電廠化學(xué)-12化學(xué)水工況

電廠化學(xué)

華北電力大學(xué)能源與動力工程學(xué)院劉忠培訓(xùn)講座

1第12章水化學(xué)工況1概述2AVT水化學(xué)工況3CWT水化學(xué)工況21.1超臨界機(jī)組的給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)超臨界直流鍋爐機(jī)組對凝結(jié)水和給水的純度，以及凝結(jié)水——給水系統(tǒng)腐蝕的控制要求極高。為了說明超臨界機(jī)組的給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，首先必須弄清給水帶入鍋內(nèi)的雜質(zhì)在爐管中沉積和被蒸汽攜帶的情況。這與各種雜質(zhì)在給水中的含量及其在蒸汽中的溶解度等因素有關(guān)，因?yàn)殡S給水進(jìn)入鍋爐的雜質(zhì)，除了被蒸汽攜帶的部分外，其余的部分就沉積在爐管中，而蒸汽攜帶的量主要與雜質(zhì)在蒸汽中的溶解度有關(guān)。3雜質(zhì)在鍋熱蒸汽中的溶解度由給水帶入鍋爐的雜質(zhì)有：鈣、鎂化合物，鈉化合物，硅酸化合物和金屬腐蝕產(chǎn)物等。它們在過熱蒸汽中的溶解度隨蒸汽壓力提高而增大，但隨溫度的變化規(guī)律較復(fù)雜，與雜質(zhì)的種類、蒸汽的壓力和溫度范圍有關(guān)。雜質(zhì)在過熱蒸汽中的溶解度差別很大。在超臨界壓力(29．4MPa)的蒸汽中，幾種雜質(zhì)溶解度的數(shù)量級如下：NaCl，100mg/kgNaOH和NaSiO4：10mg/kgCaCl2：1mg／kgNaSO4和Ca(OH)2：10μg/kg；CaSO4：1μg/kg。SiO2(硅酸化合物)的溶解度很大，在超臨界壓力下高達(dá)數(shù)百mg／kg。腐蝕產(chǎn)物中，鐵的氧化物的溶解度只有10~15μg/kg，并且在壓力一定時(shí)隨溫度的提高而降低。腐蝕產(chǎn)物中，銅的氧化物在亞臨界壓力下很小，只有約2.6μg/kg，但在超臨界壓力下可達(dá)數(shù)十μg/kg。4雜質(zhì)在直流鍋爐內(nèi)的沉積特性各種雜質(zhì)在過熱蒸汽中的溶解度差別很大。另外，有些雜質(zhì)在高溫下還會發(fā)生水解等化學(xué)反應(yīng)。如CaCO3和CaCl2水解生成Ca(OH)2，Ca(OH)2失水變成在蒸汽中溶解度同樣很小的CaO鎂鹽水解生成Mg(OH)2和Mg(OH)2·MgCO3·2H2O。因此，各種雜質(zhì)在直流鍋爐內(nèi)的沉積特性各有不同。5雜質(zhì)在直流鍋爐內(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(jī)；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(jī)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(jī)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(jī)的量越大。6影響雜質(zhì)沉積過程的因素（1）雜質(zhì)在給水中的含量及其在蒸汽中的溶解度（2）雜質(zhì)在高溫爐水中的溶解度在高溫爐水中，鈣鎂等鹽類的溶解度隨溫度的升高而降低。鍋爐參數(shù)越高，爐水溫度也越高，水中雜質(zhì)就越容易達(dá)到飽和濃度，于是在蒸汽濕分較高的區(qū)域中就開始沉積。對于氧化鐵等在高溫爐水中的溶解度很小的雜質(zhì)，當(dāng)給水中的含量較高時(shí)，甚至可能在沸點(diǎn)以前(爐膛下輻射區(qū)水冷壁及以前)的爐管中沉積。7（3）水冷壁管的熱負(fù)荷鍋爐爐膛各部分的熱負(fù)荷不可能是非常均勻的，爐管熱負(fù)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(dá)到飽和濃度，進(jìn)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。8（4）鍋爐的運(yùn)行工況鍋爐的運(yùn)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(jī)。在直流鍋爐水冷壁的流程中，蒸發(fā)區(qū)的位置會隨水冷壁熱負(fù)荷的降低和升高而前后移動。例如，當(dāng)燃燒工況變化使水冷壁的熱負(fù)荷降低時(shí)，蒸發(fā)區(qū)就向前推進(jìn)。此時(shí)，含水量較多的汽水混合物或未飽和的水就進(jìn)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(dāng)燃燒工況恢復(fù)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，直流鍋爐經(jīng)過給水長期不良的運(yùn)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(gè)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。9雜質(zhì)在直流鍋爐中的沉積部位直流鍋爐爐管內(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(jìn)入直流鍋爐后，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。直流鍋爐運(yùn)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)。在亞臨界壓力下運(yùn)行時(shí)，從蒸汽濕度為50％—60％的區(qū)域開始就有沉積物析出，但在蒸汽蒸干過程快結(jié)束和微過熱的管區(qū)沉積物較多。在超臨界壓力下運(yùn)行時(shí)，當(dāng)水被加熱到相應(yīng)壓力下的相變點(diǎn)溫度即全部汽化，不再出現(xiàn)汽水混合物的兩相區(qū)。對于中間再熱式直流鍋爐，在再熱器中、特別是出口管段可能會有鐵的氧化物沉積。因?yàn)殍F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(dǎo)致再熱器管過熱而損壞。10超臨界機(jī)組給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為了防止給水中雜質(zhì)在鍋爐內(nèi)沉積和被蒸汽帶往汽輪機(jī)，影響超臨界機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，超臨界機(jī)組對給水水質(zhì)的要求非常嚴(yán)格。(1)硬度因?yàn)榻o水帶入直流鍋爐的鈣、鎂鹽類幾乎完全沉積于爐管中，所以給水的硬度應(yīng)接近于零。由于超臨界機(jī)組要求給水氫電導(dǎo)率≤0.1~0.2μS/cm，在給水氫電導(dǎo)率合格的條件下，給水硬度應(yīng)接近于零。因此，有些超臨界機(jī)組給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中沒有硬度這一項(xiàng)。

(2)含鈉量因?yàn)橹绷麇仩t給水中的絕大部分鈉鹽能被蒸汽溶解攜帶到汽輪機(jī)中，所以給水中的含鈉量應(yīng)由汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽(即鍋爐送出的蒸汽)中允許的含鈉量來決定。超臨界鍋爐蒸汽含鈉量應(yīng)<5μg/kg，所以給水含鈉量應(yīng)<5μg/L，爭取<3μg/L。11(3)含硅量。直流鍋爐給水中的硅酸化合物能全部被蒸汽溶解攜帶到汽輪機(jī)中，所以給水含硅量的允許值應(yīng)由汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽中所允許的含硅量來決定。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，目前認(rèn)為：當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)口蒸汽的含硅量(以SiO2表示)<20μg/kg時(shí)，基本上可避免汽輪機(jī)中沉積SiO2。因此，對于亞臨界直流鍋爐給水含硅量應(yīng)<20μg/L，超臨界直流鍋爐給水含硅量應(yīng)<10~15μg/L.(4)含鐵量。鐵的氧化物在亞臨界和超臨界鍋爐送出的過熱蒸汽中的溶解度大約為10~15μg/L，為了防止鍋爐水冷壁管內(nèi)沉積鐵的氧化物，目前我國規(guī)定超臨界機(jī)組給水含鐵量應(yīng)<10μg/L，并爭取≤5μg/L，以防止鐵的氧化物在汽輪機(jī)和再熱器中沉積。12(5)含銅量。為了防止銅的氧化物在爐管中沉積，目前規(guī)定亞臨界壓力及以下的直流鍋爐，給水含銅量應(yīng)<5μg/L，并爭取≤3μg/L，以避免引起汽輪機(jī)內(nèi)沉積銅。因?yàn)閷τ诔R界機(jī)組，在水處理方面已采取了許多措施，熱力系統(tǒng)的水、汽中其他雜質(zhì)較少，而汽輪機(jī)內(nèi)銅的沉積變成了比較突出的問題。為了徹底解決這一問題，并為采用CWT水工況創(chuàng)造條件，目前超臨界機(jī)組的熱力系統(tǒng)中大都不采用銅合金制件，各種加熱器都采用鋼管，凝汽器也多用不銹鋼管或Ti管，這樣整個(gè)熱力系統(tǒng)就成為一個(gè)無銅系統(tǒng)。13除了硬度以及Na、Si、Fe、Cu這五項(xiàng)指標(biāo)之外，為了防止熱力系統(tǒng)腐蝕，使給水中鐵、銅含量符合標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)按照給水CWT或AVT的要求，對給水氫電導(dǎo)率、溶解氧含量、pH值、聯(lián)氨過剩量等各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)作出具體規(guī)定。141.2超臨界機(jī)組水處理的特點(diǎn)超臨界機(jī)組的各項(xiàng)水處理工作應(yīng)以保證給水達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。為此，應(yīng)根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)合理地應(yīng)用水化學(xué)工況，并按水化學(xué)工況的要求嚴(yán)格地監(jiān)督和控制水汽品質(zhì)。(1)補(bǔ)給水制備水處理系統(tǒng)和設(shè)備的選用要求較高，運(yùn)行管理要求嚴(yán)格。要求有完善的預(yù)處理設(shè)備和至少應(yīng)有兩級化學(xué)除鹽裝置，其第二級應(yīng)為混合床除鹽裝置，以除去水中各種懸浮態(tài)、膠態(tài)、離子態(tài)雜質(zhì)和有機(jī)物，并且應(yīng)有措施防止水處理系統(tǒng)內(nèi)部污染(如樹脂粉末、微生物、腐蝕產(chǎn)物等被補(bǔ)給水?dāng)y帶)，以保證高純度的補(bǔ)給水水質(zhì)。15(2)凝結(jié)水凈化要求100％的凝結(jié)水都經(jīng)過凈化處理，完全除去進(jìn)入蒸汽凝結(jié)水中的各種雜質(zhì)，包括鹽類物質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物等。凝結(jié)水凈化處理系統(tǒng)包括去除不溶性微粒的設(shè)施，如各類前置過濾器和去除溶解性雜質(zhì)的化學(xué)除鹽裝置。(3)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(jī)組在穩(wěn)定工況和變工況運(yùn)行時(shí)都能抑制機(jī)組各個(gè)部位、特別是凝結(jié)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(biāo)準(zhǔn)。161.3超臨界機(jī)組水化學(xué)工況的基本要求直流鍋爐的水化學(xué)工況就是指直流鍋爐給水的處理方式及其所控制的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。水化學(xué)工況應(yīng)能保證鍋爐受熱面管內(nèi)，汽輪機(jī)通流部分、凝結(jié)水——給水系統(tǒng)管壁內(nèi)不產(chǎn)生沉積物，并保證熱力設(shè)備水汽側(cè)不發(fā)生腐蝕。直流鍋爐水化學(xué)工況的基本要求如下：

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(1)盡量減少直流鍋爐內(nèi)的沉積物，延長清洗間隔時(shí)間。在直流鍋爐內(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(yùn)行，應(yīng)定期進(jìn)行化學(xué)清洗。直流鍋爐水化學(xué)工況的基本要求之一就是必須使機(jī)組兩次化學(xué)清洗間隔的時(shí)間能與設(shè)備大修的間隔時(shí)間相適應(yīng)。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，越是大容量機(jī)組，越是希望延長設(shè)備大修間隔時(shí)間。因此，對超臨界機(jī)組的水化學(xué)工況提出了更高的要求。18(2)盡量減少汽輪機(jī)通流部分的雜質(zhì)沉積物。直流鍋爐，特別是超臨界直流鍋爐，蒸汽參數(shù)很高，蒸汽溶解雜質(zhì)的能力很大，給水中的鹽類物質(zhì)幾乎全部被蒸汽溶解帶到汽輪機(jī)中去。超臨界壓蒸汽溶解銅化合物的能力很大，銅化合物在壓力超過24MPa的蒸汽中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過亞臨界壓力蒸汽中的溶解度。在汽輪機(jī)內(nèi)，當(dāng)蒸汽壓力從24MPa降低到20~17MPa時(shí)，在汽輪機(jī)最前面的級中就可能產(chǎn)生銅的沉積物。19解決汽輪機(jī)內(nèi)銅沉積的最根本的辦法是熱力設(shè)備完全不用銅合金，但國外許多超臨界壓機(jī)組低壓加熱器仍用黃銅管、大多數(shù)凝汽器內(nèi)主要也是采用銅管。我國已投運(yùn)或?qū)⒁哆\(yùn)的亞臨界壓或超臨界壓機(jī)組，也有用銅合金材料制作的設(shè)備，如低壓加熱器、凝汽器銅管、射汽抽氣器冷卻器等。如何使給水銅含量達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，防止銅沉積也是超臨界壓和亞臨界壓機(jī)組水化學(xué)工況的基本要求之一。201.4超臨界機(jī)組水化學(xué)工況的評價(jià)方法對機(jī)組的水化學(xué)工況要作出正確評價(jià)，必須全面考察以下各個(gè)方面：（1）從水質(zhì)指標(biāo)的化學(xué)監(jiān)測數(shù)據(jù)方面來評價(jià)測定機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和變工況時(shí)主要水流中的水質(zhì)指標(biāo)。例如，俄羅斯規(guī)定，流經(jīng)最后一級低壓加熱器之后水的含銅量，在機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)≤5μg/L，在變工況時(shí)≤10μg/L。機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)給水含鐵量≤10μg/L，變工況時(shí)≤20μg/L。給水中銅、鐵化合物的含量是評價(jià)水化學(xué)工況是否合理的基本指標(biāo)。不僅要看水質(zhì)指標(biāo)的絕對數(shù)值，還要看機(jī)組工況發(fā)生各種變動之后，水質(zhì)恢復(fù)正常所需要的時(shí)間。21（2）從鍋爐水冷壁內(nèi)表面的沉積物量來評價(jià)測量最高熱負(fù)荷區(qū)域水冷壁管的外壁溫度。測溫時(shí)，不僅要看管外壁溫度的絕對數(shù)值，還要看每運(yùn)行1000h后，管外壁溫度升高的速度。在最高熱負(fù)荷區(qū)域內(nèi)割管檢查水冷壁管內(nèi)的沉積物量。在機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，檢查管內(nèi)沉積物量并考慮機(jī)組連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，可以作出機(jī)組水化學(xué)工況是否優(yōu)良的評價(jià)。俄羅斯規(guī)定超臨界壓機(jī)組連續(xù)運(yùn)行2400h后，最高熱負(fù)荷區(qū)域管內(nèi)沉積物量應(yīng)不大于150g/m2。若機(jī)組連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不太長，管內(nèi)沉積物量已達(dá)到極限允許值，則表明這種水化學(xué)工況并不理想，需要改進(jìn)。22（3）從汽輪機(jī)通流部分沉積物量來評價(jià)機(jī)組運(yùn)行時(shí)的監(jiān)督機(jī)組運(yùn)行時(shí)監(jiān)督汽輪機(jī)通流部分的沉積物量—積鹽量，是按監(jiān)視級(主要是高壓缸的調(diào)節(jié)級)中的蒸汽壓力來進(jìn)行監(jiān)督。在汽輪機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，精確測量調(diào)節(jié)級的壓力，每晝夜至少一次。然后，可以繪制出在相同運(yùn)行條件下(負(fù)荷、新蒸汽流量、真空度等)調(diào)節(jié)級壓力隨時(shí)間的變化曲線。汽輪機(jī)通流部分的沉積物量，可用下式計(jì)算調(diào)節(jié)級壓力升高率△P來評價(jià)。沒有任何沉積物(機(jī)組剛投入正常運(yùn)行)時(shí)高壓缸調(diào)節(jié)級壓力為機(jī)組運(yùn)行nh后高壓缸調(diào)節(jié)級壓力23（3）從汽輪機(jī)通流部分沉積物量來評價(jià)機(jī)組運(yùn)行時(shí)的監(jiān)督檢修時(shí)的檢查汽輪機(jī)大修時(shí)，開缸檢查通流部分金屬表面沉積物附著的情況。逐級檢查并記錄沉積物的外觀、分布位置、數(shù)量，并采集沉積物樣品作化學(xué)分析。必要時(shí)還應(yīng)作物相分析(XRD—X射線衍射分析)。24（4）從水汽系統(tǒng)不同部分金屬材料的均勻腐蝕速度及磨損腐蝕速度來評價(jià)可在水汽系統(tǒng)內(nèi)一定的位置裝腐蝕指示片——試片，經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行后，從指示片測定金屬的均勻腐蝕速度和局部腐蝕速度。為使監(jiān)測結(jié)果較可靠，在所測的部位裝指示片數(shù)目要多些，這些指示片的材質(zhì)應(yīng)相同，表面加工狀況要相近，指示片安裝地點(diǎn)的介質(zhì)溫度相差應(yīng)<10℃，介質(zhì)的流速應(yīng)接近相同。俄羅斯規(guī)定超臨界壓機(jī)組熱力系統(tǒng)中鋼材的均勻腐蝕速度不超過25mg/(m2·h)，五年內(nèi)鍋爐鋼材的局部腐蝕速度平均每年不超過0.05mm。25金屬的磨損腐蝕主要發(fā)生在機(jī)組給水系統(tǒng)的設(shè)備中，它是高速水流對金屬表面的強(qiáng)烈沖刷作用及電化學(xué)作用的共同結(jié)果。將標(biāo)準(zhǔn)材料制作的試樣安裝在一定條件的水流中，做磨損腐蝕試驗(yàn)，然后可按試驗(yàn)數(shù)據(jù)可作出評價(jià)。26（5）從凝結(jié)水凈化設(shè)備的運(yùn)行效果來評價(jià)凝結(jié)水凈化設(shè)備的運(yùn)行效果，主要是指以下兩方面：①除掉凝結(jié)水中雜質(zhì)的效果；②設(shè)備的運(yùn)行周期，例如凝結(jié)水處理設(shè)備中離子交換器的再生周期和機(jī)械過濾器的運(yùn)行周期等。27評價(jià)一種水化學(xué)工況的優(yōu)劣是復(fù)雜的，要經(jīng)過許多臺機(jī)組、多年、長期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)。對每臺機(jī)組而言，則要從機(jī)組整個(gè)水汽系統(tǒng)和各個(gè)主要設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性原則來綜合考慮，才能作出初步評價(jià)。28表9—1是俄羅斯為評價(jià)超臨界壓機(jī)組水化學(xué)工況，根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和各種試驗(yàn)研究，提出的機(jī)組運(yùn)行指標(biāo)項(xiàng)目及允許值可供參考。29隨著對熱力設(shè)備水汽理化過程、特別是金屬腐蝕與鈍化過程認(rèn)識的逐步加深，直流鍋爐的水化學(xué)工況也在不斷發(fā)展，從除氧的堿性全揮發(fā)性處理(AVT)，到加氧的中性水處理(NWT)，再到目前應(yīng)用越來越廣泛的加氧與加氨的聯(lián)合水處理(CWT)。它們對直流鍋爐一汽輪機(jī)機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起到了重要作用。30第12章水化學(xué)工況1概述2AVT水化學(xué)工況3CWT水化學(xué)工況31直流鍋爐水汽系統(tǒng)的工作特點(diǎn)要求直流鍋爐給水水質(zhì)調(diào)節(jié)處理應(yīng)采用適宜的揮發(fā)性藥品，因此，AVT水化學(xué)工況應(yīng)運(yùn)而生。AVT是在對給水進(jìn)行熱力除氧的同時(shí)，向給水中加入氨和聯(lián)氨，以維持一個(gè)除氧堿性水工況，從而達(dá)到抑制水汽系統(tǒng)金屬腐蝕的目的。由于除氧和聯(lián)氨的加入，給水具有較強(qiáng)的還原性，所以AVT水工況是一種還原性水工況。給水的除氧通常是采用熱力除氧和化學(xué)除氧相結(jié)合的方法，即在給水系統(tǒng)設(shè)置熱力除氧器作為除氧的主要措施，同時(shí)向給水中加入化學(xué)除氧劑N2H4作為除氧的輔助措施。向給水中加氨不僅可中和水中的CO2等酸性物質(zhì)，防止酸性腐蝕，而且可提高給水的pH值，以增強(qiáng)金屬表面鈍化膜在水中的穩(wěn)定性。322.1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(dāng)?shù)膲A性范圍內(nèi)，從而將凝結(jié)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(biāo)準(zhǔn)。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(shí)質(zhì)就是用氨來中和給水中的游離CO2，同時(shí)將給水的pH值提高到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的堿性范圍。33（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(diǎn)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(jī)組及各種類型的電廠中使用。給水加氨后，氨在水中電離：

NH3·H2O

NH4++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(yīng)有以下兩步：

NH3·H2O+CO2

NH4HCO3NH3·H2O+NH4HCO3

(NH4)2CO3+H2O34運(yùn)行過程中，水汽系統(tǒng)中有液相的蒸發(fā)和汽相的凝結(jié)，以及抽汽等過程。氨是一種易揮發(fā)的物質(zhì)，因而氨進(jìn)入鍋爐后會揮發(fā)進(jìn)入蒸汽，隨蒸汽通過汽輪機(jī)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(jié)水中。當(dāng)凝結(jié)水進(jìn)入除氧器后，氨會隨除氧器排汽而損失一些，剩余的氨則進(jìn)入給水中繼續(xù)在水汽系統(tǒng)中循環(huán)。AVT運(yùn)行試驗(yàn)表明，氨在凝汽器和除氧器中的損失率約在20％~30％。如果機(jī)組設(shè)置有凝結(jié)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(shí)，估計(jì)加氨量的多少，要考慮氨在水汽系統(tǒng)中的實(shí)際損失情況。加氨量一般通過加氨量調(diào)整試驗(yàn)來確定。35（2）水的pH值對金屬表面保護(hù)穩(wěn)定性的影響25℃100℃200℃300℃不同溫度下Fe—H2O體系的φ—pH圖Fe3O4保護(hù)膜穩(wěn)定的pH范圍與溫度有關(guān)。隨溫度的上升，F(xiàn)e3O4

的穩(wěn)定區(qū)逐漸向酸性區(qū)移動，而HFeO2-的穩(wěn)定區(qū)隨之向酸性區(qū)擴(kuò)展。36在Fe3O4保護(hù)膜穩(wěn)定的pH值范圍內(nèi)，F(xiàn)e3O4保護(hù)膜穩(wěn)定性還明顯地與pH值有關(guān)。從減緩碳鋼的腐蝕考慮，應(yīng)將給水的pH值調(diào)整到9.5以上為好。但是，控制給水pH值在這個(gè)范圍，對發(fā)揮凝結(jié)水凈化裝置中的離子交換設(shè)備的最佳效能是不利的。因?yàn)榻o水的pH值調(diào)節(jié)采用加氨的方法，pH值過高，必然使水汽系統(tǒng)內(nèi)的氨含量過高，這將使處理凝結(jié)水的混床設(shè)備的運(yùn)行周期縮短。因此，目前無銅機(jī)組在采用AVT時(shí)，一般是將給水的pH值控制在9.0~9.5的范圍內(nèi)。37（3）給水加氨處理存在的問題給水加氨調(diào)節(jié)pH值，防腐效果明顯，但因氨本身的性質(zhì)和熱力系統(tǒng)的特點(diǎn)，存在不足。由于氨的分配系數(shù)較大，所以氨在水汽系統(tǒng)各部位的分布不均勻。氨水的電離平衡受溫度影響很大。

NH3·H2ONH4++OH-

K

25℃

=1.8×10-5↘K

270℃

=1.12×10-6T↑→K↓→↓。這樣，給水溫度較低時(shí)，為中和游離CO2和維持必要的pH值所加的氨量，在給水溫度升高后就顯得不夠，不足以維持必要的給水pH值。這是造成高壓加熱器碳鋼管束腐蝕加劇的原因之一，由此還造成高壓加熱器后給水含鐵量增加的不良后果。為了維持高溫給水中較高的pH值，必須增加給水的含氨量，這就可能使水汽中氨濃度過高，從而將使處理凝結(jié)水的混床設(shè)備的運(yùn)行周期縮短。因此，防止游離CO2腐蝕首先應(yīng)盡量降低給水中的碳酸化合物的含量和防止空氣漏入系統(tǒng)，加氨處理只能作為輔助性的措施。38處理凝結(jié)水的高速混床有氫型混床(H-OH型)和氨型混床(NH4-OH型)兩種。采用氫型混床時(shí)的交換反應(yīng)為：

RH+ROH+NaCl=RNa+RCl+H2O此交換反應(yīng)有水生成，進(jìn)行得很完全。但是水中的NH4+也被RH樹脂交換，RH樹脂很快飽和，消耗了樹脂的交換容量，再生周期縮短，酸堿耗量大，同時(shí)也除去了為防止熱力設(shè)備腐蝕而加入的NH4+，隨后在給水系統(tǒng)中又需補(bǔ)充氨很不經(jīng)濟(jì)。采用氨型混床（NH4—OH）時(shí)的交換反應(yīng)為：

RNH4+ROH+NaCI

RNa+RCI+NH4OH該反應(yīng)逆向程度比氫型混床要大得多，因此容易漏鈉和漏氯。要求樹脂再生要徹底，再生度要達(dá)到陽樹脂>99.5%、陰樹脂>95%，否則不能采用。39超臨界機(jī)組凝結(jié)水混床應(yīng)考慮采用氨型方式運(yùn)行。凝結(jié)水混床以氫型運(yùn)行，制水周期將大為縮短，致使混床再生頻繁（由于系統(tǒng)pH達(dá)9.4，所以運(yùn)行周期僅7~10天），耗用再生劑增多，而混床出口又需加氨提高pH，這很不經(jīng)濟(jì)。以氨型運(yùn)行，制水周期可大大延長，混床進(jìn)出口pH和含氨量相同。但是，對樹脂再生度的要求非常高。國外多采用氨型運(yùn)行，氨型混床的條件是樹脂再生度高，凝汽器必須嚴(yán)密。我國：石橫電廠，望亭電廠，元寶山電廠，石洞口電廠402.2熱力除氧的原理根據(jù)氣體溶解定律(亨利定律)，一種氣體在與之相接觸的液相中的溶解度與它在氣液分界面上方氣相中的平衡分壓成正比。在敞口設(shè)備中把水溫提高時(shí)，水面上水蒸汽的分壓增大，其他氣體的分壓下降，則這些氣體在水中的溶解度也下降，因而不斷從水中析出。當(dāng)水溫達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)，水面上水蒸汽的壓力和外界壓力相等。其他氣體的分壓降至零，溶解在水中的氣體可能全部逸出。利用氣體溶解定律，在敞口設(shè)備(如熱力除氧器)中將水加熱到沸點(diǎn)，使水沸騰，這樣水中溶解的氧就會析出。這就是熱力除氧的原理。41由于氣體溶解定律在一定程度上也適用于CO2等其他氣體，熱力法不僅可除去水中的溶解氧，也能同時(shí)除去水中的CO2等其他氣體。而CO2的去除，又會促使水中的碳酸氫鹽的分解，所以熱力法還可除去水中部分碳酸氫鹽。熱力除氧器的功能是把水加熱到除氧器工作壓力下的沸點(diǎn)，并且通過噴嘴產(chǎn)生水霧及淋水盤或填料形成水膜等措施盡可能地使水流分散，以使溶解于水中的氧及其他氣體能盡快地析出。42熱力除氧器按工作壓力不同，可分為真空式、大氣式和高壓式三種。真空式除氧器的工作壓力低于大氣壓力，凝汽器就具有真空除氧作用。因此，在高參數(shù)、大容量機(jī)組中，通常是將補(bǔ)給水補(bǔ)入凝汽器，而不是補(bǔ)入除氧器，這進(jìn)一步改善了除氧效果，可使給水達(dá)到“無氧”狀態(tài)。大氣式除氧器的工作壓力約為0.12MPa，稍高于大氣壓力，常稱為低壓除氧器。高壓式除氧器在較高的壓力(一般大于0.5MPa)下工作，其工作壓力隨機(jī)組參數(shù)的提高而增大。超臨界機(jī)組通常采用臥式高壓除氧器，其工作壓力常在1MPa以上，殼體采用碳鋼一不銹鋼(內(nèi)壁)復(fù)合鋼板制成，所有內(nèi)部構(gòu)件材料也均為不銹鋼。432.3聯(lián)氨處理的原理（1）聯(lián)氨的性質(zhì)聯(lián)氨(N2H4)又稱肼，常溫下無色液體，易溶于水，它和水結(jié)合成穩(wěn)定的水合聯(lián)氨(N2H4·H2O)，常溫下無色液體。25℃，聯(lián)氨的密度為1.004g/cm3，100％的水合聯(lián)氨的密度為1.032g/cm3，24％的水合聯(lián)氨的密度為1.01g/cm3。在101.3kPa的大氣壓力下，聯(lián)氨和水合聯(lián)氨的沸點(diǎn)分別為113.5℃和119.5℃；凝固點(diǎn)分別為2.0℃和-51.7℃。聯(lián)氨容易揮發(fā)，但當(dāng)溶液中N2H4

的濃度不超過40％時(shí)，常溫下聯(lián)氨的蒸發(fā)量不大。聯(lián)氨蒸汽對呼吸系統(tǒng)和皮膚有侵害作用，空氣中允許的聯(lián)氨蒸汽量<1mg/L。聯(lián)氨能在空氣中燃燒，其蒸汽量達(dá)4.7％(按體積計(jì))時(shí)，遇火便發(fā)生爆炸。無水聯(lián)氨的閃點(diǎn)為52℃，85％的水合聯(lián)氨溶液的閃點(diǎn)可達(dá)90℃，水合聯(lián)氨的濃度低于24％時(shí)則不會燃燒。44聯(lián)氨水溶液呈弱堿性，因?yàn)樗谒袝l(fā)生下面的電離反應(yīng)而產(chǎn)生OH-：N2H4+H2ON2H5++OH-

K25℃=8.5×10-7堿性比氨的水溶液略弱(氨的K25℃=1.8×10-5)。聯(lián)氨會熱分解：

5N2H4→3N2十4H2十4NH3在沒有催化劑的情況下，聯(lián)氨的分解速度取決于溫度和PH值。溫度↑→分解速度↑；PH值↑→分解速度↓。聯(lián)氨是還原劑，它可以和水中溶解氧直接反應(yīng)：

N2H4+O2→N2十2H2O另外，聯(lián)氨還能將金屬高價(jià)氧化物還原為低價(jià)氧化物，如將Fe2O3還原為Fe3O4，從而促進(jìn)鋼鐵表面上生成Fe3O4保護(hù)膜。45（2）影響聯(lián)氨除氧反應(yīng)的因素主要影響因素有兩個(gè)：pH聯(lián)氨在堿性水中才顯強(qiáng)還原性，它和氧的反應(yīng)速度與水的pH值關(guān)系密切，水的pH值在9~11之間時(shí)，反應(yīng)速度最大。溫度溫度愈高，聯(lián)氨和氧的反應(yīng)愈快。水溫低于100℃時(shí)，反應(yīng)很慢；水溫高于150℃時(shí)，反應(yīng)很快。如果溶解氧量低于10μg/L，實(shí)際上聯(lián)氨和氧之間不再反應(yīng)，即使提高溫度也無明顯效果。46（3）給水加聯(lián)氨除氧的工藝條件為了取得良好的除氧效果，給水聯(lián)氨處理的適宜條件為：水溫>150℃;水的pH>9;有適當(dāng)?shù)穆?lián)氨過剩量。一般正常運(yùn)行中控制省煤器入口處給水中的聯(lián)氨過剩量10~50μg/L。在鍋爐啟動階段，應(yīng)加大聯(lián)氨的加藥量，一般控制在100μg/L。

472.4AVT的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和控制方法48（1）氨加藥方法因?yàn)榘笔菗]發(fā)性很強(qiáng)的物質(zhì)，不論在水汽系統(tǒng)的那個(gè)部位加入，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)部位都會有氨，但在加入部位附近的設(shè)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(jié)水凈化處理（氫型混床）系統(tǒng)時(shí)水中的氨將全部被除去。為抑制凝結(jié)水—給水系統(tǒng)設(shè)備和管道，以及鍋爐水冷壁系統(tǒng)爐管的腐蝕，在凝結(jié)水凈化裝置的出水母管及除氧器出水管道上分別設(shè)置加氨點(diǎn)，進(jìn)行兩級加氨處理，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(biāo)準(zhǔn)的要求。49加氨處理的藥劑可用液態(tài)氨和濃氨水。加藥前，應(yīng)先將其配成0.3％~0.5％的稀溶液。然后，用柱塞加藥泵加入凝結(jié)水凈化裝置的出水母管和除氧器下水管中。加藥過程中，應(yīng)根據(jù)凝結(jié)水和給水pH值手工調(diào)整氨計(jì)量泵的行程，也可根據(jù)凝結(jié)水和給水pH值監(jiān)測信號，采用可編程控制器或工控機(jī)通過變頻器控制加藥泵進(jìn)行自動加藥。50（2）聯(lián)氨加藥方法聯(lián)氨加入部位及方法聯(lián)氨一般加在高壓除氧器出口的給水母管中，通過給水泵的攪動，使藥液和給水混合均勻。為了使聯(lián)氨與氧的作用時(shí)間長些，并且利用聯(lián)氨的還原性減輕低壓加熱器管的腐蝕，可以把聯(lián)氨的加入點(diǎn)設(shè)置在凝結(jié)水凈化設(shè)備的出水母管。在100％的凝結(jié)水除鹽凈化的條件下，在低壓加熱器之前的凝結(jié)水中添加聯(lián)氨，可以提高銅合金的穩(wěn)定性。與將聯(lián)氨加入高壓除氧器后的給水中相比，前者可以降低水中的含銅量。當(dāng)給水中溶解氧量低于10μg/L時(shí)，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(yùn)行時(shí)，給水中的溶解氧一般可低于10μg/L，所以有必要將聯(lián)氨加至亞臨界和超臨界壓機(jī)組的低壓加熱器之前。51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(shè)有濃聯(lián)氨計(jì)量箱。加藥前先將濃聯(lián)氨通過輸送泵注入該計(jì)量箱進(jìn)行計(jì)量，然后再打開加藥箱進(jìn)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0.1％)，攪拌均勻，然后即可啟動加藥泵把聯(lián)氨加入系統(tǒng)。加藥過程中，應(yīng)根據(jù)凝結(jié)水和給水含氧量手工調(diào)整聯(lián)氨計(jì)量泵的行程，也可根據(jù)凝結(jié)水和給水含氧量監(jiān)測信號，采用可編程控制器或工控機(jī)通過變頻器控制加藥泵進(jìn)行自動加藥，以控制水中含氧量＜7μg/L。52聯(lián)氨的加藥操作注意事項(xiàng)。由于聯(lián)氨有毒，易揮發(fā)，易燃燒，所以在保存、運(yùn)輸、使用時(shí)要特別注意。聯(lián)氨濃溶液應(yīng)密封保存，水合聯(lián)氨應(yīng)貯存在露天倉庫或易燃材料倉庫，聯(lián)氨貯存處應(yīng)嚴(yán)禁明火，操作或分析聯(lián)氨的人員應(yīng)戴眼鏡和橡皮手套，嚴(yán)禁用嘴吸管移取聯(lián)氨。藥品濺入眼中應(yīng)立即用大量水沖洗，若濺到皮膚上，可先用乙醇洗受傷處，然后用水沖洗，也可以用肥皂洗。在操作聯(lián)氨的地方應(yīng)當(dāng)通風(fēng)良好，水源充足，以便當(dāng)聯(lián)氨濺到地上時(shí)用水沖洗。532.5AVT水工況的缺點(diǎn)AVT水工況的主要缺點(diǎn)表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：(1)給水含鐵量較高，且鍋爐內(nèi)下輻射區(qū)局部產(chǎn)生鐵的沉積物多。AVT水工況下，水汽系統(tǒng)中鐵化合物含量變化的特征是：高壓加熱器至鍋爐省煤器入口這部分管道系統(tǒng)中，由于磨損腐蝕和腐蝕，水中含鐵量是上升的；在下輻射區(qū)，由于鐵化合物在受熱面上沉積，水中含鐵量是下降的。在過熱器中，由于汽水腐蝕德結(jié)果，含鐵量會有所上升。54從圖還可看出，流經(jīng)上輻射區(qū)后工質(zhì)中鐵化合物的濃度有所增加。這表明鍋爐的上輻射區(qū)的爐管內(nèi)并沒有形成良好的防腐蝕保護(hù)膜。從圖中可以看出，雖然鍋爐的省煤器、懸吊管等水預(yù)熱區(qū)域的受熱面面積大、熱負(fù)荷低、容許的沉積物量大，而且危險(xiǎn)性極小，但是，鐵的氧化物含量在這些區(qū)域沒有變化，表明水中的鐵的氧化物實(shí)際上并不沉積在省煤器和懸吊管中。鐵的氧化物含量在下輻射區(qū)陡降，說明它主要沉積在這一區(qū)域。下輻射區(qū)受熱面面積較小，熱負(fù)荷很高，沉積物聚集使得管壁溫度上升。AVT水工況下超臨界鍋爐水汽系統(tǒng)中鐵氧化物含量的變化55(2)凝結(jié)水除鹽設(shè)備的運(yùn)行周期縮短。凝結(jié)水除鹽裝置混床中陽樹脂的相當(dāng)多的一部分交換容量被用于吸著氨，使得除鹽設(shè)備運(yùn)行周期短、再生頻率高。再生時(shí)排放的廢水量也多，處理再生廢水的費(fèi)用加大，而且補(bǔ)足再生過程所損耗的樹脂量也大，這些都提高了運(yùn)行費(fèi)用。為了不除掉凝結(jié)水中的氨，有采用NH3—OH混合床的，但采用NH3—OH混合床時(shí)，凝結(jié)水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)往往低于H—OH混合床的出水水質(zhì)，且運(yùn)行工況也較復(fù)雜。56第12章水化學(xué)工況1概述2AVT水化學(xué)工況3CWT水化學(xué)工況57為解決AVT水工況存在的問題，德國20世紀(jì)70年代中葉提出了對給水進(jìn)行加氧處理的中性水工況，即中性水處理(NeutralWaterTreatment，NWT)。NWT就是利用溶解氧的鈍化作用原理，在高純度鍋爐給水中加入適量的氧化劑(O2或H2O2)，以促進(jìn)金屬表面的鈍化，從而達(dá)到進(jìn)一步減少鍋爐金屬腐蝕的目的。雖然NWT在直流鍋爐上的應(yīng)用取得了顯著的效果，但是在NWT工況下給水為中性高純水，其緩沖性很小，稍有污染即可使給水的pH值降低到6.5以下，此時(shí)加氧不僅不會促進(jìn)金屬的鈍化，反而會加速金屬的腐蝕。58為了克服NWT的這一不足，德國在NWT的基礎(chǔ)上發(fā)展出加氧與加氨聯(lián)合水處理(CWT)，并在1982年將其正式確立為一種直流鍋爐給水處理新技術(shù)。目前，CWT已在歐洲、美國以及亞洲許多國家的直流機(jī)組上得到了應(yīng)用。我國1988年首先在望亭電廠300MW直流鍋爐上進(jìn)行了CWT試驗(yàn)，取得了較好效果，在1991年通過了部級鑒定。現(xiàn)在，CWT已在國內(nèi)的亞臨界和超臨界機(jī)組上普遍應(yīng)用。593.1CWT的基本原理從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(diǎn))，正處于Fe3O4鈍化區(qū)，所以鋼鐵不會受到腐蝕，這相當(dāng)于AVT水工況下的情況.然而，當(dāng)水的pH值約為7時(shí)，F(xiàn)e的電極電位在-0.5V左右(B點(diǎn))，處于腐蝕區(qū)，鋼鐵會被腐蝕。但是，如果在高純水中加人氧或過氧化氫，使鐵的電位升高到0.3~0.4V，進(jìn)入Fe2O3鈍化區(qū)(C點(diǎn))這樣鋼鐵就得到了保護(hù)。60在水中含有微量氧的情況下，碳鋼腐蝕產(chǎn)生的Fe2+和水中的氧反應(yīng)，形成Fe3O4氧化膜:3Fe2++1/2O2+3H2O→Fe3O4

+6H+但是，這樣產(chǎn)生的氧化膜中Fe3O4晶粒間的間隙較大，水可以通過這些晶粒間隙滲入到鋼材表面而引起腐蝕，所以這樣的Fe3O4膜的保護(hù)效果較差，不能抑制Fe2+

從鋼材基體溶出。如果向高純水中加入了足量的氧化劑，如O2，不僅可加快上述反應(yīng)，而且可通過下列反應(yīng)在Fe3O4

膜的孔隙和表面生成更加穩(wěn)定的α-Fe2O3

：

4Fe2++O2+4H2O→2Fe2O3+8H+2Fe3O4+H2O→3Fe2O3+2H+這樣，在加氧水工況下形成的碳鋼表面膜具有雙層結(jié)構(gòu)，一層是緊貼在鋼表面的磁性氧化鐵層(Fe3O4

，內(nèi)伸層)，其外面是含尖晶石型的氧化物層(Fe2O3)。61氧的存在不僅加快了Fe3O4

內(nèi)伸層的形成速度，而且在Fe3O4

層和水相界面處又生成一層Fe2O3

層，使Fe3O4

表面孔隙和溝槽被封閉，而且Fe2O3的溶解度遠(yuǎn)比Fe3O4

低，所以形成的保護(hù)膜更致密、穩(wěn)定。如果由于某些原因使保護(hù)膜損壞，水中的氧化劑能迅速地通過上述反應(yīng)修復(fù)保護(hù)膜。因此，與除氧工況相比較，加氧工況可使鋼材表面形成更穩(wěn)定、致密的Fe3O4—Fe2O3雙層保護(hù)膜。其表層呈紅色，厚度一般<10μm，多數(shù)晶粒的尺寸<1μm。623.2水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（1）CWT的主要水質(zhì)指標(biāo)電導(dǎo)率只有在純水中氧才可能起鈍化作用，所以給水保持足夠高的純度是實(shí)施CWT水工況的首要前提條件。在電導(dǎo)率為0.1μS/cm的純水中，O2濃度>100μg/L時(shí)，碳鋼腐蝕速率極低；當(dāng)電導(dǎo)率>0.3μS/cm時(shí)，碳鋼的腐蝕速率隨O2濃度的增加而顯著加大。因此，我國“直流鍋爐給水加氧處理”的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DL/T805.1—2002)要求給水H電導(dǎo)率<0.15μS/cm，期望值0.1μS/cm。超臨界機(jī)組均設(shè)有凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，其出水氫電導(dǎo)率一般<0.15μS/cm，并經(jīng)常<0.1μS/cm。因此，上述指標(biāo)是完全可以達(dá)到的，但其前提是凝結(jié)水必須100％經(jīng)過凈化處理。63溶解氧濃度CWT水工況下給水中允許的氧濃度標(biāo)準(zhǔn)一般都在30~400

μg/L的范圍內(nèi)。運(yùn)行中，如果除氧器維持排氣，允許的氧濃度上限值可高一些；如果除氧器排氣閥處于關(guān)閉狀態(tài)，該上限值應(yīng)低一些。在我國的DL/T805.1—2002推薦的標(biāo)準(zhǔn)是30~300

μg/L，實(shí)際運(yùn)行中，無銅機(jī)組(如石洞口第二發(fā)電廠)維持在100~300

μg/L，有銅機(jī)組(黃埔電廠)則維持在80~120μg/L。在CWT水工況下，給水中的氧濃度不能太低，否則難以形成更穩(wěn)定、致密的Fe3O4—Fe2O3雙層保護(hù)膜。但是，如果氧濃度過高，不僅鋼鐵在少量氯化物雜質(zhì)的作用下容易發(fā)生點(diǎn)蝕，而且可能導(dǎo)致過熱器或汽輪機(jī)低壓缸部件的腐蝕。當(dāng)水中氧濃度提高到100μg/L后，奧氏體不銹鋼部件的應(yīng)力腐蝕開始加劇。因此，當(dāng)鋼表面已形成良好的鈍化膜，給水中鐵含量下降到標(biāo)準(zhǔn)值或期望值以下，并且穩(wěn)定后，水中溶解氧濃度只要能保持給水鐵含量基本穩(wěn)定即可。64pH值我國DL/T912—2005標(biāo)準(zhǔn)推薦將給水的pH值控制在8.0~9.0的范圍內(nèi)。給水的pH值過低，水的緩沖性差，特別是當(dāng)水的pH(25)<7.0時(shí)，碳鋼會遭受到強(qiáng)烈的腐蝕。PH值過高，會使凝結(jié)水除鹽設(shè)備的運(yùn)行周期縮短。對于有銅機(jī)組，實(shí)際運(yùn)行的pH值控制范圍對給水中銅含量影響很大。我國有銅機(jī)組的CWT運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，控制給水中銅含量不超過AVT運(yùn)行時(shí)的水平，其關(guān)鍵在于pH值的控制范圍，并且這個(gè)范圍相當(dāng)窄。例如，黃浦電廠CWT運(yùn)行時(shí)給水pH值控制在8.7~8.9。因此，對于不同的機(jī)組，最佳的CWT給水pH值范圍應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況通過試驗(yàn)來確定，不應(yīng)機(jī)械地執(zhí)行標(biāo)難。65（2）CWT的水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)66CWT的水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，補(bǔ)給水混床出口以及凝結(jié)水泵出口和凝結(jié)水精處理出口的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)都是以省煤器入口給水水質(zhì)達(dá)到表中所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)而制定的。67在CWT運(yùn)行過程中，應(yīng)按表中的規(guī)定調(diào)節(jié)給水水質(zhì)，監(jiān)測水汽質(zhì)量，使各項(xiàng)控制指標(biāo)、特別是給水的各項(xiàng)控制指標(biāo)的達(dá)到該表中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。此外，還應(yīng)對除氧器入口水中的溶解氧進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，并根據(jù)需要對高壓加熱器疏水中的溶解氧、鐵和銅進(jìn)行監(jiān)測。683.3CWT的加氧系統(tǒng)CWT水工況下，除了pH值的控制范圍之外，氨的加藥方法均與AVT水工況相同。因此，下面主要介紹加氧系統(tǒng)。（1）加氧系統(tǒng)概況CWT應(yīng)選用純度大于99％的氧氣作為氧化劑。加氧系統(tǒng)由氧氣鋼瓶(承壓14.7MPa、容積44L)、氧氣流量控制器和氧氣輸送管線組成。氧氣管線系統(tǒng)包括母管和支管，母管可采用黃銅管或不銹鋼管，支管應(yīng)采用不銹鋼管。母管與氧氣瓶的連接應(yīng)采用專用卡具，氧氣在母管出口減壓后經(jīng)氧流量控制器與支管連接。為了控制水中溶解氧的濃度，在凝結(jié)水和給水系統(tǒng)中設(shè)有兩個(gè)氧加入點(diǎn)：一點(diǎn)在凝結(jié)水處理裝置出口的凝結(jié)水管道上，另一點(diǎn)給水泵的吸入側(cè)(除氧器出口)的給水管道上。69該系統(tǒng)采用匯流排，其主要作用是將多個(gè)氧氣瓶的氧氣匯集在一起，經(jīng)過減壓處理，集中供給系統(tǒng)。該匯流排采用2×5結(jié)構(gòu)，即五瓶向凝結(jié)水系統(tǒng)供氧，5瓶向給水系統(tǒng)供氧。每瓶氧氣可用3天左右，5瓶氧氣可用15天。這樣，氧瓶的更換周期一般為半個(gè)月左右。為了提高系統(tǒng)的安全性和耐用性，系統(tǒng)中將減壓器放在匯流排一例，使輸氧管道具有低中壓的耐壓性即可，可防止氧氣在高壓狀態(tài)下長距離輸送而產(chǎn)生泄漏等。操作柜布置在主廠房加藥間內(nèi)，操作柜做為加氧裝置的控制柜，可以方便地對加氧流量進(jìn)行控制。典型的加氧系統(tǒng)70（2）加氧系統(tǒng)使用和維護(hù)使用前，在氧氣瓶閥全部關(guān)閉的情況下，將所要用一邊的高低壓截止閥打開，再先微量開啟所要使用一邊的其中一只氧氣瓶閥，使高壓壓力表示值緩緩上升到壓力不再上升時(shí)，再把這邊所有氣瓶全部開足，然后再順時(shí)轉(zhuǎn)動減壓器調(diào)節(jié)螺桿，將低壓壓力表調(diào)到所需值。停止供氣時(shí)，只需旋松減壓器調(diào)節(jié)螺桿，低壓壓力表示值為零后，再關(guān)閉截止閥。減壓器的高壓腔和低壓腔都裝有安全閥，當(dāng)壓力超過許用值時(shí)，自動打開排氣，壓力降到許用值即自行關(guān)閉，平時(shí)切勿扳動安全閥。安裝時(shí)，應(yīng)注意連接部分的清潔，切忌雜物、垃圾進(jìn)入減壓器。連接部分發(fā)現(xiàn)漏氣時(shí)，一般是由于螺紋扳緊力不夠，或墊圈損壞，應(yīng)適當(dāng)扳緊或更換密封墊圈。發(fā)現(xiàn)減壓器有損壞或漏氣，或低壓表的壓力不斷上升，以及壓力表回不到零位等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修理。71匯流排應(yīng)按規(guī)定使用一種介質(zhì)，不能混用，以免發(fā)生危險(xiǎn)。匯流排嚴(yán)禁接觸油脂，以免發(fā)生火災(zāi)事故。匯流排不得安裝在有腐蝕性介質(zhì)的地方。匯流排不得逆向向氣瓶內(nèi)充氣。匯流排投入使用后，應(yīng)進(jìn)行日常維護(hù)，嚴(yán)禁敲擊管件。正常使用中，每年推薦對壓力表進(jìn)行計(jì)量檢測。氧氣瓶出口閥開啟速度不要過快，防止有可燃物進(jìn)入時(shí)，造成靜電打火引起燃爆，在氣體驟然膨脹時(shí)炸管傷人。氧氣瓶出口高壓軟管安全使用期一般為1.5—2年，須在安全使用期后及時(shí)更換。氧氣瓶出口高壓軟管不可過量彎曲，應(yīng)盡量在自然狀態(tài)下連接。72（3）加氧系統(tǒng)的日常使用方法每套裝置分給水加氧和凝結(jié)水加氧兩部分，每五個(gè)氣瓶對應(yīng)一個(gè)系統(tǒng)(給水或凝結(jié)水)。使用時(shí)應(yīng)分別打開給水加氧母管(匯流排上較低的母管)上的主閥門或凝結(jié)水加氧母管(匯流排上較高的母管)上的主閥門，以分別向給水和凝結(jié)水系統(tǒng)供氧。由于給水加氧的系統(tǒng)壓力較低，氧氣可充分得到使用；而凝結(jié)水加氧的系統(tǒng)壓力較高，當(dāng)氧瓶壓力下降至4.0MPa時(shí)，已不能向凝結(jié)水系統(tǒng)中加入氧氣。為了避免氧氣浪費(fèi)，此時(shí)可將給水加氧瓶組和凝結(jié)水加氧瓶組進(jìn)行切換，即將原凝結(jié)水加氧瓶組中的剩余氧氣向給水系統(tǒng)中加入，而原給水加氧瓶組則更換新氧瓶向凝結(jié)水系統(tǒng)中加入。73加氧量的調(diào)節(jié)加氧量的調(diào)節(jié)通過分別調(diào)節(jié)給水加氧流量計(jì)和凝結(jié)水加氧流量計(jì)下的小調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)。當(dāng)加氧量較小時(shí)，加氧流量可能小于流量計(jì)的最低刻度。因此，有時(shí)加氧系統(tǒng)流量計(jì)無顯示，這是正常情況。最終加氧量應(yīng)通過加氧試驗(yàn)確定。系統(tǒng)的緊急關(guān)斷加氧工況運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)給水氫電導(dǎo)率一般要求小于0.15μS/cm。因此，當(dāng)給水氫電導(dǎo)大于此值時(shí)必須停止加氧。匯流排中有兩個(gè)電動閥，分別對應(yīng)給水加氧系統(tǒng)和凝結(jié)水加氧系統(tǒng)，它們與給水和凝結(jié)水的水質(zhì)信號連鎖，當(dāng)水質(zhì)不滿足要求時(shí)，電動閥自動關(guān)斷，停止加氧。743.4CWT的運(yùn)行控制啟動運(yùn)行控制CWT工況下機(jī)組正常啟動時(shí)，首先應(yīng)按不加聯(lián)氨的AVT運(yùn)行模式啟動，進(jìn)行正常