超臨界機組水質控制技術

1、1超臨界、超超臨界機組超臨界、超超臨界機組水汽品質控制技術水汽品質控制技術華北電力科學研究院有限責任公司華北電力科學研究院有限責任公司王應高王應高為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗21 1 超臨界、超超臨界機組水質要超臨界、超超臨界機組水質要 求和熱力系統(tǒng)氧化膜特點求和熱力系統(tǒng)氧化膜特點1.1 1.1 超臨界壓力下的水冷壁管可能發(fā)生類膜超臨界壓力下的水冷壁管可能發(fā)生類膜態(tài)沸騰態(tài)沸騰, ,主要是由于在管子內(nèi)壁附近的流體主要是由于在管子內(nèi)壁附近的流體粘度、比熱、導溫系數(shù)和比容等物理參數(shù)發(fā)粘度、比熱、導溫系數(shù)和比容等物理參數(shù)發(fā)生了顯著變化而引起的。水

2、的鹽類雜質極易生了顯著變化而引起的。水的鹽類雜質極易濃縮，這對超臨界、超超臨界機組的水質要濃縮，這對超臨界、超超臨界機組的水質要求高。求高。為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗31 1 超臨界、超超臨界機組水質要超臨界、超超臨界機組水質要 求和熱力系統(tǒng)氧化膜特點求和熱力系統(tǒng)氧化膜特點1.2 1.2 超臨界機組熱力系統(tǒng)氧化膜的特點超臨界機組熱力系統(tǒng)氧化膜的特點 （1 1） 在在300300以下的無氧純水中，金屬鐵和以下的無氧純水中，金屬鐵和水發(fā)生電化學反應生成的氧化膜由致密的水發(fā)生電化學反應生成的氧化膜由致密的fefe3 3o o4 4 內(nèi)伸層和多

3、孔、疏松的內(nèi)伸層和多孔、疏松的fefe3 3o o4 4 外延層外延層構成。氧化膜的溶解度較高，因而致使給水構成。氧化膜的溶解度較高，因而致使給水系統(tǒng)的鐵含量較高。系統(tǒng)的鐵含量較高。為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗4 （2 2） 在在300300400400高溫區(qū)，水具有的能量使高溫區(qū)，水具有的能量使二價鐵氧化為三價鐵，因此在省煤器的出口二價鐵氧化為三價鐵，因此在省煤器的出口段到水冷壁的金屬表面形成了內(nèi)層薄而致密、段到水冷壁的金屬表面形成了內(nèi)層薄而致密、外層也較為致密的四氧化三鐵氧化膜。外層也較為致密的四氧化三鐵氧化膜。1 1 超臨界、超超臨

4、界機組水質要超臨界、超超臨界機組水質要 求和熱力系統(tǒng)氧化膜特點求和熱力系統(tǒng)氧化膜特點為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗51 1 超臨界、超超臨界機組水質要超臨界、超超臨界機組水質要 求和熱力系統(tǒng)氧化膜特點求和熱力系統(tǒng)氧化膜特點 （3 3） 隨著溫度的升高，氧化膜生成的反應隨著溫度的升高，氧化膜生成的反應控制過程逐漸由電化學反應轉向由化學反應控制過程逐漸由電化學反應轉向由化學反應為主。為主。為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗6 盡量純化水質，減少水中鹽類雜質，降低給水中的含鐵量，盡量純化水質，減少

5、水中鹽類雜質，降低給水中的含鐵量，控制腐蝕產(chǎn)物的沉積量，是超、超超臨界機組水處理和水質控制的控制腐蝕產(chǎn)物的沉積量，是超、超超臨界機組水處理和水質控制的主要目標。主要目標。2 2 超臨界、超超臨界機組的水質標準超臨界、超超臨界機組的水質標準 主要控制項目給水蒸汽精處理后水質啟動時給水質量沖轉前蒸汽質量揮發(fā)處理加氧處理氫電導率(25)(s/cm)0.150.100.150.100.650.5na（g/kg）222120cl（g/kg）221sio2（g/kg）10101053030fe（g/kg）55535050cu（g/kg）1111115溶解氧（g/kg）730-15030toc2000.4s

6、/cm,0.4s/cm,如果水質仍不如果水質仍不好轉好轉, ,應在應在4 4小時內(nèi)停爐。小時內(nèi)停爐。l給水給水phph值低于值低于7.07.0，應立即停爐。，應立即停爐。l用海水冷卻的電廠，當凝結水中的含鈉量大用海水冷卻的電廠，當凝結水中的含鈉量大于于400g/l400g/l時，應緊急停機。時，應緊急停機。 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗8 3.1 3.1 鍋爐運行壓差上升速度快鍋爐運行壓差上升速度快 3 3 超臨界、超超臨界機組運行中存在的問題超臨界、超超臨界機組運行中存在的問題 采用揮發(fā)處理水化學工況的超臨界、超超臨采用揮發(fā)處理水化學工

7、況的超臨界、超超臨界機組，由于從給水帶入的鐵沉積在高壓加熱器界機組，由于從給水帶入的鐵沉積在高壓加熱器和鍋爐水冷壁上，這種垢是摩擦系數(shù)大、波紋狀和鍋爐水冷壁上，這種垢是摩擦系數(shù)大、波紋狀的水垢，造成鍋爐壓差上升速度快、壓差大，當?shù)乃?，造成鍋爐壓差上升速度快、壓差大，當鍋爐壓差達到限制值時，必須進行化學清洗鍋爐壓差達到限制值時，必須進行化學清洗。這。這是目前超臨界、超超臨界機組在運行中遇到的主是目前超臨界、超超臨界機組在運行中遇到的主要問題之一。要問題之一。為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗9 低加和高加疏水帶入系統(tǒng)中的鐵含量較大，低加和高加疏

8、水帶入系統(tǒng)中的鐵含量較大，其溶解度達到飽和后，在除氧器出口到高加管段其溶解度達到飽和后，在除氧器出口到高加管段析出和沉積。曾經(jīng)在一臺析出和沉積。曾經(jīng)在一臺500mw500mw超臨界機組運行的超臨界機組運行的第一年中，從高加管段上清洗出第一年中，從高加管段上清洗出8080公斤的水垢。公斤的水垢。部分超臨界機組由于鍋爐壓差大導致限負荷運行部分超臨界機組由于鍋爐壓差大導致限負荷運行，也有的機組因給水泵葉輪附著水垢后引起振動，也有的機組因給水泵葉輪附著水垢后引起振動增大。增大。3 3 超臨界、超超臨界機組運行中存在的問題超臨界、超超臨界機組運行中存在的問題 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型

9、企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗103 3 超臨界、超超臨界機組運行中存在的問題超臨界、超超臨界機組運行中存在的問題 3.2 3.2 在全揮發(fā)處理水工況下超臨界機組的鍋爐化在全揮發(fā)處理水工況下超臨界機組的鍋爐化 學清洗周期短學清洗周期短 從熱力系統(tǒng)在無氧條件下氧化膜的特點可看出，從熱力系統(tǒng)在無氧條件下氧化膜的特點可看出，在給水采用加氨和聯(lián)氨的揮發(fā)處理水工況下，除高溫在給水采用加氨和聯(lián)氨的揮發(fā)處理水工況下，除高溫段外，中低溫段的氧化膜不夠致密，即使水質接近理段外，中低溫段的氧化膜不夠致密，即使水質接近理論純度，給水系統(tǒng)氧化膜釋放出微量鐵離子仍會在下論純度，給水系統(tǒng)氧化膜釋放出微量鐵離子仍

10、會在下游熱力設備發(fā)生氧化鐵的污堵和沉積，而且氧化鐵的游熱力設備發(fā)生氧化鐵的污堵和沉積，而且氧化鐵的沉積速度較快，國內(nèi)外運行的超臨界機組經(jīng)驗表明，沉積速度較快，國內(nèi)外運行的超臨界機組經(jīng)驗表明，鍋爐平均化學酸洗周期約為鍋爐平均化學酸洗周期約為2-32-3年。年。為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗113.3 3.3 過熱器等管段的氧化皮生長速率快并容易剝過熱器等管段的氧化皮生長速率快并容易剝 落。落。3.4 3.4 凝結水精處理運行周期短，酸堿用量大，樹凝結水精處理運行周期短，酸堿用量大，樹脂磨損量大。脂磨損量大。3 3 超臨界、超超臨界機組運行中存

11、在的問題超臨界、超超臨界機組運行中存在的問題 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗12 4.1 4.1 應從化學角度考慮選材問題應從化學角度考慮選材問題l為防止凝汽器泄漏造成熱力系統(tǒng)污染，凝汽器為防止凝汽器泄漏造成熱力系統(tǒng)污染，凝汽器管要使用耐蝕管材，海水冷卻的機組必須用鈦管要使用耐蝕管材，海水冷卻的機組必須用鈦管。管。l為防止給水系統(tǒng)的腐蝕和降低腐蝕產(chǎn)物向受熱為防止給水系統(tǒng)的腐蝕和降低腐蝕產(chǎn)物向受熱面轉移，低壓加熱器應采用不銹鋼管，高壓加面轉移，低壓加熱器應采用不銹鋼管，高壓加熱器應采用不銹鋼管或高鉻鋼。熱器應采用不銹鋼管或高鉻鋼。l過熱器和再

12、熱器管管材的選擇應在考慮抗氧化過熱器和再熱器管管材的選擇應在考慮抗氧化性能好的同時，更應兼顧抗氧化皮剝離性能好性能好的同時，更應兼顧抗氧化皮剝離性能好這一指標。這一指標。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗13 4.2 4.2 凝結水精處理系統(tǒng)出水水質控制凝結水精處理系統(tǒng)出水水質控制 （1 1） 在超臨界、超超臨界參數(shù)工況條件下，鍋在超臨界、超超臨界參數(shù)工況條件下，鍋爐受熱面的溫度很高，容易發(fā)生化學物質的沉積爐受熱面的溫度很高，容易發(fā)生化學物質的沉積。其中，最常見的是。

13、其中，最常見的是nana2 2soso4 4和和naohnaoh，這類物質溶解，這類物質溶解在蒸汽中后，會對后續(xù)的過熱器、再熱器及汽輪在蒸汽中后，會對后續(xù)的過熱器、再熱器及汽輪機產(chǎn)生腐蝕。因此，必須控制蒸汽中的機產(chǎn)生腐蝕。因此，必須控制蒸汽中的nana含量小含量小于于1g/kg1g/kg，這樣才有可能控制二級再熱器中形成，這樣才有可能控制二級再熱器中形成的氫氧化鈉濃縮液對奧氏體鋼的腐蝕和鍋爐停用的氫氧化鈉濃縮液對奧氏體鋼的腐蝕和鍋爐停用時時nana2 2soso4 4引起的再熱器腐蝕。引起的再熱器腐蝕。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司

14、創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗14 控制蒸汽中的鈉含量小于控制蒸汽中的鈉含量小于1g/kg1g/kg，必須控制，必須控制凝結水精處理出水水質的鈉含量小于凝結水精處理出水水質的鈉含量小于1g/kg1g/kg。另外，還需確保凝汽器在微泄漏的情況下系統(tǒng)另外，還需確保凝汽器在微泄漏的情況下系統(tǒng)仍能達到相應的水質標準。仍能達到相應的水質標準。 建議超臨界機組凝結水精處理系統(tǒng)出水水建議超臨界機組凝結水精處理系統(tǒng)出水水質的控制指標按行業(yè)標準的期望值進行控制。質的控制指標按行業(yè)標準的期望值進行控制。 4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質

15、的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗15主要控制項目標準主要控制項目標準氫電導率（25c）（s/cm）0.08sio2（g/l）2na（g/l）0.5fe（g/l）1cl（g/l）0.5懸浮物（g/l）5so4-（g/l）0.54 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 建議精處理的出水的控制指標 超超臨界機組凝結水精處理系統(tǒng)出水水質的控制超超臨界機組凝結水精處理系統(tǒng)出水水質的控制指標建議如下表。指標建議如下表。為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗164 4

16、 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 （2 2）凝結水精處理系統(tǒng)配置）凝結水精處理系統(tǒng)配置 凝結水精處理設備的設計，要充分考慮盡量減凝結水精處理設備的設計，要充分考慮盡量減少硫酸鹽和鈉的漏出，為了滿足以上出水指標，凝少硫酸鹽和鈉的漏出，為了滿足以上出水指標，凝結水精處理系統(tǒng)必須采用設置有前置過濾的深層混結水精處理系統(tǒng)必須采用設置有前置過濾的深層混床處理系統(tǒng)。床處理系統(tǒng)。 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗17 前置過濾的配置重點除了應考慮機組在啟動階前置過濾的配置重點除了應考慮機組在啟動階段去除固體腐蝕產(chǎn)物、雜

17、質和長期運行后氧化皮顆段去除固體腐蝕產(chǎn)物、雜質和長期運行后氧化皮顆粒，更主要的是要考慮去除鈉、非晶型腐蝕產(chǎn)物以粒，更主要的是要考慮去除鈉、非晶型腐蝕產(chǎn)物以及凝汽器泄漏引入的各種鹽類雜質。對于非晶型腐及凝汽器泄漏引入的各種鹽類雜質。對于非晶型腐蝕產(chǎn)物和鹽類雜質則必須用離子交換加以去除。蝕產(chǎn)物和鹽類雜質則必須用離子交換加以去除。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗18 超超臨界機組在啟停時鍋爐給水采用全發(fā)揮處理超超臨界機組在啟停時鍋爐給水采用全發(fā)揮處理(avt(avt）方式

18、，熱力系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物為顆粒狀懸浮物。）方式，熱力系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物為顆粒狀懸浮物。正常運行后，鍋爐給水應采用加氧處理，給水的正常運行后，鍋爐給水應采用加氧處理，給水的ph ph 值一般控制在值一般控制在8.08.08.58.5，運行中大多產(chǎn)生非晶型腐蝕，運行中大多產(chǎn)生非晶型腐蝕產(chǎn)物。同時，任何材料的凝汽器均可能發(fā)生泄漏或滲產(chǎn)物。同時，任何材料的凝汽器均可能發(fā)生泄漏或滲漏，循環(huán)水中的鹽類雜質會漏入熱力系統(tǒng)。根據(jù)這一漏，循環(huán)水中的鹽類雜質會漏入熱力系統(tǒng)。根據(jù)這一特點，前置過濾的配置有如下幾點建議。特點，前置過濾的配置有如下幾點建議。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質

19、的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗19 由于粉末樹脂凝結水精處理系統(tǒng)的機由于粉末樹脂凝結水精處理系統(tǒng)的機組所發(fā)生的汽輪機腐蝕積鹽問題較多，而組所發(fā)生的汽輪機腐蝕積鹽問題較多，而且粉末樹脂凝結水精處理系統(tǒng)對降低出水且粉末樹脂凝結水精處理系統(tǒng)對降低出水的含鈉量效果不高，故不推薦使用該系統(tǒng)。的含鈉量效果不高，故不推薦使用該系統(tǒng)。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗20 盡管濾芯式過濾器的除鐵效率較高，但由盡管濾芯式過濾

20、器的除鐵效率較高，但由于國內(nèi)尚無可靠的運行業(yè)績，而且濾芯式過濾于國內(nèi)尚無可靠的運行業(yè)績，而且濾芯式過濾器對進一步降低出水的含鈉量和除去非晶型腐器對進一步降低出水的含鈉量和除去非晶型腐蝕產(chǎn)物無效，也不是最好的選擇。蝕產(chǎn)物無效，也不是最好的選擇。 4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗21 根據(jù)國內(nèi)外的運行經(jīng)驗，盡管前置陽床的除鐵根據(jù)國內(nèi)外的運行經(jīng)驗，盡管前置陽床的除鐵效率不如濾芯式過濾器和粉末樹脂過濾器，但它具效率不如濾芯式過濾器和粉末樹脂過濾器，但它具有降低水中含鈉量、改

21、善精處理系統(tǒng)混床的運行工有降低水中含鈉量、改善精處理系統(tǒng)混床的運行工況，以及可除去離子態(tài)鐵、綜合除鐵效率可滿足要況，以及可除去離子態(tài)鐵、綜合除鐵效率可滿足要求等優(yōu)點，同時國內(nèi)已經(jīng)有成功配置和運行經(jīng)驗等求等優(yōu)點，同時國內(nèi)已經(jīng)有成功配置和運行經(jīng)驗等，所以采用前置陽床是超超臨界機組凝結水精處理，所以采用前置陽床是超超臨界機組凝結水精處理前置過濾配置的最好選擇。前置過濾配置的最好選擇。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗22 4.3 4.3 對腐蝕產(chǎn)物的控制對腐蝕產(chǎn)物的控制 超

22、臨界機組和超超臨界機組的腐蝕產(chǎn)物來源有超臨界機組和超超臨界機組的腐蝕產(chǎn)物來源有：（：（1 1）機組停用期間產(chǎn)生停用腐蝕，其腐蝕產(chǎn)物在機組啟動后機組停用期間產(chǎn)生停用腐蝕，其腐蝕產(chǎn)物在機組啟動后帶入熱力系統(tǒng)；（帶入熱力系統(tǒng)；（2 2）爐前熱力系統(tǒng)包括加熱器汽側在運）爐前熱力系統(tǒng)包括加熱器汽側在運行中產(chǎn)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物隨給水帶入熱力系統(tǒng)；（行中產(chǎn)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物隨給水帶入熱力系統(tǒng)；（3 3）氧）氧化皮的剝落，除了引起蒸汽通流部件的沖蝕和腐蝕外，化皮的剝落，除了引起蒸汽通流部件的沖蝕和腐蝕外，氧化皮變成細小的氧化鐵顆粒，穿過凝結水精處理系統(tǒng)氧化皮變成細小的氧化鐵顆粒，穿過凝結水精處理系統(tǒng)進入熱力系統(tǒng)。

23、這些腐蝕產(chǎn)物沿著熱力系統(tǒng)的各個設備進入熱力系統(tǒng)。這些腐蝕產(chǎn)物沿著熱力系統(tǒng)的各個設備流動或沉積下來，最終都會轉移到受熱面沉積，造成機流動或沉積下來，最終都會轉移到受熱面沉積，造成機組的腐蝕和結垢。組的腐蝕和結垢。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗23 國內(nèi)許多亞臨界和超臨界機組都有所謂的國內(nèi)許多亞臨界和超臨界機組都有所謂的“兩高現(xiàn)兩高現(xiàn)象象”，即存在汽水品質合格率高，但省煤器和水冷壁管的，即存在汽水品質合格率高，但省煤器和水冷壁管的結垢速率也很高的現(xiàn)象。研究已確定其主要

24、原因與給水采結垢速率也很高的現(xiàn)象。研究已確定其主要原因與給水采用加氨和聯(lián)氨的還原性處理工況有關。在還原性條件下，用加氨和聯(lián)氨的還原性處理工況有關。在還原性條件下，盡管在給水中通過提高盡管在給水中通過提高phph值可以減少四氧化三鐵的溶解度，值可以減少四氧化三鐵的溶解度，但在熱力系統(tǒng)的低溫段，二價鐵的溶出率仍然較高，特別但在熱力系統(tǒng)的低溫段，二價鐵的溶出率仍然較高，特別是在給水系統(tǒng)湍流部位存在流動加速腐蝕現(xiàn)象，腐蝕產(chǎn)物是在給水系統(tǒng)湍流部位存在流動加速腐蝕現(xiàn)象，腐蝕產(chǎn)物會隨水流遷移到高溫段沉積，造成省煤器節(jié)流閥嚴重污堵、會隨水流遷移到高溫段沉積，造成省煤器節(jié)流閥嚴重污堵、省煤器管和水冷壁管結垢速率

25、高等問題。省煤器管和水冷壁管結垢速率高等問題。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 （1 1）對于爐前系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物控制）對于爐前系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗24 對于爐前系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物的控制方法，國內(nèi)外毫對于爐前系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物的控制方法，國內(nèi)外毫無例外地首推給水加氧處理（無例外地首推給水加氧處理（otot）技術。加氧處理是）技術。加氧處理是利用純水中溶解氧對金屬的鈍化作用，使給水系統(tǒng)金利用純水中溶解氧對金屬的鈍化作用，使給水系統(tǒng)金屬表面形成致密的保護性氧化膜，可以使省煤器入口屬表面形成

26、致密的保護性氧化膜，可以使省煤器入口的鐵含量由原先的的鐵含量由原先的5g/l5g/l10g/l10g/l降低至小于降低至小于1g/l1g/l，大大降低了鍋爐管的結垢速率，消除了爐管，大大降低了鍋爐管的結垢速率，消除了爐管表面的波紋狀結構，達到熱力系統(tǒng)防腐防垢的最佳效表面的波紋狀結構，達到熱力系統(tǒng)防腐防垢的最佳效果。果。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗25 目前國外已經(jīng)投運的超超臨界機組的給水處理均目前國外已經(jīng)投運的超超臨界機組的給水處理均采用加氧處理。德國大部分直流

27、鍋爐只有采用加氧處理。德國大部分直流鍋爐只有4%4%的多孔四的多孔四氧化三鐵外層來源于遷移的腐蝕產(chǎn)物，這顯然是使用氧化三鐵外層來源于遷移的腐蝕產(chǎn)物，這顯然是使用給水加氧處理的效果。國內(nèi)早期投運的超臨界機組幾給水加氧處理的效果。國內(nèi)早期投運的超臨界機組幾乎全部采用了給水加氧處理工藝，也均取得了良好的乎全部采用了給水加氧處理工藝，也均取得了良好的效果。效果。 因此，加氧處理是超超臨界機組正常運行工況下因此，加氧處理是超超臨界機組正常運行工況下必需的給水處理工藝。必需的給水處理工藝。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)

28、新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗26 停用腐蝕的控制對減少沉積物是非常必要的，停用腐蝕的控制對減少沉積物是非常必要的，因此不能將其作為臨時措施，而應作為必備的配套因此不能將其作為臨時措施，而應作為必備的配套設備，在設計時就應考慮完整的充氮保護系統(tǒng)、干設備，在設計時就應考慮完整的充氮保護系統(tǒng)、干風系統(tǒng)和保護液加藥系統(tǒng)等，以滿足機組不同停備風系統(tǒng)和保護液加藥系統(tǒng)等，以滿足機組不同停備用周期的保護。用周期的保護。 機組短期停用時鍋爐一般采用熱爐放水余熱烘干機組短期停用時鍋爐一般采用熱爐放水余熱烘干方法進行保護。方法進行保護。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水

29、汽品質的控制 （2 2）停用保養(yǎng)和啟動水沖洗）停用保養(yǎng)和啟動水沖洗 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗27 長期停用時，揮發(fā)處理水工況的機組在停機前提長期停用時，揮發(fā)處理水工況的機組在停機前提高水汽系統(tǒng)的高水汽系統(tǒng)的phph值，增加高、低加給水聯(lián)氨加入量的值，增加高、低加給水聯(lián)氨加入量的方法進行保護；也可采用加十八胺進行保護（石洞口方法進行保護；也可采用加十八胺進行保護（石洞口二廠、南京電廠、呂四電廠都采用過，效果良好）；二廠、南京電廠、呂四電廠都采用過，效果良好）；加氧處理水工況的機組在停用前提高水汽系統(tǒng)的加氧處理水工況的機組在停用前提高水汽

30、系統(tǒng)的phph值，值，采用熱爐放水，負壓抽干的方法進行保護（國華盤山采用熱爐放水，負壓抽干的方法進行保護（國華盤山電廠采用此方法進行停用保護，效果很好，機組啟動電廠采用此方法進行停用保護，效果很好，機組啟動時冷態(tài)和熱態(tài)沖洗時間很短。）時冷態(tài)和熱態(tài)沖洗時間很短。） 4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗28 超臨界、超超臨界機組啟動時的水質控制非常重超臨界、超超臨界機組啟動時的水質控制非常重要，應嚴格執(zhí)行有關標準。在鍋爐點火之前，鍋爐給要，應嚴格執(zhí)行有關標準。在鍋爐點火之前

31、，鍋爐給水的參數(shù)應達到下列極限要求：溶解氧小于水的參數(shù)應達到下列極限要求：溶解氧小于50g/l50g/l，鐵小于鐵小于50g/l50g/l。只有嚴格按照有關機組啟停的標準進。只有嚴格按照有關機組啟停的標準進行控制，才有可能最大限度地阻止停用期間產(chǎn)生的腐行控制，才有可能最大限度地阻止停用期間產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物進入熱力系統(tǒng)。蝕產(chǎn)物進入熱力系統(tǒng)。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗29 除氧器水箱水質必須符合標準要求，在啟動、除氧器水箱水質必須符合標準要求，在啟動、停用或者負荷劇

32、變時，由于有些沉積物會釋放出來，停用或者負荷劇變時，由于有些沉積物會釋放出來，若不經(jīng)過精處理設備進行處理，水質會變差。所以，若不經(jīng)過精處理設備進行處理，水質會變差。所以，系統(tǒng)所有疏水應排至凝汽器并通過精處理設備處理。系統(tǒng)所有疏水應排至凝汽器并通過精處理設備處理。4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 （3 3）除氧器水箱的水質控制）除氧器水箱的水質控制 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗30 4.4 4.4 高溫氧化和氧化皮的控制高溫氧化和氧化皮的控制 4 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超

33、臨界機組水汽品質的控制 已運行的超臨界機組實踐表明，高溫氧化和氧化皮堵已運行的超臨界機組實踐表明，高溫氧化和氧化皮堵塞引起的短期過熱現(xiàn)象比較嚴重。塞引起的短期過熱現(xiàn)象比較嚴重。 奧氏體鋼的氧化層厚度超過奧氏體鋼的氧化層厚度超過150m150m時就會剝落，在運時就會剝落，在運行條件的影響下，氧化層厚度超過行條件的影響下，氧化層厚度超過20m20m也可能剝落。也可能剝落。 改善的措施有：改善的措施有： （1 1）修改運行條件以盡量減少氧化層剝落。）修改運行條件以盡量減少氧化層剝落。 （2 2）用細晶粒奧氏體鋼取代粗晶粒奧氏體鋼。）用細晶粒奧氏體鋼取代粗晶粒奧氏體鋼。為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國

34、網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗314 4 超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制超臨界、超超臨界機組水汽品質的控制 從控制高溫氧化和氧化層剝落的角度來看，最根本的從控制高溫氧化和氧化層剝落的角度來看，最根本的辦法是合理設計鍋爐和選材。在運行控制方面，應該嚴辦法是合理設計鍋爐和選材。在運行控制方面，應該嚴格控制過熱器和再熱器的金屬壁溫不超過金屬在水蒸氣格控制過熱器和再熱器的金屬壁溫不超過金屬在水蒸氣條件下高溫氧化的突變點。實時準確地監(jiān)測受熱面的溫條件下高溫氧化的突變點。實時準確地監(jiān)測受熱面的溫度和蒸氣的氫含量是及時把握高溫氧化和氧化皮問題的度和蒸氣的氫含量是及時把握高溫氧化和氧

35、化皮問題的有效手段。有效手段。 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗32 鍋爐給水加氧處理技術的原理是：在純水的鍋爐給水加氧處理技術的原理是：在純水的條件下，一定濃度的氧能使碳鋼表面形成比磁性條件下，一定濃度的氧能使碳鋼表面形成比磁性四氧化三鐵保護性更好的三氧化二鐵四氧化三鐵保護性更好的三氧化二鐵+ +磁性四氧磁性四氧化三鐵化三鐵“雙層保護膜雙層保護膜”。 5.1 5.1 直流鍋爐加氧處理水工況原理直流鍋爐加氧處理水工況原理 5 5 超臨界、超超臨界機組給水加氧處理水超臨界、超超臨界機組給水加氧處理水工況工況為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司

36、創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗33 全揮發(fā)處理時，在純水中與水接觸的金屬表面覆蓋的全揮發(fā)處理時，在純水中與水接觸的金屬表面覆蓋的鐵氧化物主要是鐵氧化物主要是fefe3 3o o4 4。在。在fefe3 3o o4 4形成過程中，由金屬表面逐形成過程中，由金屬表面逐步向金屬內(nèi)部氧化生成了比較緊密而薄的內(nèi)伸步向金屬內(nèi)部氧化生成了比較緊密而薄的內(nèi)伸fefe3 3o o4 4層，層， fefe3 3o o4 4層呈微孔狀（層呈微孔狀（1 11515孔隙）。部分二價鐵離子從鐵素孔隙）。部分二價鐵離子從鐵素體顆粒中擴散進入水相，生成多孔的，附著性較差的體顆粒中擴散進入水相，生成多孔的，附著

37、性較差的fefe3 3o o4 4顆粒，沉積在較緊密的顆粒，沉積在較緊密的fefe3 3o o4 4內(nèi)伸層上，形成傳熱性也較差內(nèi)伸層上，形成傳熱性也較差的外延層。該膜在高溫純水中具有一定的溶解性。的外延層。該膜在高溫純水中具有一定的溶解性。 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗34 在加氧處理工況下在加氧處理工況下, ,由于不斷向金屬表面均勻地供氧由于不斷向金屬表面均勻地供氧, , 金屬的表面仍保持一層穩(wěn)定、完整的金屬的表面仍保持一層穩(wěn)定、完整的fefe3 3o o4 4內(nèi)伸層，而由內(nèi)伸層，而由fefe3 3o o4 4微孔通道中擴散出來進入水相

38、的二價鐵離子則被氧微孔通道中擴散出來進入水相的二價鐵離子則被氧化，生成三氧化二鐵，沉積在外延生成的化，生成三氧化二鐵，沉積在外延生成的fefe3 3o o4 4層的微孔層的微孔或顆粒的空隙中，使金屬表面形成致密的或顆粒的空隙中，使金屬表面形成致密的“雙層保護雙層保護膜膜”。 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗35揮發(fā)處理工況下金屬表面狀態(tài) 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗36加氧工況下金屬表面狀況 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗37 統(tǒng)計統(tǒng)

39、計8 8臺國內(nèi)超臨界機組采用加氧處理水工臺國內(nèi)超臨界機組采用加氧處理水工況后，主要取得如下效果：況后，主要取得如下效果： （1 1）采用加氧處理后，熱力系統(tǒng)中鐵含量大采用加氧處理后，熱力系統(tǒng)中鐵含量大大降低，八臺超臨界機組給水、高低加疏水的鐵大降低，八臺超臨界機組給水、高低加疏水的鐵含量降低了含量降低了50%-80%50%-80%。大唐潮洲電廠加氧前給水。大唐潮洲電廠加氧前給水鐵含量為鐵含量為15-20g/l15-20g/l，加氧穩(wěn)定運行后，給水的，加氧穩(wěn)定運行后，給水的鐵含量為鐵含量為1-2g/l1-2g/l。5 5 超臨界、超超臨界機組給水加氧處理水超臨界、超超臨界機組給水加氧處理水工況工

40、況 5.2 5.2 超臨界機組采用加氧處理水工況后取得的效超臨界機組采用加氧處理水工況后取得的效果果 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗38 （2 2）鍋爐水冷壁結垢速率降低了。華能石洞口鍋爐水冷壁結垢速率降低了。華能石洞口二電廠加氧處理后，水冷壁的結垢速率從二電廠加氧處理后，水冷壁的結垢速率從100g/m100g/m2 2.a.a降到降到30g/m30g/m2 2.a.a，鍋爐化學酸洗周期從，鍋爐化學酸洗周期從每每3 3年延長至年延長至1010年；國華盤山電廠的水冷壁結垢年；國華盤山電廠的水冷壁結垢速率從速率從89g/m89g/m2 2.a.

41、a降到降到10g/m10g/m2 2.a.a，鍋爐化學酸洗周，鍋爐化學酸洗周期從每期從每3 3年延長至年延長至1010年以上。年以上。5 5 超臨界、超超臨界機組給水加氧處理水超臨界、超超臨界機組給水加氧處理水工況工況為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗39 （3 3）鍋爐壓差的上升速率降低了，從揮發(fā)處理工況轉鍋爐壓差的上升速率降低了，從揮發(fā)處理工況轉 化為加氧處理工況運行后，鍋爐壓差不但不再上升，反而化為加氧處理工況運行后，鍋爐壓差不但不再上升，反而有所降低。國華盤山電廠有所降低。國華盤山電廠2 2號機組在揮發(fā)處理工況運行的二號機組在揮發(fā)處理工

42、況運行的二年多時間里，鍋爐壓差從年多時間里，鍋爐壓差從4.4mpa4.4mpa上升至上升至7.6mpa7.6mpa；而在加氧；而在加氧處理工況運行半年后，鍋爐壓差從處理工況運行半年后，鍋爐壓差從7.6mpa7.6mpa降至降至6.1mpa6.1mpa；隨；隨著壓差的下降，給水泵（汽泵）的轉速也下降了，滿負荷著壓差的下降，給水泵（汽泵）的轉速也下降了，滿負荷下汽泵的轉速從下汽泵的轉速從4425r/min4425r/min下降至下降至4222r/min4222r/min，因此耗汽量，因此耗汽量也相應減少。石洞口二電廠也相應減少。石洞口二電廠2 2臺超臨界機組在揮發(fā)處理工況臺超臨界機組在揮發(fā)處理工況

43、運行時，每年鍋爐壓差上升約運行時，每年鍋爐壓差上升約0.5 mpa0.5 mpa，采用加氧處理后，采用加氧處理后，鍋爐壓差不上升了。鍋爐壓差不上升了。5 5 超臨界、超超臨界機組給水加氧處理水超臨界、超超臨界機組給水加氧處理水工況工況 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗40 （4 4）機組凝結水精處理運行周期大幅度延長，機組凝結水精處理運行周期大幅度延長，石洞口二電廠的精處理運行周期從平均石洞口二電廠的精處理運行周期從平均7 7天延長天延長至至5050天，國華盤山電廠從天，國華盤山電廠從1515天延長至天延長至9090天。再生天。再生用酸堿量、

44、自用水率和樹脂損耗量大幅度減少，用酸堿量、自用水率和樹脂損耗量大幅度減少，相應精處理運行費用也降低了。相應精處理運行費用也降低了。5 5 超臨界、超超臨界機組給水加氧處理水超臨界、超超臨界機組給水加氧處理水工況工況 為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗41 6.1 6.1關鍵控制指標關鍵控制指標 超臨界、超超臨界機組化學監(jiān)督的關鍵監(jiān)測指超臨界、超超臨界機組化學監(jiān)督的關鍵監(jiān)測指標是標是phph、電導率、氫電導率、氧含量、氫含量和、電導率、氫電導率、氧含量、氫含量和鈉含量，水質控制的關鍵在于凝結水精處理的出鈉含量，水質控制的關鍵在于凝結水精處理的出水

45、水質控制，良好的出水水質除了與設計和設備水水質控制，良好的出水水質除了與設計和設備配置有關外，還與樹脂、再生工藝、監(jiān)測儀表的配置有關外，還與樹脂、再生工藝、監(jiān)測儀表的精度和設備運行水平等有關。精度和設備運行水平等有關。 腐蝕產(chǎn)物的控制指標主要是鐵，應重視提高鐵腐蝕產(chǎn)物的控制指標主要是鐵，應重視提高鐵樣品取樣的代表性和樣品測量的準確性。樣品取樣的代表性和樣品測量的準確性。6 6 超臨界、超超臨界機組的化學監(jiān)督超臨界、超超臨界機組的化學監(jiān)督為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗42 6.2 6.2 汽水取樣點的設置和在線儀表的配置汽水取樣點的設置和在線

46、儀表的配置 直流爐的水汽工況是從凝結水到主蒸汽一直流爐的水汽工況是從凝結水到主蒸汽一次完成，給水水質的好壞取決于凝結水精處理次完成，給水水質的好壞取決于凝結水精處理系統(tǒng)的出水水質，所以超臨界機組的化學監(jiān)督系統(tǒng)的出水水質，所以超臨界機組的化學監(jiān)督取樣點的設置和在線儀表的配置應該充分考慮取樣點的設置和在線儀表的配置應該充分考慮到上述特點。到上述特點。6 6 超臨界、超超臨界機組的化學監(jiān)督超臨界、超超臨界機組的化學監(jiān)督為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗43 為了密切監(jiān)視金屬材料發(fā)生高溫氧化的狀態(tài)為了密切監(jiān)視金屬材料發(fā)生高溫氧化的狀態(tài)，建議增加汽水分離

47、器蒸汽出口和再熱器出口，建議增加汽水分離器蒸汽出口和再熱器出口的取樣點，并在汽水分離器蒸汽出口、主蒸汽的取樣點，并在汽水分離器蒸汽出口、主蒸汽和再熱器出口的取樣點上安裝氫表，通過監(jiān)測和再熱器出口的取樣點上安裝氫表，通過監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)不同取樣點的氫氣含量的變化來推測過系統(tǒng)內(nèi)不同取樣點的氫氣含量的變化來推測過熱器和再熱器內(nèi)金屬材料發(fā)生高溫氧化的狀態(tài)熱器和再熱器內(nèi)金屬材料發(fā)生高溫氧化的狀態(tài)。 6 6 超臨界、超超臨界機組的化學監(jiān)督超臨界、超超臨界機組的化學監(jiān)督為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)為爭創(chuàng)國網(wǎng)公司創(chuàng)新型企業(yè)建設標桿單位而奮斗建設標桿單位而奮斗44 在線儀表的選型應做到儀表工作性能可靠，在線儀表的選型應做到儀表工作性能可靠，維護工作量小，受環(huán)境影響小，反映的狀態(tài)直觀、維護工作量小，受環(huán)境影響小，反映的狀態(tài)直觀、真實、明了。從保證機組正常運行的實際情況出真實、明了。從保證機組正常運行的實際情況出發(fā)，每臺超臨界機組配置如下表所示的取樣點和發(fā)，每臺超臨界機組配置如下表所示的取樣點和在線儀表，即可全面監(jiān)測機組的汽水品質。在線儀表，即可全面監(jiān)測機組的汽水品質。 6