電站鍋爐水化學工況及優(yōu)化

前言

　　截至2007年底，我國電力裝機容量與發(fā)電量分別為713．3Gw、32559億kW?h，皆居世界第二位。其中，火電裝機容量為554GW，占總裝機容量的77．73％；水電裝機容量為145Gw，占總裝機容量的20．36％；核電裝機容量為8．85GW，占總裝機容量的1．24％；風電裝機容量為4．03GW，占總裝機容量的0．57％。在今后相當長的一段時間內，火力發(fā)電與快速增長的核電將是我國主要的電力生產方式，預計2020年我國電力總裝機容量為1200GW，火電的比重仍占70％，這是我國的一次能源分布特征所決定的。因此，研究與優(yōu)化火力發(fā)電廠鍋爐水化學工況，減少鍋爐“四管”爆破，延長設備服役年限，是當前化學工作者的主要工作之一。　　水是熱力設備中能量傳遞與轉換的介質，其品質的高低直接影響設備的安全性與經濟性。為降低鍋爐爐管的腐蝕速率、減少爐管沉積物與結垢量、提高蒸汽品質，必須對鍋爐給水、鍋爐水進行調節(jié)處理，總的處理原則是在水側爐管表面形成完整、致密的氧化物保護層，防止金屬基體的腐蝕。雖然高參數(shù)、大容量機組無一例外地采用二級除鹽水作為鍋爐補給水，且越來越多的機組設有凝結水精處理裝置，但作為鍋爐給水，它們并不符合防腐要求，即不是處于爐管腐蝕速率最低的狀態(tài)。因此，需要采取如給水加氨、鍋爐水加磷酸鹽與氫氧化鈉等堿化劑的一系列防腐處理措施。對于電站鍋爐（含汽包鍋爐、直流鍋爐）而言，目前實際應用的鍋爐水（給水）調節(jié)方式有兩類：一是還原性工況，即通過除氧與提高pH值的方法來降低水的氧化還原電位，使鐵系合金處于穩(wěn)定狀態(tài)，典型水工況如磷酸鹽處理（PT）、低磷酸鹽處理、協(xié)調pH一磷酸鹽處理（CPT）、平衡磷酸鹽處理（EPT）、低氫氧化鈉一低磷酸鹽處理、苛性處理（氫氧化鈉處理，CT）、揮發(fā)性處理[AVT（R）]等；二是氧化性工況，即不除氧或加氧來提高水的氧化還原電位，使鐵系合金處于鈍化區(qū)，典型水工況如氧化性水工況[中性水處理（NWT）]、聯(lián)合水處理（CWT）及揮發(fā)性處理[AVT（O）]等。通常而言，汽包鍋爐與亞臨界直流鍋爐采用還原性水工況，如汽包鍋爐采用的磷酸鹽類水工況，直流鍋爐采用的AVT（R）等；而超臨界、超超臨界鍋爐采用氧化性工況，但兩者也沒有絕對的區(qū)分，因為300、600MW亞臨界汽包鍋爐也有采用揮發(fā)性處理與氧化性工況的情況。由于直流鍋爐沒有排污裝置，所加入的堿化劑要么沉積于爐管，要么沉積于汽輪機中，因此，直流鍋爐只能采用揮發(fā)性堿化劑或氧化劑，固體堿化劑則可用于可排污的汽包鍋爐。

內容概要

本書系統(tǒng)地介紹了鍋爐水化學工況的原理、控制標準、計算與調節(jié)方法，主要內容包括水垢的形成和防止、鍋爐還原性水化學工況、鍋爐氧化性水化學工況、鍋爐水化學工況優(yōu)化研究、蒸汽污染及防止措施、鹽類在汽輪機中的沉積及腐蝕損壞、空冷機組水化學工況、核電站水化學工況等。     本書對從事電站鍋爐水處理、動力鍋爐水質優(yōu)化、工業(yè)鍋爐水工況調節(jié)等方面的科技工作者及相關專業(yè)大專院校師生有一定參考意義。

書籍目錄

前言第一章  緒論  第一節(jié)  火力發(fā)電廠概述  第二節(jié)  鍋爐水化學的任務與目的第二章  水垢的形成和防止  第一節(jié)  水垢和水渣  第二節(jié)  鈣鎂水垢的形成及防止  第三節(jié)  復雜硅酸鹽水垢的形成及防止  第四節(jié)  氧化鐵垢的形成及防止  第五節(jié)  銅垢的形成及防止  第六節(jié)  磷酸鹽鐵垢的形成及防止第三章  鍋爐還原性水化學工況  第一節(jié)  鍋爐常見水化學工況概述  第二節(jié)  汽包鍋爐磷酸鹽處理  第三節(jié)  平衡磷酸鹽處理  第四節(jié)  全揮發(fā)處理第四章  鍋爐氧化性水化學工況  第一節(jié)  氧化性水化學工況概述  第二節(jié)  氧化性水工況機理  第三節(jié)  氧化性水工況水質標準  第四節(jié)  加氧處理的實施及控制說明  第五節(jié)  給水優(yōu)化處理第五章  鍋爐水化學工況優(yōu)化研究  第一節(jié)  鍋爐水pH值的通用計算模型及其應用  第二節(jié)  給水中雜質對鍋爐水pH值的影響  第三節(jié)  鍋爐給水系統(tǒng)腐蝕原因分析  第四節(jié)  高溫狀態(tài)下水化學工況研究  第五節(jié)  鍋爐水緩沖強度的計算第六章  蒸汽污染及防止措施  第一節(jié)  污染蒸汽的因素  第二節(jié)  蒸汽攜帶鹽類的途徑  第三節(jié)  鹽類在蒸汽系統(tǒng)的沉積第七章  鹽類在汽輪機中的沉積及腐蝕損壞  第一節(jié)  蒸汽中的雜質在汽輪機中的沉積與分布規(guī)律  第二節(jié)  汽輪機高壓缸中垢的沉積與腐蝕  第三節(jié)  汽輪機中壓缸中垢的沉積與腐蝕  第四節(jié)  汽輪機低壓缸中垢的沉積與腐蝕第八章  空冷機組水化學工況  第一節(jié)  空冷系統(tǒng)及其水化學工況  第二節(jié)  間接空冷機組的水化學工況  第三節(jié)  直接空冷機組的水化學工況第九章  核電站水化學工況  第一節(jié)  核電站簡介  第二節(jié)  壓水堆核電站一回路水工況  第三節(jié)  壓水堆核電站二回路水工況參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第二章　水垢的形成和防止　　鍋爐是一種被廣泛使用的特種設備，是生產蒸汽或熱水的主要熱工設備，其傳能介質原料是水。鍋爐用水水質的好壞，直接關系到鍋爐的安全運行、能源消耗和使用壽命。當鍋爐水質不符合要求時，鍋爐受熱面就會結生水垢，這不僅浪費大量的燃料，還會危及鍋爐安全運行。據有關資料介紹，目前全國有50余萬臺鍋爐，在每年的事故統(tǒng)計中，因水質不良、水垢嚴重所引起的事故超過事故總數(shù)的20％；另外，由于生成水垢，每年要浪費燃料數(shù)千萬噸，并造成幾億元的經濟損失。因此，必須對水垢予以高度的重視，并采取一定的有力措施防止水垢的結生?！　〉谝还?jié)　水垢和水渣　　鍋爐用水水質不良時，鍋爐在經過一段時間的運行之后，與水接觸的受熱面上會形成一層固態(tài)附著物，這就是水垢。但從鍋爐水中析出的固體物質，有時還會呈懸浮狀態(tài)存在，或者是以沉渣和泥渣的狀態(tài)沉積在汽包和下聯(lián)箱底部等流速緩慢處，這些呈懸浮狀態(tài)和沉渣狀態(tài)的物質稱為水渣?！　∫?、水垢　　水垢是一種牢固附著在金屬壁面上的沉積物，它對熱力設備的安全經濟運行有很大危害，結生水垢的現(xiàn)象是熱力設備水質不良所引起的一種故障。　　鍋爐運行既能生成一次水垢，又可能生成二次水垢。一次水垢是指在鍋爐正常運行的條件下，隨給水進入鍋爐的結垢物質，在鍋爐水不斷的蒸發(fā)、濃縮的狀態(tài)下改變了它們本身的結構狀態(tài)，即從溶解狀態(tài)轉變成結晶狀態(tài)，形成不溶于水的沉淀物質。當這些沉淀物質在靠近鍋爐管壁的鍋爐水中形成過飽和狀態(tài)時，它們就直接附著沉積在受熱面上，這時就形成了一次水垢，這種水垢十分堅硬。二次水垢是指鍋爐水中結垢物質先在鍋爐水的深處析出，當鍋爐水的堿度較低和水循環(huán)被破壞時，這些懸浮狀物質黏附在已經沉積在受熱面上、表面粗糙的一次水垢上面，就形成了二次水垢?！　。ㄒ唬┧感纬傻脑蚝蜋C理　　鍋爐水垢的形成機理雖然有化學方面的原因，但也包括許多物理方面的因素。因此，水垢的形成是一個復雜的物理化學過程，其原因有內因和外因兩個方面。水中有鈣、鎂離子及其他重金屬離子存在，這是水垢形成的內因；固態(tài)物質從過于飽和的鍋爐水中沉淀析出并黏附在金屬受熱面上，這是水垢形成的外因。在蒸汽鍋爐和熱交換器中生成水垢沉淀的原因有以下四個方面：

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