电厂化学2化学水工况.ppt

1 电厂化学 华北电力大学能源与动力工程学院 刘忠 第12章 水化学工况 1 概述 2 AVT水化学工况 3 CWT水化学工况 1.1 超临界机组的给水水质标准 超临界直流锅炉机组对凝结水和给水的纯度，以及凝结水——给水系统腐蚀的控制要求极高。 为了说明超临界机组的给水水质标准，首先必须弄清给水带入锅内的杂质在炉管中沉积和被蒸汽携带的情况。 这与各种杂质在给水中的含量及其在蒸汽中的溶解度等因素有关，因为随给水进入锅炉的杂质，除了被蒸汽携带的部分外，其余的部分就沉积在炉管中，而蒸汽携带的量主要与杂质在蒸汽中的溶解度有关。 杂质在锅热蒸汽中的溶解度 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，与杂质的种类、蒸汽的压力和温度范围有关。杂质在过热蒸汽中的溶解度差别很大。在超临界压力(29．4MPa)的蒸汽中，几种杂质溶解度的数量级如下： NaCl，100mg/kg NaOH和NaSiO4：10mg/kg CaCl2：1mg／kg NaSO4和Ca(OH)2：10μg/kg； CaSO4：1μg/kg。 SiO2(硅酸化合物) 的溶解度很大，在超临界压力下高达数百mg／kg。 腐蚀产物中，铁的氧化物的溶解度只有10~15 μg/kg，并且在压力一定时随温度的提高而降低。 腐蚀产物中，铜的氧化物在亚临界压力下很小，只有约2.6 μg/kg，但在超临界压力下可达数十μg/kg。 杂质在直流锅炉内的沉积特性 各种杂质在过热蒸汽中的溶解度差别很大。另外，有些杂质在高温下还会发生水解等化学反应。 如CaCO3和CaCl2水解生成Ca(OH)2 ， Ca(OH)2失水变成在蒸汽中溶解度同样很小的CaO 镁盐水解生成Mg(OH)2和Mg(OH)2·MgCO3·2H2O。 因此，各种杂质在直流锅炉内的沉积特性各有不同。 杂质在直流锅炉内的沉积特性 如果不考虑炉水过饱和引起的杂质沉积，某种杂质在过热蒸汽中的溶解度大于它在给水中的含量，则它就会完全被过热蒸汽溶解并带入汽轮机；反之，它就会部分、甚至几乎全部沉积在炉管中。 因此，根据正常情况下各种杂质在给水中的含量及其在过热蒸汽中的溶解度可推断： 对于超临界机组来说，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Fe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。 影响杂质沉积过程的因素 （1）杂质在给水中的含量及其在蒸汽中的溶解度 （2）杂质在高温炉水中的溶解度 在高温炉水中，钙镁等盐类的溶解度随温度的升高而降低。 锅炉参数越高，炉水温度也越高，水中杂质就越容易达到饱和浓度，于是在蒸汽湿分较高的区域中就开始沉积。 对于氧化铁等在高温炉水中的溶解度很小的杂质，当给水中的含量较高时，甚至可能在沸点以前(炉膛下辐射区水冷壁及以前)的炉管中沉积。 （3）水冷壁管的热负荷 锅炉炉膛各部分的热负荷不可能是非常均匀的，炉管热负荷越高，靠近管壁的炉水蒸发越剧烈，杂质越容易浓缩达到饱和浓度，进而在管壁上沉积。 因此，锅炉参数越高，炉管中沉积过程开始得越早。 此外，某些在给水中含量小于它在过热蒸汽中溶解度的杂质，也能在炉管上沉积。 （4）锅炉的运行工况 锅炉的运行工况的变化可使本已沉积在炉管中的钠盐又有一部分被蒸汽带入汽轮机。 在直流锅炉水冷壁的流程中，蒸发区的位置会随水冷壁热负荷的降低和升高而前后移动。 例如，当燃烧工况变化使水冷壁的热负荷降低时，蒸发区就向前推进。此时，含水量较多的汽水混合物或未饱和的水就进入工况变化前蒸汽即将被蒸干和微过热的管区，将先前沉积在那里管壁上的钠盐溶解下来，带入工况变化前的过热管区。在那里，水分又被蒸干，一部分钠盐再次沉积在管壁上，另一部分钠盐被蒸汽带走。当燃烧工况恢复正常后，这部分沉积在过热区的钠盐会陆续被过热蒸汽溶解带走。 因此，直流锅炉经过给水长期不良的运行后，在给水改善的初期，还有可能出现蒸汽含钠量高于给水含钠量的异常情况。而这个高出来的钠，正是给水改善之前沉积在管壁上的钠盐——再次被过热蒸汽溶解带走。 杂质在直流锅炉中的沉积部位 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。这些杂质随给水进入直流锅炉后，由于水的急剧蒸发而在尚未汽化的水中迅速浓缩、饱和、析出。 直流锅炉运行参数越高，炉管中沉积过程开始得越早。超临界直流锅炉沉积物主要出现在蒸汽微过热的管区。 在亚临界压力下运行时，从蒸汽湿度为50％—60％的区域开始就有沉积物析出，但在蒸汽蒸干过程快结束和微过热的管区沉积物较多。在超临