電廠化學-化學水工況課件

電廠化學

華北電力大學能源與動力工程學院劉忠培訓講座1第12章水化學工況1概述2AVT水化學工況21.1雜質(zhì)在鍋爐內(nèi)的沉積特性如果不考慮爐水過飽和引起的雜質(zhì)沉積，某種雜質(zhì)在過熱蒸汽中的溶解度大于它在給水中的含量，則它就會完全被過熱蒸汽溶解并帶入汽輪機；反之，它就會部分、甚至幾乎全部沉積在爐管中。因此，根據(jù)正常情況下各種雜質(zhì)在給水中的含量及其在過熱蒸汽中的溶解度可推斷：對于超臨界機組來說，爐管中可能存在的沉積物主要是鐵氧化物、鈣鎂化合物和Na2SO4等在過熱蒸汽中溶解度很小鈉化合物，并且它們在給水中的含量越高，則沉積量越大；被過熱蒸汽帶入汽輪機的雜質(zhì)則主要是硅酸化合物、鈉化合物和Fe的氧化物，并且它們在給水中的含量越高，則帶入汽輪機的量越大。3（3）水冷壁管的熱負荷鍋爐爐膛各部分的熱負荷不可能是非常均勻的，爐管熱負荷越高，靠近管壁的爐水蒸發(fā)越劇烈，雜質(zhì)越容易濃縮達到飽和濃度，進而在管壁上沉積。因此，鍋爐參數(shù)越高，爐管中沉積過程開始得越早。此外，某些在給水中含量小于它在過熱蒸汽中溶解度的雜質(zhì)，也能在爐管上沉積。5（4）鍋爐的運行工況鍋爐的運行工況的變化可使本已沉積在爐管中的鈉鹽又有一部分被蒸汽帶入汽輪機。在鍋爐水冷壁的流程中，蒸發(fā)區(qū)的位置會隨水冷壁熱負荷的降低和升高而前后移動。例如，當燃燒工況變化使水冷壁的熱負荷降低時，蒸發(fā)區(qū)就向前推進。此時，含水量較多的汽水混合物或未飽和的水就進入工況變化前蒸汽即將被蒸干和微過熱的管區(qū)，將先前沉積在那里管壁上的鈉鹽溶解下來，帶入工況變化前的過熱管區(qū)。在那里，水分又被蒸干，一部分鈉鹽再次沉積在管壁上，另一部分鈉鹽被蒸汽帶走。當燃燒工況恢復正常后，這部分沉積在過熱區(qū)的鈉鹽會陸續(xù)被過熱蒸汽溶解帶走。因此，鍋爐經(jīng)過給水長期不良的運行后，在給水改善的初期，還有可能出現(xiàn)蒸汽含鈉量高于給水含鈉量的異常情況。而這個高出來的鈉，正是給水改善之前沉積在管壁上的鈉鹽——再次被過熱蒸汽溶解帶走。6雜質(zhì)在鍋爐中的沉積部位鍋爐爐管內(nèi)的沉積物主要是鐵氧化物、鈣鎂化合物和Na2SO4等鈉鹽。這些雜質(zhì)隨給水進入鍋爐后，由于水的急劇蒸發(fā)而在尚未汽化的水中迅速濃縮、飽和、析出。鍋爐運行參數(shù)越高，爐管中沉積過程開始得越早。超臨界直流鍋爐沉積物主要出現(xiàn)在蒸汽微過熱的管區(qū)。對于中間再熱式鍋爐，在再熱器中、特別是出口管段可能會有鐵的氧化物沉積。因為鐵的氧化物在蒸汽中的溶解度隨蒸汽溫度的升高而降低，而再熱器出口管段的溫度最高。除了再熱蒸汽中鐵的氧化物之外，再熱器本身的腐蝕也會使再熱器中沉積鐵的氧化物，這可能導致再熱器管過熱而損壞。7水質(zhì)指標除了硬度以及Na、Si、Fe、Cu這五項指標之外，為了防止熱力系統(tǒng)腐蝕，使給水中鐵、銅含量符合標準，還應按照給水化學工況的要求，對給水氫電導率、溶解氧含量、pH值、聯(lián)氨過剩量等各項水質(zhì)指標作出具體規(guī)定。給水水質(zhì)調(diào)節(jié)處理要求采用適宜的揮發(fā)性藥品處理，以保證機組在穩(wěn)定工況和變工況運行時都能抑制機組各個部位、特別是凝結水——給水系統(tǒng)的腐蝕，從而使給水中腐蝕產(chǎn)物的含量符合給水水質(zhì)標準。8(1)盡量減少直流鍋爐內(nèi)的沉積物，延長清洗間隔時間。在鍋爐內(nèi)，特別是下輻射區(qū)水冷壁管內(nèi)總是不可避免地會產(chǎn)生沉積物，主要是氧化鐵的沉積物，為了排除這些沉積物以保證鍋爐安全運行，應定期進行化學清洗。鍋爐水化學工況的基本要求之一就是必須使機組兩次化學清洗間隔的時間能與設備大修的間隔時間相適應。從經(jīng)濟角度考慮，越是大容量機組，越是希望延長設備大修間隔時間。10第12章水化學工況1概述2AVT水化學工況122.1給水pH值的調(diào)節(jié)原理給水的pH值調(diào)節(jié)就是往給水中加一定量的堿性物質(zhì)，使給水的pH值保持在適當?shù)膲A性范圍內(nèi)，從而將凝結水一給水系統(tǒng)中鋼和銅合金材料的腐蝕速度控制在較低的范圍，以保證給水中鐵和銅的含量符合規(guī)定的標準。目前火電廠中用來調(diào)節(jié)給水pH值的堿化劑一般都采用氨(NH3)。給水加氨處理的實質(zhì)就是用氨來中和給水中的游離CO2，同時將給水的pH值提高到水質(zhì)標準規(guī)定的堿性范圍。14（1）氨的性質(zhì)及其在水汽系統(tǒng)中的理化過程在常溫常壓下，氨是一種有刺激性氣味的無色氣體，極易溶于水，其水溶液稱為氨水。一般商品濃氨水的濃度約為28％，密度為0.91g/cm3。在常溫下加壓，氨很容易液化而變成液氨，液氨的沸點為-33.4℃。由于氨在高溫高壓下不會分解、易揮發(fā)，因此可以在各種壓力等級的機組及各種類型的電廠中使用。給水加氨后，氨在水中電離：NH3·H2ONH4++OH-產(chǎn)生的OH-可以中和游離CO2產(chǎn)生的H2CO3，并使水呈堿性。由于H2CO3二元弱酸，該中和反應有以下兩步：NH3·H2O+CO2

NH4HCO3NH3·H2O+NH4HCO3

(NH4)2CO3+H2O15運行過程中，水汽系統(tǒng)中有液相的蒸發(fā)和汽相的凝結，以及抽汽等過程。氨是一種易揮發(fā)的物質(zhì)，因而氨進入鍋爐后會揮發(fā)進入蒸汽，隨蒸汽通過汽輪機后排入凝汽器。在凝汽器中，富集在空冷區(qū)的氨，一部分會被抽氣器抽走，還有一部分氨溶入了凝結水中。當凝結水進入除氧器后，氨會隨除氧器排汽而損失一些，剩余的氨則進入給水中繼續(xù)在水汽系統(tǒng)中循環(huán)。AVT運行試驗表明，氨在凝汽器和除氧器中的損失率約在20％~30％。如果機組設置有凝結水凈化處理系統(tǒng)，則氨將在其中全部被除去。因此，在加氨處理時，估計加氨量的多少，要考慮氨在水汽系統(tǒng)中的實際損失情況。加氨量一般通過加氨量調(diào)整試驗來確定。16（2）水的pH值對金屬表面保護穩(wěn)定性的影響不同溫度下Fe—H2O體系的φ—pH圖從Fe—H2O體系電位—PH圖上可以看出，在除氧條件下，給水的pH=9.0~9.5，鐵的電極電位在-0.5V附近(A點)，正處于Fe3O4鈍化區(qū)，所以鋼鐵不會受到腐蝕.17（2）水的pH值對金屬表面保護穩(wěn)定性的影響不同溫度下Fe—H2O體系的φ—pH圖若單從減緩鋼材腐蝕來說，給水的pH值高于9.5為好。但在熱力系統(tǒng)中，低壓加熱器及疏水冷卻器、凝汽器都使用了銅合金材料，當pH值大于9.5時，銅的腐蝕隨pH值增大而明顯加快。從銅鐵防腐效果上全面考慮，目前一般將給水的pH值調(diào)節(jié)在9.0～9.5范圍內(nèi)。18聯(lián)氨是還原劑，它可以和水中溶解氧直接反應：N2H4+O2→N2十2H2O另外，聯(lián)氨還能將金屬高價氧化物還原為低價氧化物，如將Fe2O3還原為Fe3O4，從而促進鋼鐵表面上生成Fe3O4保護膜。2.3聯(lián)氨處理的原理20（1）氨加藥方法因為氨是揮發(fā)性很強的物質(zhì)，不論在水汽系統(tǒng)的那個部位加入，整個系統(tǒng)的各個部位都會有氨，但在加入部位附近的設備及管道中水的pH值會明顯高一些。而經(jīng)過凝汽器和除氧器后，水中的氨含量將會顯著的降低，通過凝結水凈化處理（氫型混床）系統(tǒng)時水中的氨將全部被除去。為抑制凝結水—給水系統(tǒng)設備和管道，以及鍋爐水冷壁系統(tǒng)爐管的腐蝕，在軸封加熱器入口管道上設置加氨點，將給水的pH值調(diào)節(jié)到9.0~9.5，以使系統(tǒng)中鐵和銅含量都符合水質(zhì)標準的要求。21（2）聯(lián)氨加藥方法聯(lián)氨加入部位及方法聯(lián)氨一般加在軸封加熱器入口管道。當給水中溶解氧量低于10μg/L時，氧不會和聯(lián)氨起作用，而優(yōu)良的除氧器調(diào)整在最佳工況下運行時，給水中的溶解氧一般可低于10μg/L。23聯(lián)氨的加藥系統(tǒng)。聯(lián)氨處理所用藥劑一般為含40％聯(lián)氨的水合聯(lián)氨溶液，也可能用更稀一些的水合聯(lián)氨溶液，如24％的水合聯(lián)氨。為了避免操作人員接觸濃聯(lián)氨，系統(tǒng)設有濃聯(lián)氨計量箱。加藥前先將濃聯(lián)氨通過輸送泵注入該計量箱進行計量，然后再打開加藥箱進口門將濃聯(lián)氨引入加藥箱，并加除鹽水稀釋至一定濃度(如0.