、超超临界机组水质要超临界、超超临界机组水质要 求和热力系统氧化膜特点求和热力系统氧化膜特点1.1 1.1 超临界压力下的水冷壁管可能发生类膜超临界压力下的水冷壁管可能发生类膜态沸腾态沸腾,主要是由于在管子内壁附近的流体主要是由于在管子内壁附近的流体粘度、比热、导温系数和比容等物理参数发粘度、比热、导温系数和比容等物理参数发生了显著变化而引起的。水的盐类杂质极易生了显著变化而引起的。水的盐类杂质极易浓缩，这对超临界、超超临界机组的水质要浓缩，这对超临界、超超临界机组的水质要求高。求高。31 1 超临界、超
2、超临界机组水质要超临界、超超临界机组水质要 求和热力系统氧化膜特点求和热力系统氧化膜特点1.2 1.2 超临界机组热力系统氧化膜的特点超临界机组热力系统氧化膜的特点 （1 1）在在300300以下的无氧纯水中，金属铁和以下的无氧纯水中，金属铁和水发生电化学反应生成的氧化膜由致密的水发生电化学反应生成的氧化膜由致密的FeFe3 3O O4 4 内伸层和多孔、疏松的内伸层和多孔、疏松的FeFe3 3O O4 4 外延层外延层构成。氧化膜的溶解度较高，因而致使给水构成。氧化膜的溶解度较高，因而致使给水系统的铁含量较高。系统的铁含量较高。4 （2 2）在在300300400400高温区，水具有的能量使
3、高温区，水具有的能量使二价铁氧化为三价铁，因此在省煤器的出口二价铁氧化为三价铁，因此在省煤器的出口段到水冷壁的金属表面形成了内层薄而致密、段到水冷壁的金属表面形成了内层薄而致密、外层也较为致密的四氧化三铁氧化膜。外层也较为致密的四氧化三铁氧化膜。1 1 超临界、超超临界机组水质要超临界、超超临界机组水质要 求和热力系统氧化膜特点求和热力系统氧化膜特点51 1 超临界、超超临界机组水质要超临界、超超临界机组水质要 求和热力系统氧化膜特点求和热力系统氧化膜特点 （3 3）随着温度的升高，氧化膜生成的反应随着温度的升高，氧化膜生成的反应控制过程逐渐由电化学反应转向由化学反应控制过程逐渐由电化学反应转
4、向由化学反应为主。为主。6 尽量纯化水质，减少水中盐类杂质，降低给水中的含铁量，尽量纯化水质，减少水中盐类杂质，降低给水中的含铁量，控制腐蚀产物的沉积量，是超、超超临界机组水处理和水质控制的控制腐蚀产物的沉积量，是超、超超临界机组水处理和水质控制的主要目标。主要目标。2 2 超临界、超超临界机组的水质标准超临界、超超临界机组的水质标准 主要控制项目给水蒸汽精处理后水质启动时给水质量冲转前蒸汽质量挥发处理加氧处理氢电导率(25)(S/cm)0.150.100.150.100.650.5Na（g/kg）222120Cl（g/kg）221SiO2（g/kg）10101053030Fe（g/kg）55
5、535050Cu（g/kg）1111115溶解氧（g/kg）730-15030TOC2000.4S/cm,0.4S/cm,如果水质仍不如果水质仍不好转好转,应在应在4 4小时内停炉。小时内停炉。l给水给水PHPH值低于值低于7.07.0，应立即停炉。，应立即停炉。l用海水冷却的电厂，当凝结水中的含钠量大用海水冷却的电厂，当凝结水中的含钠量大于于400g/L400g/L时，应紧急停机。时，应紧急停机。8 3.1 3.1 锅炉运行压差上升速度快锅炉运行压差上升速度快 3 3 超临界、超超临界机组运行中存在的问题超临界、超超临界机组运行中存在的问题 采用挥发处理水化学工况的超临界、超超临采用挥发处理
6、水化学工况的超临界、超超临界机组，由于从给水带入的铁沉积在高压加热器界机组，由于从给水带入的铁沉积在高压加热器和锅炉水冷壁上，这种垢是摩擦系数大、波纹状和锅炉水冷壁上，这种垢是摩擦系数大、波纹状的水垢，造成锅炉压差上升速度快、压差大，当的水垢，造成锅炉压差上升速度快、压差大，当锅炉压差达到限制值时，必须进行化学清洗锅炉压差达到限制值时，必须进行化学清洗。这。这是目前超临界、超超临界机组在运行中遇到的主是目前超临界、超超临界机组在运行中遇到的主要问题之一。要问题之一。9 低加和高加疏水带入系统中的铁含量较大，低加和高加疏水带入系统中的铁含量较大，其溶解度达到饱和后，在除氧器出口到高加管段其溶解度
7、达到饱和后，在除氧器出口到高加管段析出和沉积。曾经在一台析出和沉积。曾经在一台500MW500MW超临界机组运行的超临界机组运行的第一年中，从高加管段上清洗出第一年中，从高加管段上清洗出8080公斤的水垢。公斤的水垢。部分超临界机组由于锅炉压差大导致限负荷运行部分超临界机组由于锅炉压差大导致限负荷运行，也有的机组因给水泵叶轮附着水垢后引起振动，也有的机组因给水泵叶轮附着水垢后引起振动增大。增大。3 3 超临界、超超临界机组运行中存在的问题超临界、超超临界机组运行中存在的问题 103 3 超临界、超超临界机组运行中存在的问题超临界、超超临界机组运行中存在的问题 3.2 3.2 在全挥发处理水工况
8、下超临界机组的锅炉化在全挥发处理水工况下超临界机组的锅炉化 学清洗周期短学清洗周期短 从热力系统在无氧条件下氧化膜的特点可看出，从热力系统在无氧条件下氧化膜的特点可看出，在给水采用加氨和联氨的挥发处理水工况下，除高温在给水采用加氨和联氨的挥发处理水工况下，除高温段外，中低温段的氧化膜不够致密，即使水质接近理段外，中低温段的氧化膜不够致密，即使水质接近理论纯度，给水系统氧化膜释放出微量铁离子仍会在下论纯度，给水系统氧化膜释放出微量铁离子仍会在下游热力设备发生氧化铁的污堵和沉积，而且氧化铁的游热力设备发生氧化铁的污堵和沉积，而且氧化铁的沉积速度较快，国内外运行的超临界机组经验表明，沉积速度较快，国
9、内外运行的超临界机组经验表明，锅炉平均化学酸洗周期约为锅炉平均化学酸洗周期约为2-32-3年。年。113.3 3.3 过热器等管段的氧化皮生长速率快并容易剥过热器等管段的氧化皮生长速率快并容易剥 落。落。3.4 3.4 凝结水精处理运行周期短，酸碱用量大，树凝结水精处理运行周期短，酸碱用量大，树脂磨损量大。脂磨损量大。3 3 超临界、超超临界机组运行中存在的问题超临界、超超临界机组运行中存在的问题 12 4.1 4.1 应从化学角度考虑选材问题应从化学角度考虑选材问题l为防止凝汽器泄漏造成热力系统污染，凝汽器为防止凝汽器泄漏造成热力系统污染，凝汽器管要使用耐蚀管材，海水冷却的机组必须用钛管要使
10、用耐蚀管材，海水冷却的机组必须用钛管。管。l为防止给水系统的腐蚀和降低腐蚀产物向受热为防止给水系统的腐蚀和降低腐蚀产物向受热面转移，低压加热器应采用不锈钢管，高压加面转移，低压加热器应采用不锈钢管，高压加热器应采用不锈钢管或高铬钢。热器应采用不锈钢管或高铬钢。l过热器和再热器管管材的选择应在考虑抗氧化过热器和再热器管管材的选择应在考虑抗氧化性能好的同时，更应兼顾抗氧化皮剥离性能好性能好的同时，更应兼顾抗氧化皮剥离性能好这一指标。这一指标。4 4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制超临界、超超临界机组水汽品质的控制 13 4.2 4.2 凝结水精处理系统出水水质控制凝结水精处理系统出水水质控制
11、（1 1）在超临界、超超临界参数工况条件下，锅在超临界、超超临界参数工况条件下，锅炉受热面的温度很高，容易发生化学物质的沉积炉受热面的温度很高，容易发生化学物质的沉积。其中，最常见的是。其中，最常见的是NaNa2 2SOSO4 4和和NaOHNaOH，这类物质溶解，这类物质溶解在蒸汽中后，会对后续的过热器、再热器及汽轮在蒸汽中后，会对后续的过热器、再热器及汽轮机产生腐蚀。因此，必须控制蒸汽中的机产生腐蚀。因此，必须控制蒸汽中的NaNa含量小含量小于于1g/kg1g/kg，这样才有可能控制二级再热器中形成，这样才有可能控制二级再热器中形成的氢氧化钠浓缩液对奥氏体钢的腐蚀和锅炉停用的氢氧化钠浓缩液
12、对奥氏体钢的腐蚀和锅炉停用时时NaNa2 2SOSO4 4引起的再热器腐蚀。引起的再热器腐蚀。4 4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制超临界、超超临界机组水汽品质的控制 14 控制蒸汽中的钠含量小于控制蒸汽中的钠含量小于1g/kg1g/kg，必须控制，必须控制凝结水精处理出水水质的钠含量小于凝结水精处理出水水质的钠含量小于1g/kg1g/kg。另外，还需确保凝汽器在微泄漏的情况下系统另外，还需确保凝汽器在微泄漏的情况下系统仍能达到相应的水质标准。仍能达到相应的水质标准。建议超临界机组凝结水精处理系统出水水建议超临界机组凝结水精处理系统出水水质的控制指标按行业标准的期望值进行控制。质的控制指标
13、按行业标准的期望值进行控制。4 4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制超临界、超超临界机组水汽品质的控制 15主要控制项目标准主要控制项目标准氢电导率（25C）（S/cm）0.08SiO2（g/L）2Na（g/L）0.5Fe（g/L）1Cl（g/L）0.5悬浮物（g/L）5SO4-（g/L）0.54 4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制超临界、超超临界机组水汽品质的控制 建议精处理的出水的控制指标 超超临界机组凝结水精处理系统出水水质的控制超超临界机组凝结水精处理系统出水水质的控制指标建议如下表。指标建议如下表。164 4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制超临界、超超临界机组水汽品质的控制
14、 （2 2）凝结水精处理系统配置）凝结水精处理系统配置 凝结水精处理设备的设计，要充分考虑尽量减凝结水精处理设备的设计，要充分考虑尽量减少硫酸盐和钠的漏出，为了满足以上出水指标，凝少硫酸盐和钠的漏出，为了满足以上出水指标，凝结水精处理系统必须采用设置有前置过滤的深层混结水精处理系统必须采用设置有前置过滤的深层混床处理系统。床处理系统。17 前置过滤的配置重点除了应考虑机组在启动阶前置过滤的配置重点除了应考虑机组在启动阶段去除固体腐蚀产物、杂质和长期运行后氧化皮颗段去除固体腐蚀产物、杂质和长期运行后氧化皮颗粒，更主要的是要考虑去除钠、非晶型腐蚀产物以粒，更主要的是要考虑去除钠、非晶型腐蚀产物以及
15、凝汽器泄漏引入的各种盐类杂质。对于非晶型腐及凝汽器泄漏引入的各种盐类杂质。对于非晶型腐蚀产物和盐类杂质则必须用离子交换加以去除。蚀产物和盐类杂质则必须用离子交换加以去除。4 4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制超临界、超超临界机组水汽品质的控制 18 超超临界机组在启停时锅炉给水采用全发挥处理超超临界机组在启停时锅炉给水采用全发挥处理(AVT(AVT）方式，热力系统的腐蚀产物为颗粒状悬浮物。）方式，热力系统的腐蚀产物为颗粒状悬浮物。正常运行后，锅炉给水应采用加氧处理，给水的正常运行后，锅炉给水应采用加氧处理，给水的pH pH 值一般控制在值一般控制在8.08.08.58.5，运行中大多产生非
16、晶型腐蚀，运行中大多产生非晶型腐蚀产物。同时，任何材料的凝汽器均可能发生泄漏或渗产物。同时，任何材料的凝汽器均可能发生泄漏或渗漏，循环水中的盐类杂质会漏入热力系统。根据这一漏，循环水中的盐类杂质会漏入热力系统。根据这一特点，前置过滤的配置有如下几点建议。特点，前置过滤的配置有如下几点建议。4 4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制超临界、超超临界机组水汽品质的控制 19 由于粉末树脂凝结水精处理系统的机由于粉末树脂凝结水精处理系统的机组所发生的汽轮机腐蚀积盐问题较多，而组所发生的汽轮机腐蚀积盐问题较多，而且粉末树脂凝结水精处理系统对降低出水且粉末树脂凝结水精处理系统对降低出水的含钠量效果不高，故不推荐使用该系统。的含钠量效果不高，故不推荐使用该系统。4 4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制超临界、超超临界机组水汽品质的控制 20 尽管滤芯式过滤器的除铁效率较高，但由尽管滤芯式过滤器的除铁效率较高，但由于国内尚无可靠的运行业绩，而且滤芯式过滤于国内尚无可靠的运行业绩，而且滤芯式过滤器对进一步降低出水的含钠量和除去非晶型腐器对进一步降低出水的含钠量和除去非晶型腐蚀产物无效，也不是最好的选
