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1、电力系统水处理培训教材 锅炉给水处理,给水处理的一般知识,给水处理的目的：可减缓给水系统的金属腐蚀过程、降低给水中的腐蚀产物含量以及减少结构材料的氧化物在水汽系统中的沉积，确保机炉的安全和经济运行。给水的组成：锅炉给水由汽轮机的凝结水、补给水、生产返回水和各种热力设备的疏水等组成。这些给水组成中仍存在着对热力设备安全经济运行有害的杂质，如水中的溶解氧、二氧化碳、金属腐蚀产物以及从水汽系统中所带进的盐类等。所以，对锅炉给水必须进行严格的处理。给水处理的一般方法：汽包锅炉一般采用碱性水化学运行工况。在碱性水化学运行工况时，给水需要进行除氧处理和值的调节，以防止热力设备的腐蚀。,给水除氧包括热力除氧
2、和化学除氧,一、热力除氧：热力除氧器是以加热的方式除去给水中溶解氧及其他气体的一种设备。即以蒸汽通入除氧器内，把要除氧的水加热到相应压力下的饱和温度（即水的沸腾温度），使溶于水中的气体解析出来，并随余汽排除氧器，以达到除氧的目的。二、化学除氧：化学除氧是在要除氧的水中加入能与氧反应的化学试剂，使水中溶解氧降低的一种处理方法。在电厂中，化学除氧剂应具备的条件是：能迅速与氧反应；反应产物和化学药品本身在水汽循环中是无害的；具有使金属表面钝化的作用；对工作人员的健康影响最小以及便于使用控制等。,第一节 火电厂中锅炉压力等级划分及对水质要求,在火电厂中，不同压力等级的锅炉对给水水质要求是不同的。对于同
3、一压力等级的锅炉，不同的标准（例如，国标、行标）对给水水质要求也是不同的。,1 压力等级的划分,2 汽包锅炉对水质要求及特点,1）与直流锅炉相比，对锅炉给水水质要求相对较低；2）允许炉水在产生蒸汽的过程中进行深度浓缩，但排污率不得低于0.3%；3）是否配备凝结水精处理设备由机组容量及其它配置而定。,3 直流锅炉对水质要求及特点,1）与汽包锅炉相比，对锅炉给水水质要求相对较高；2）在产生蒸汽过程中不允许炉水浓缩；3）必须配备凝结水精处理设备。,4 超临界、超超临界锅炉,水的临界参数为22.115MPa、374.15。在临界参数下，水的完全汽化会在一瞬间完成。在理论上采用超临界参数可以提高效率2%
4、2.5%，采用超超临界参数可提高约4%5%。大大地降低了CO2、粉尘和有害气体(主要为SOX、NOX)等污染物的排放，具有显著的环保、洁净的特点。,第二节 锅炉给水处理,1 关于制定标准的有关说明 1.1 制定水汽质量标准的分类原则第一类标准：通常标准中以“应符合下列标准”的术语描述。第二类标准：通常标准中以“可参考下列指标控制”的术语描述。第三类标准：通常标准中以“期望值”的术语描述。,1.2 国家标准、行业标准和企业标准的区别,形式上的区别：GB/T XXXXX(推荐性国标 GB XXXXX（强制性国标）DL/T XXXXX DL XXXX QXXX（企业标准）内容上的区别：GB/T 指标
5、宽松 DL/T 指标应严于国标 QXXX 指标应严于行标,1.3锅炉给水的处理方式,1）还原性全挥发处理是指锅炉给水加氨和还原剂(又称除氧剂，如联氨)的处理，英文为all-volatile treatment(reduction)，简称AVT(R)。2）弱氧化性全挥发处理是指锅炉给水只加氨的处理，英文为all-volatile treatment(oxidation)，简称AVT(O)。3）加氧处理是指锅炉给水加氧的处理，英文为oxygenated treatment，简称OT。,联氨除氧的基本知识,联氨（2）又称为肼。在常温下是一种无色液体。它具有挥发性、有害、易燃、易溶于水和乙醇等特点。联
6、氨是一种还原剂，具有弱碱性遇热会分解。市售联氨一般是或80 水合联氨。联氨在碱性溶液中是一种很强的还原剂，可以将水中的溶氧还原以达到除氧的目的：2O 2 N 2 2H 2 O 联氨也可以将被氧化的铁，铜离子还原成单质的铁、铜，以达到防腐的目的。联氨的另外一个重要性质是遇热分解：无催化剂下在300度和PH值为9时，10min分解。联氨除氧的基本条件：必需有足够的剩余量，即要达到一定的过剩浓度；必需维持一定的PH值，9至11最佳；必需有足够的反应温度，加到除氧器出口，水温高易反应。联氨的控制标准：1030ppb。,加氨处理的基本知识,一、补给水加氨的目的：提高给水的PH值，防止腐蚀，主要是二氧化碳
7、腐蚀。二、原理：氨水电离后呈碱性，中和水中的二氧化碳等酸性物质，减少酸性物质对金属材料的腐蚀：PH=7.9 PH=9.2三、加药量：间接通过控制给水PH值来达到。多采用自动加氨装置。,AVT(R)、AVT(O)和OT的原理,2.1 抑制一般性腐蚀 2.2 抑制流动加速腐蚀,图7-1 不同温度下铁水体系电位pH平衡图,AVT(R)方式金属表面状态(放大16倍)OT方式金属表面状态(放大16倍)图7-4 有氧处理和无氧处理对金属表面膜的影响,还原性全挥发处理AVT(R)给水质量标准及各指标的依据 1)氢电导率,标准中采用氢电导率而不用电导率，其理由是，因为给水采用加氨处理，氢电导率是衡量除OH以外
8、的所有阴离子的综合指标，其值越小说明其阴离子含量越低。,例题：已知在无限稀释时1mol/L的H+、OH-和Cl-对电导率的贡献分别为350000S/cm、198000S/cm和76340S/cm，25水的离子积KW=110-14，如果水中的阴离子除OH以外只有Cl-，求氢电导率为0.2S/cm 时Cl-的浓度。解：.即 Cl-=15.7g/L,2)pH值,无论溶解氧浓度高低，铜合金最佳防腐蚀的pH值均为8.89.1，而碳钢为9.6以上。对于有铜系统，为了兼顾铜、铁的腐蚀，pH值定在8.89.3。对于无铜系统，pH值定在9.09.6。超过9.6以后已经没有必要了，而低于9.0给水系统的含铁量就会
9、明显增高，即腐蚀速度加快。,3)溶解氧,热力除氧后水中的溶解氧浓度已经能够达到小于7g/L的水平，这时加联氨的主要作用是使水处于还原性。如果水中的溶解氧浓度仍然较高，这时加联氨的作用是除去水中的一部分溶解氧并使水处于还原性。由于热力除氧需要消耗蒸汽，存在经济性问题；化学除氧由于溶解氧浓度和联氨浓度都很低存在反应速度问题。所以溶解氧浓度不宜定得太低，7g/L的水平已经能够达到电力系统安全运行的要求。国外有的标准定为5g/L，其实际意义不大。,4)铁、铜,铁、铜含量是衡量给水系统腐蚀的指标，是其他水质指标综合反映的结果。对铁、铜含量进行限制的另一个原因是防止腐蚀产物随给水进入锅炉后形成二次水垢。一
10、般铁的指标定在1520g/L。铜表面生成Cu2O氧化膜，其膜较致密，溶解性相对较小，一般不超过3g/L。,5)钠,给水中的含钠量只对直流锅炉作了规定，因为给水经过直流锅炉后水中的钠几乎全部进入蒸汽，含钠量如果过高，过热器和汽轮机可能会发生钠盐的沉积。由于给水进入汽包锅炉后其钠盐进入炉水中，而炉水中往往加入一定量（mg/L级）的磷酸三钠或氢氧化钠，相比之下给水的含钠量要小得多。即使炉水采用全挥发处理，给水中的钠会在炉水和蒸汽之间进行二次分配，进入蒸汽的钠也非常少。,6)联氨,对于有铜系统通常规定联氨的剩余浓度高些；对于无铜系统通常规定联氨的剩余浓度低些。只所以规定联氨的剩余浓度小于30g/L，是
11、说明高了没有必要，有时反而会使给水的含铁量增高。,7)硬度,规定硬度指标的主要目的是监控凝汽器是否泄漏，在正常情况下给水中的硬度应为零。,8)油,规定含油指标的主要目的是监控生产返回水是否受到污染，在正常情况下给水的含油量应为零。,9)二氧化硅,给水中二氧化硅的指标，给水中二氧化硅的指标，主要与蒸汽的二氧化硅的要求相适应，通常要求与蒸汽的标准相当。主要与蒸汽的二氧化硅的要求相适应，通常要求与蒸汽的标准相当。,3.1.3 AVT(R)的选用,对于有铜系统，总是优先采用AVT(R)，对于无铜系统，如果出现给水的含铁量较高(大于10g/L)、高压加热器疏水调节阀门经常卡涩，水汽系统的弯头处有冲刷减薄
12、等现象，不宜采用AVT(R)，最好采用AVT(O)或OT。,弱氧化性全挥发处理AVT(O)给水质量标准及各指标的依据,1)氢电导率 同AVT(R)。2)溶解氧 规定值比AVT(R)高，其目的是提高水的ORP，使水处于弱氧化性。世界各国的规定值最高为25g/L，最低为7g/L，但大多数国家规定为10g/L。3)铁 采用AVT(O)时，铁表面生成Fe3O4和Fe2O3混合氧化膜所以水中的含铁量也相对较低，一般不大于10g/L。4)铜 铜合金的表面主要生成Cu2O氧化膜，其膜较致密，溶解性相对较小，一般不超过3g/L。5)钠、硬度、油 同AVT(R)。,3.3 给水加氧处理(OT)给水质量标准及各指
13、标的依据 1)氢电导率,在较纯的水中，氧使钢铁表面生成致密的-Fe2O3保护膜，起腐蚀抑制作用；在不纯的水中，氧会与其他杂质一起促进钢铁的腐蚀，起加速腐蚀作用。对于加有氨的给水来说，水的纯度往往用氢电导率来衡量。氧究竟起什么作用，由水的氢电导率的临界值决定。由于温度、钢铁的表面状态等因素的影响，氢电导率的临界值在0.20.3S/cm之间。为了安全起见，给水加氧处理时氢电导率定在0.15S/cm以下。,2)溶解氧,对于汽包锅炉，虽然溶解氧量定在1080g/L，但最好控制在5070g/L。对于直流锅炉，实施给水加氧处理稳定运行后，虽然溶解氧量定在30300g/L，但最好控制在50100g/L,3)
14、铁、铜,加氧处理可在钢铁表面已经形成的Fe3O4的表面膜以及膜中的孔隙中生成致密的-Fe2O3。给水的含铁量通常在3g/L以下。一般地，除凝汽器外水汽系统不含铜合金时才采用OT。凝汽器管为铜材质时，由于真空除氧的作用，使蒸汽中的氧被除去，不会引起铜管的腐蚀。另外，凝结水通过精处理混床后除去大部分铜离子。因此，给水的含铜量就比较低，通常在3g/L以下。,4)下降管炉水的氢电导率和溶解氧,Cl-对腐蚀的影响最大，100g/L Cl-对氢电导率的贡献为1.200S/cm。考虑到炉水本身的电离以及其它阴离子等，认为下降管炉水的氢电导率控制小于1.5S/cm为宜。根据对汽包锅炉给水OT的研究与实践经验及
15、研究资料，认为炉水中的溶解氧浓度越小越好，可以接受的值为10g/L。,4 超临界机组水质标准,增加了TOC 标准值 200 g/L 氯离子更为严格 标准值 5 g/L；期望值2 g/L 其它项目与DL/T 805.4一致。,5 选择给水处理方式的原则 1,(1)根据材质选择给水处理方式除凝汽器外，水汽系统不含铜合金材料，首选AVT(O)；如果有凝结水精处理设备并正常运行，最好通过试验后采用OT。除凝汽器外，水汽系统含铜合金材料，首选AVT(R)；也可通过试验，确认给水的含铜量不超标后采用AVT(O)。,5 选择给水处理方式的原则 2,(2)根据给水水质选择不同的处理方式,5 选择给水处理方式的
16、原则 3,(3)如果机组因负荷需求经常启停，或机组本身不能长期稳定运行，最好选择AVT(R)组的运行状况选择不同的处理方式 如果机组因负荷需求经常启停，或机组本身不能长期稳定运行，最好选择AVT(R),6 给水优化处理,所谓给水优化处理，是指根据水汽系统的材质和给水水质合理的选择给水处理方式，使给水系统所涉及的各种材料的综合腐蚀速率最小。,锅炉炉水处理,掌握锅炉内部汽水理化过程，弄清发生热力设备腐蚀、结垢和引起蒸汽污染的原因，以便调整锅炉的水化学工况，使机组达到长期安全经济运行的目的。,第一节 水垢和水渣及其危害,水垢和水渣 结垢：某些杂质进入锅炉后，在高温、高压和蒸发、浓缩的作用下，部分杂质
17、会从炉水中析出固体物质并附着在受热面上。水垢：在热力设备受热面水侧金属表面上生成的固态附着物。水渣：炉水中的悬浮物或沉积物称之为水渣。,1.1 水垢的分类,钙镁水垢 钙镁化合物的含量约占90%硅酸盐水垢 二氧化硅的含量为40%50%，铁和铝的氧化物含量为25%30%。氧化铁垢 垢中Fe3O4占90%以上，大型锅炉水冷壁垢的主要成分是氧化铁。铜垢 垢中金属铜的含量达到20%以上。磷酸盐垢 主要为：Na4FeOH(PO4)21/3NaOH,2 水垢、水渣对锅炉的危害,2.1 影响热传导 2.2 引起垢下腐蚀,表8-2 水垢等物质的导热系数,硫酸盐垢：导热系数0.582.33W/mK 硅酸盐垢：0.
18、230.47碳酸盐垢：0.470.70磷酸盐垢：0.500.70油脂类水垢：0.0580.12氧化铁垢：2.33.5水冷壁用碳钢：4758纯水：0.580.70,2.2 引起垢下腐蚀,由于沉积物的传热性很差，使得沉积物下金属壁温升高，因而渗透到沉积物下面的炉水就会发生剧烈蒸发浓缩。其浓缩液往往有很强的腐蚀性，导致炉管腐蚀甚至爆管。,2.3 影响炉水循环,如果锅炉水中的水渣过多，也会堵塞炉管，影响炉水循环。一般这种现象只发生在中压以下的锅炉。严重时，炉管堵死，并引起爆管。,2.4 增加煤耗,锅炉结垢后燃煤发出的热量不能很好地传递给炉水，造成排烟温度升高，增加了排烟热损失。当水冷壁结垢量达到300
19、400g/m2，通常每发1kwh的电量就增加煤耗12g。,2.5 减低锅炉的使用寿命,水冷壁因结垢而引起高温蠕变，水冷壁因结垢而引起高温蠕变，发生胀粗或减薄现象，或结垢后因酸洗减薄而影响使用寿命。发生胀粗或减薄现象，或结垢后因酸洗减薄而影响使用寿命。内蒙某电厂300MW机组只投产了57天水冷壁就大面积换管,3 防止产生水垢的方法,3.1 减少进入给水中杂质的含量3.2 防止水、汽系统发生腐蚀，尽量减少给水铜、铁含量3.3 采用适当的炉水处理方法,4 易溶盐的隐藏现象和防止,磷酸盐、硅酸盐（1）与盐类的特性有关：当水温超过200以后，磷酸钠和硅酸钠的溶解度急剧下降，在高温炉水中磷酸三钠的溶解度是
20、非常小的。（2）与某些化学反应有关：在炉管内表面上的Fe3O4垢量和炉水中的H2PO3-浓度一定时，管壁温度越高，越容易生成磷酸铁钠和磷酸亚铁钠。,（3）与锅炉热负荷有关,炉管热负荷不同时，炉管内水的沸腾和流动工况也不同。偏燃、局部热负荷过高容易发生盐类的隐藏现象,5 水垢和腐蚀产物的分析方法,5.1 常规方法 火力发电厂垢和腐蚀产物分析方法SD20286。由于当时分析仪器的限制，不能对其物质结构及其分子式进行准确的描述，为了统一起见，对于各项分析结果都换算成高价氧化物的形式，这显然掩盖了物质的真实性。,垢样 仪器分析法,元素分析 能谱分析仪 对垢样的处理要求：研磨成粉状，垢样用量为覆盖1cm
21、2即可，或将带垢的金属锯成1cm1cm左右的片状样品后直接进行分析。物相结构分析 X射线衍射分析仪 对于非晶体形式的物质，X射线衍射不能检测出来，如无定型的SiO2等。,第二节 炉水处理,1.磷酸盐处理：为了防止炉内生成钙、镁水垢和减少水冷壁管腐蚀，向炉水中加入适量磷酸三钠的处理，英文为phosphate treatment，简称 PT。2.氢氧化钠处理：为了减缓水冷壁管腐蚀，向炉水中加入适量氢氧化钠的处理，英文为caustic treatment，简称CT。3.全挥发处理：锅炉给水加氨和联氨或只加氨，炉水不再加任何药剂的处理，英文为all-volatile treatment，简称AVT。,
22、磷酸盐处理(PT)的作用,可消除炉水中的硬度 提高杂质对炉管腐蚀的抵抗能力 减缓水冷壁的结垢速率 改善蒸汽品质、改善汽轮机沉积物的化学性质和减缓汽轮机腐蚀,磷酸盐处理(PT)的原理,将磷酸盐溶液通过隔膜计量泵直接加入锅炉汽包中，使炉水维持一定的磷酸根离子浓度，在碱性炉水（PH值在 910的范围）的条件下，钙离子与磷酸根离子反应生成碱式磷酸钙（也称水化磷灰石），少量镁离子一般与随给水带入的硅酸根离子发生化学反应，生成蛇纹石。其反应可用下列反应式表示：,碱式磷酸钙和蛇纹石均属难溶化合物，在炉水中呈分散的微粒或水渣，大部分可随锅炉炉水的排污排除。但是，当炉水中磷酸根含量过多时，镁离子与有可磷酸根离子
23、能生成磷酸镁Mg3（PO4）2，它在高温水中溶解度非常小，能析出并粘附在炉管内表面，产生导热性能很差的二次水垢。此外，若炉水中铁含量较高，在分段蒸发锅炉的盐段水冷壁管内表面易产生磷酸亚铁钠水垢（NaFePO4）。,1.2 关于磷酸盐处理标准的说明,1.2.1 磷酸盐处理适用的锅炉压力等级,1.2.2 常规磷酸盐处理炉水控制标准及各指标的来源依据 1,1)压力规定 本标准规定，只有汽包压力低于15.8MPa的锅炉才能采用PT。2)二氧化硅 炉水中的二氧化硅含量指标是由蒸汽二氧化硅指标决定的。20(4%+0.4%)=454.5g/L 3）氯离子:氢电导率0.3S/cm推算氯离子然后携带系数计算24
24、.3(0.4%+0.07%)=5170g/L 取0.8系数，即4mg/L,1.2.2 常规磷酸盐处理炉水控制标准及各指标的来源依据 2,4）磷酸根 磷酸盐的加入量要兼顾中和炉水中的硬度和维持炉水pH值的双重作用。5）pH值 主要考虑锅炉运行过程中的防腐要求，通常下限不得低于9.0。6）电导率 控制有两个作用，一是控制炉水中的杂质不能过度浓缩以免引起腐蚀，二是控制磷酸盐的加药量不能太高以免引起磷酸盐的隐藏。,1.2.3 低磷酸盐处理炉水控制标准及各指标的来源依据,压力规定 5.919.3MPa 2）二氧化硅 20(7.8%+0.2%)=250g/L 3）氯离子 3(0.4%+0.2%)=500g
25、/L 4）磷酸根 一般不允许给水有硬度成分。5）pH值 主要考虑锅炉运行过程中的防腐要求，通常下限不得低于9.0。6）电导率：控制有两个作用，一是避免炉水中的杂质过度浓缩以免引起腐蚀，二是控制磷酸盐的加药量不能太高以免引起磷酸盐隐藏。数值来源于锅炉长期运行的实践经验,1.2.4平衡磷酸盐处理,维持炉水中磷酸三钠含量低于发生磷酸盐隐藏现象的临界值，同时允许炉水中含有不超过1mg/L游离氢氧化钠，以防止水冷壁管发生酸性磷酸盐腐蚀以及防止炉内生成钙镁水垢的处理称为平衡磷酸盐处理，英文为：equilibrium phosphate treatment，简称EPT。,找炉水磷酸盐的平衡点,2 炉水氢氧化
26、钠处理,为了防止锅炉腐蚀，向炉水中加入适量氢氧化钠的处理称为炉水氢氧化钠处理，英文为：caustic treatment，简称CT。,氢氧化钠处理各指标的来源依据1,1）pH 标准中规定pH值的下限为9.2，比磷酸盐处理高0.2，主要是考虑炉水的缓冲性弱。2）电导率 控制电导率有两个作用，一是可防止加药过量，炉水每增加1mg/L氢氧化钠可使电导率增加约3S/cm。二是适当控制炉水含盐量，防止因浓缩引起腐蚀。大致可以这样认为，锅炉加药和杂质在炉水中浓缩产生的电导率各占一半。3）氢电导率 控制氢电导率可以间接控制阴离子(尤其是强酸阴离子)的含量。,氢氧化钠处理各指标的来源依据2,4）NaOH 控制
27、氢氧化钠浓度的上限，其目的是在保证炉水碱度的前提下，防止过量氢氧化钠可能带来的碱腐蚀或在高热负荷区浓缩引起苛性脆化。5）氯离子是破坏金属表面氧化膜，引起腐蚀的主要阴离子，应加以控制。,2.2 氢氧化钠浓度的确定,设NaOH的浓度为b(mg/L)，氨的浓度为c(mg/L)，,2.3 炉水采用氢氧化钠处理的优点,1）降低了水冷壁酸性腐蚀的风险2）允许炉水有较高浓度的氯化物3）可以减缓水冷壁的结垢现象,2.3 炉水采用氢氧化钠处理的缺点,不能消除炉水中的硬度成分可能发生苛性脆化对给水水质要求严格采用氢氧化钠处理时，给水氢电导率(25)通常应小于0.20S/cm，比磷酸盐处理要求严格。,3 炉水全挥发
28、处理,锅炉给水加氨和联氨或只加氨，炉水不再加任何药剂的处理称为炉水全挥发处理，英文为all-volatile treatment，简称AVT。优点：不向锅炉中加入任何固体药剂，不存在浓缩、蒸干、隐藏等现象。缺点：不能消除炉水中的硬度成分；炉水pH值较低。,3.1 炉水采用AVT应注意的事项,(1)为了使炉水pH9.0，给水pH值应大于9.2。(2)水、汽系统氨含量偏高，使铜部件易发生氨腐蚀。(3)炉水的缓冲性弱，给水氢电导率最好小于0.2S/cm。(4)由于高温状态下炉水pH值偏低，所以，以分子状态溶解携带的杂质在蒸汽中的含量明显增高。(5)一旦发现给水有硬度，炉水应立即转化为PT。,3.2
29、采用AVT时炉水pH值较低的原因,1）因为氨的汽、水分配系数较大 2）高温状态下氨的碱性弱。,图8-9 氨的汽、水分配系数(来自锅炉实测数据),图8-10 温度对pH值的影响,第三节 给水与炉水处理的加药,加药方式 从运行方式分，有间断加药和连续加药 从加药压力分，有高压加药与低压加药 从控制方式分，有电导式控制加药和电极式控制加药,1.2 加药配制方面应注意的问题,配药用水 药品纯度,1.3 磷酸盐加药的控制方法,1)按加药方式，可分为自动加药和手动加药。自动加药的控制信号可以为磷酸盐在线仪表信号，也可以为炉水电导率在线仪表信号。前者要求磷酸盐在线仪表的检测应准确，后者要求凝汽器(钛管或不锈
30、钢管)无泄漏，给水中无硬度。2)按运行方式，可分为连续加药和间断加药。,1.4 氢氧化钠的加药剂量及控制方法,当炉水pH值低于9.4时，炉水中游离氢氧化钠浓度不可能超过1.0mg/L。当炉水pH值低于9.57时，炉水中的游离氢氧化钠浓度不可能超过1.5mg/L。,1.5 采用AVT方式加氨量与方法,1）控制电导率pH=8.566+lg(S/cm)使用条件：凝结水100%经过精处理 2）控制pH值 由于pH值的测量准确性比电导率差，pH仪表的维护工作量比电导率仪大，所以使用起来不太方便。这种控制方法对凝汽器经常有泄漏并且没有凝结水精处理的机组非常有效。,2 锅炉排污,2.1 锅炉的排污方式1）连
31、续排污：是在运行中连续地从汽包中排放一些炉水和悬浮物，其排污装置应设在炉水浓度最高处，以提高排污效率。连续排污量应视水质监督的结果进行调整。2）定期排污：是定时地从锅炉水冷壁下联箱排放部分炉水，主要是排掉水渣及沉淀物。定期排污的排放时间一般不超过.1min 每次排放的水量约为锅炉蒸发量的。,2.2锅炉排污原因及排污率,排污的原因：在锅炉运行中，随给水带入炉内的杂质，仅有极少数被蒸汽带走，大部分留在炉水中。为了使炉水中杂质的含量维持在极限允许值以下，需排除其中的悬浮物和水渣，保证蒸汽质量，这样经常排出一部分含杂质量大的炉水，并补入清洁的给水，称为锅炉排污。排污率：锅炉连续排污的水量占锅炉蒸发时的
32、百分数，称为锅炉的排污率。锅炉的排污总是会损失一些热量和水量的，所以，在保证蒸汽品质合格的前提下，应尽量减少锅炉的排污率。,排污率的计算,锅炉排污率可根据杂质在炉水的进出平衡得出以下公式：式中 P锅炉排污率，%；cG锅炉给水中某种物质的浓度，g/L；cB蒸汽中某种物质的浓度，g/kg；cP排污水水中某种物质的浓度，g/L。,近代大型锅炉的腐蚀与炉水处理,近代大型锅炉的腐蚀情况1.按造成电量损失为序,列出锅炉腐蚀发生的情况如下:l 腐蚀疲劳l 飞灰磨蚀l 炉管的沉积物下腐蚀l 氢脆,酸性磷酸盐腐蚀l 长期过热蠕变l 短期过热蠕变l 吹灰器磨蚀l 火侧腐蚀(水冷壁,过热器,再热器),从锅炉腐蚀情况
33、得到几点看法,1.锅炉的氧腐蚀已不是造成当前锅炉腐蚀损坏的主要形式。2.发生最多的事故是由腐蚀疲劳引起的。这是与水质和锅炉运行状况密切有关的损坏。3.与水质有关的另一种损坏是炉管沉积物下的腐蚀。值得注意的是,主要的腐蚀是酸性腐蚀,而不是碱性腐蚀。这与水质特点及炉水处理方式有密切的关系。,电厂炉水处理的发展和存在问题,炉水处理的发展1.磷酸盐处理在美国1927年开始使用。在我国1952年开始使用。2.在40年代出现苛性脆化问题。采用Na/P为3的协调磷酸盐处理方法(Coordinate phosphate treatment)来防止.后发生炉管碱性腐蚀问题.在1962年又用此方法来防止炉管的碱性
34、腐蚀。3.在1964年，认为磷酸盐在高温下会产生不等成分的沉淀，便采用Na/P为2.65-2.8的等成分磷酸盐处理(Congruent phosphate treatment)同时，国外开始采用全挥发性处理(AVT)。,电厂炉水处理的发展和存在问题,4.等成分磷酸盐处理在美国使用时间较长(自1964至今)，后来发现这种方法存在如下问题:-磷酸盐暂时消失严重,较难控制Na/P比值。-发生炉管的磷酸盐腐蚀问题。特别是在控制比值比较低以及加入磷酸氢钠来维持比值的情况下,比较明显。,锅炉的腐蚀疲劳损坏,在美国，这类锅炉腐蚀疲劳的损坏使电厂每年遭受超过10亿美圆的损失。它通常发生在压临界机组的水冷壁管及
35、省煤器管上，它破裂的裂纹呈穿晶状，裂纹内充满氧化物。它的发生与锅炉的交变压力(启停及调峰)和炉水磷酸盐暂时消失有关。当消失磷酸盐再溶时产生的酸性环境使局部保护膜产生破裂，在一定交变压力和其他介质环境条件下疲劳裂纹就会产生。,炉水磷酸盐暂时消失的原因,炉水中磷酸盐与氧化铁所形成的磷酸铁化合物,其高温下的溶解度比纯磷酸三钠的大约低2030%。因此容易析出。在盐类消失的锅炉中找不到纯磷酸三钠沉淀，找到的是不同的磷酸铁化合物就是是证明。这些磷酸铁化合物可能是:FeHPO4,NaFePO4,FeOHPO4 等。,磷酸盐暂时消失引起腐蚀的原因,磷酸铁盐的析出，造成溶液较高的Na/P比，溶液pH升高，造成沉
36、淀物较低的Na/P比，呈酸性。在锅炉降负荷时，沉淀物溶解，产生酸性环境，破坏炉管内表面金属的保护膜，引起腐蚀。,炉水平衡磷酸盐处理,这方法是将炉水的磷酸根控制在一个临界浓度以下，超过这浓度，沉积物下浓缩的磷酸根就会与氧化铁反应。这个临界浓度称为平衡浓度,因此称为平衡磷酸盐处理。Equilibrium Phospate TreatmentEPT。为防止酸性磷酸铁化合物的形成，在炉水中还保持1 mg/L左右的NaOH。,炉水的低磷酸盐处理,这方法是为了防止炉内生成钙镁水垢和减少水冷壁管腐蚀，向炉水中加入少量磷酸三钠的处理方法。Low Phospate TreatmentLPT。必要时可加少量NaO
37、H调节炉水PH。,炉水的AVT和NaOH处理,AVT处理 要求水质非常好，没有磷酸盐处理所出现的问题。但炉水缓冲性很弱，凝汽器泄漏容易引起锅炉的氢脆问题。NaOH处理 在欧洲，一直采用NaOH处理炉水。英国在标准中规定：不同压力的锅炉均应保持炉水中的NaOH含量，不低与1.5 x NaCL的量。目前世界各国约500000MW 的机组是采用NaOH处理的。炉水中NaOH含量不超过12mg/L。,炉水磷酸盐（PT、CPT、LPT、EPT）处理的作用,1、防止在水冷壁管生成钙镁水垢及减缓其结垢的速率。2、增加炉水的缓冲性，防止水冷壁管发生酸性或碱性腐蚀。3、降低蒸汽对二氧化硅的溶解携带，改善汽轮机沉
38、积物的化学性质，减少汽轮机腐蚀。,炉水磷酸盐处理可能出现的问题,1、采用PT、CPT和LPT均可能发生磷酸盐隐藏现象。2、磷酸盐隐藏现象可使有些锅炉发生酸性磷酸盐腐蚀。3、使极少数锅炉的过热器和汔轮机发生积盐现象。,几种炉水磷酸盐处理方法的比较,1、采用协调磷酸盐处理CPT，即使钠磷比控制在2.63.0之间，有些锅炉仍会发生磷酸盐隐藏现象，甚至导致酸性磷酸盐腐蚀。2、与CPT相比，采用PT处理时炉水水质较容易控制，虽然也存在磷酸盐隐藏现象，但不易发生酸性磷酸盐腐蚀。3、采用LPT和EPT时锅炉发生磷酸盐隐藏的程度会减轻或消除，锅炉很少发生酸性磷酸盐腐蚀。,炉水取样与加药,1、炉水取样 炉水取样
39、管应与连续排污管相连，并且焊接在排污管的垂直段或水平段的下半侧。连排管宜从汽包的两侧引出，如从一侧引出，则应从汽包的中间引出。2、炉水加药 汽包内的加药管应沿汽包轴向水平布置，并应比连排管低100mm200mm。药液宜从加药管的中部进入，加药管的出药孔应沿汽包长度方向水平或朝下均匀布置。,炉水质量劣化时的处理措施,炉水质量劣化时的处理 1、当水汽质量劣化时，应迅速检查取样是否有代表性；化验结果是否正确。2、综合分析系统中水、汽质量的变化，确认判断无误后，应立即向本厂领导汇报情况，提出建议。3、领导应责成有关部门采取措施，使水、汽质量在允许的时间内恢复到标准值。,炉水质量劣化时的处理措施,炉水质
40、量劣化的程度分为三级，其涵义为：一级处理值有因杂质造成腐蚀的可能性，应在72h内恢复至标准值。二级处理值肯定有因杂质造成腐蚀的可能性，应在24h内恢复至标准值。三级处理值正在进行快速腐蚀，如水质不好转，应在4h内停炉。,炉水质量劣化时的处理措施,4、在异常处理的每一级中，如果在规定的时间内尚不能恢复正常，则应采用更高一级的处理方法。对于汽包锅炉，降压运行是恢复标准值的办法之一。5、当出现水质异常时，还应测定炉水中的含氯量、电导率和碱度，以便查明原因，采取对策。,紧急处理措施,1、加大锅炉的排污量及泄漏检查。如果出现给水有硬度或炉水的PH大幅度下降或升高、凝结水中含钠量骤增等现象之一时，均应加大
41、锅炉排污量，同时查找异常原因，及时消除其缺陷。对于有凝结水精处理的机组，应检查混床漏氯离子及漏树脂等情况并对炉水中的氯离子进行测定。对于无凝结水精处理的机组，重点检查凝汽器是否发生泄漏。然后根据出现的具体情况，可采取下面的处理措施。2、加大磷酸盐的加药量。如果进入炉内的钙镁过多，使磷酸根的浓度大幅度下降，则应加磷酸盐的加入量。3、加入适量的氢氧化钠以维持炉水的PH值合格。如果炉水的PH值大幅度下降，应及时加适量的氢氧化钠使炉水的PH值合格。,第九章 蒸汽系统的积盐,1 给水处理方式对蒸汽品质的影响2 影响过热器积盐的因素(1)给水水质(2)机械携带(3)溶解携带,影响蒸汽品质的因素及控制方法,
42、蒸汽携带杂质有两种情况：机械携带：饱和蒸汽带水造成；选择性携带：饱和蒸汽能够溶解某些物质，而且有一定的选择性影响机械携带的因素：与锅炉结构有关，还与锅炉运行工况：压力、负荷、水位及炉水含盐量有直接关系，同一台机组，水位对蒸汽品质的影响最为明显。溶解携带：和溶解物质有关系，蒸汽溶解的盐量，整体趋势是随蒸汽压力的增加而增大。蒸汽品质不合格的处理办法：排污，降低汽包水位,第十章 发电机内冷却水处理,第一节 有关内冷却水的标准1、火力发电厂水汽化学监督导则DL/T 561-952、火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准GB/T 12145-19993、大型发电机内冷却水质及系统技术要求DL/T 801
43、-20024、电力基本建设热力设备化学监督导则DL/T 889-20045、透平型同步电机技术要求 GB/T7064-2002,2 有关电机内冷却水标准对电导率规定的依据及说明,在DL/T 561-95中规定：25时不大于10S/cm。在GB/T 12145-1999中规定：25时不大于5S/cm。在DL/T 801-2002中规定：25时不大于2S/cm。在DL/T 889-2004中规定：25时不大于2S/cm。也就是说随着时间的推移，电导率的标准越来越严格。,3 发电机内冷却水标准对pH值规定上限的依据说明,在4060，铜腐蚀速率最低的pH值范围是8.59.1。如果DL/T801-200
44、2的要求，电导率不应超过2S/cm，分别采用NaOH或氨水调节pH值，理论上可分别达到8.89和8.85。这是规定pH值上限的依据。其他3个有关发电机内冷却水的标准均没有规定pH值的上限。,3 发电机内冷却水标准对pH值规定下限的依据说明,由于内冷却水系统的总容积小，用氨水或其他药剂调节pH值时所需的药量少，pH值的控制困难，所以很多电厂都不加药调整，并直接采用除盐水作为补充水。因此，DL/T801-2002规定pH(25)7.0，其他3个有关内冷却水的标准均规定pH(25)6.8。这是规定pH值下限的依据。,4 发电机内冷却水标准对硬度规定的依据及说明,规定发电机内冷却水的硬度2mol/L，
45、有两方面的含义：1、不能把漏入循环冷却水的凝结水作为补充水；2、防止因水-水交换器冷却管泄漏，其他冷却水漏到发电机内冷却水系统。,5 发电机内冷却水标准对含铜量规定的依据及说明,由于内冷却水处于循环状态，在运行过程中内冷却水的含铜量会逐渐增高。如果不对内冷却水进行(部分或全部)更换或进行部分旁路处理，铜离子高到一定程度，会发生CuOH或Cu(OH)2的沉淀，轻则影响传热，重则堵塞铜线棒的水流通道。通过对铜腐蚀产物溶度积分析可知，有些标准规定含铜量200g/L明显偏高，应控制小于40g/L，甚至更低才安全。,6 发电机内冷却水标准对溶解氧规定的依据及说明,铜在纯水中的溶出，先随含氧量的升高而升高
46、，然后随含氧量的升高而下降。在溶解氧浓度小于30g/L的范围内，铜的腐蚀速率相对较低，仅为23mg/(m2d)，即0.001mm/a，完全可以满足设备使用寿命的要求。溶解氧浓度在2mg/L3mg/L的范围内，铜的腐蚀速率最高。所以应尽量避免在这一范围内运行。因此国外标准规定DO 4mg/L。,图10-1 在纯水中，铜的溶出与水含氧量的关系,7 发电机内冷却水标准对含氨量规定的依据及说明,DL/T801-2002规定，发电机内冷却水的pH值上限为9.0，这时所对应的氨浓度约为300g/L，这是规定内冷却水含氨量小于300g/L的依据。但要保证内冷却水的电导率小于2S/cm，含氨量应小于180g/
47、L，见图10-2。,第二节 现场经常遇到的问题,1 发电机中空导线的堵塞问题(1)由于内冷却水的铜离子超过了它的溶解度，而产生氧化铜或氢氧化铜的沉淀。(2)氧化铜脱落重新溶解。(3)金属铜的沉积。(4)溶解氧加速腐蚀。,(1)氧化铜或氢氧化铜的沉淀,图 10-3 不同温度和pH条件下的铜腐蚀速率,(2)氧化铜脱落重新溶解。,如果内冷却水的溶解氧从原来的1mg/L降到0.2mg/L0.3mg/L，水的氧化性变弱后，化学平衡会向右移动Cu2+e=Cu+，部分高价氧化铜会转换成为低价氧化铜。由于Cu+溶解度很低，很容易形成过饱和而产生沉淀。,(3)金属铜的沉积。,根据国外报道和对我国海南某电厂中空导
48、线堵塞物的分析，采用水-氢-氢冷却方式的发电机，在中空导线的堵塞物中发现有大量金属铜。这很可能与漏氢气，将氧化铜还原成金属铜有关。,（4）溶解氧对铜的腐蚀。,我国的标准是采用低氧运行：保持低氧的方法：在发电机内冷却水箱充氮保护防止空气进入；简单的加隔离阀门并使水位上部留有足够的空间，只有在水位波动较大时才打开阀门以平衡内部压力。通常溶解氧浓度对内冷却水的含铜量影响很大。例如，有一电厂机组检修前发电机内冷却水指标一切正常，检修后内冷却水的含铜量居高不下，但检查pH、电导率，一切正常。经过反复查找发现是因为水箱密封不严，系统漏入空气而回水又与空气接触使溶解氧浓度偏高所致；,2 定子中空导线比转子更
49、容易堵塞,300MW机组的定子中空导线的流通截面尺寸为7.1 mm 2.09mm，转子中空导线的流通截面尺寸为7mm 7mm。这说明定子中空导线的通水面积比较小，更容易堵塞。,3 添加缓蚀剂和混床不能同时并用,这两种方法并用会出现以下问题：1）缓蚀剂被混床过滤除去，降低了有效含量，影响缓蚀效果。2）有机缓蚀剂被逐渐截留在混床上部影响了通水流量和离子交换。3）原来加缓蚀剂排污或混床处理(相当于部分排污)的作用均得不到有效发挥。,4 内冷却水的pH值测不准,(1)水的电阻率 输入阻抗1010(2)测量池材质 用不锈钢材料(3)电极布置方向 并联布置较好。(4)水样流量 100200mL/min为宜
50、。(5)参比电极内充液液位 高位瓶法(6)温度 根据不同的水质进行修正。pH25=pHt+Cf(25-t),5 发电机中空导线的清洗,化学清洗前，先使用机械法清洗的方法，如压缩空气反向吹扫，吹出异物。化学清洗通常采用双氧水+盐酸+缓蚀剂的清洗配方，进行循环清洗，再用0.5%的氨水清洗，最后用纯水冲净。,第三节发电机内冷却水的处理方法,1、HOH型混床旁路处理法2、Na型+H型双混床旁路处理法3、Na型+H型单混床旁路处理法4、添加缓蚀剂法5、换水法6、微碱处理法,1 HOH型混床旁路处理法,使用HOH型旁路小混床对部分内冷却水进行处理。采用此方法处理时，一般内冷却水的pH值低于7.0，当水箱密
