電站鍋爐水化學(xué)工況及優(yōu)化

前言

　　截至2007年底，我國(guó)電力裝機(jī)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(jī)容量為554GW，占總裝機(jī)容量的77．73％；水電裝機(jī)容量為145Gw，占總裝機(jī)容量的20．36％；核電裝機(jī)容量為8．85GW，占總裝機(jī)容量的1．24％；風(fēng)電裝機(jī)容量為4．03GW，占總裝機(jī)容量的0．57％。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，火力發(fā)電與快速增長(zhǎng)的核電將是我國(guó)主要的電力生產(chǎn)方式，預(yù)計(jì)2020年我國(guó)電力總裝機(jī)容量為1200GW，火電的比重仍占70％，這是我國(guó)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(xué)工況，減少鍋爐“四管”爆破，延長(zhǎng)設(shè)備服役年限，是當(dāng)前化學(xué)工作者的主要工作之一?！　∷菬崃υO(shè)備中能量傳遞與轉(zhuǎn)換的介質(zhì)，其品質(zhì)的高低直接影響設(shè)備的安全性與經(jīng)濟(jì)性。為降低鍋爐爐管的腐蝕速率、減少爐管沉積物與結(jié)垢量、提高蒸汽品質(zhì)，必須對(duì)鍋爐給水、鍋爐水進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，總的處理原則是在水側(cè)爐管表面形成完整、致密的氧化物保護(hù)層，防止金屬基體的腐蝕。雖然高參數(shù)、大容量機(jī)組無(wú)一例外地采用二級(jí)除鹽水作為鍋爐補(bǔ)給水，且越來(lái)越多的機(jī)組設(shè)有凝結(jié)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(duì)于電站鍋爐（含汽包鍋爐、直流鍋爐）而言，目前實(shí)際應(yīng)用的鍋爐水（給水）調(diào)節(jié)方式有兩類：一是還原性工況，即通過(guò)除氧與提高pH值的方法來(lái)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(diào)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(lái)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(duì)的區(qū)分，因?yàn)?00、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(jī)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(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了鍋爐水化學(xué)工況的原理、控制標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算與調(diào)節(jié)方法，主要內(nèi)容包括水垢的形成和防止、鍋爐還原性水化學(xué)工況、鍋爐氧化性水化學(xué)工況、鍋爐水化學(xué)工況優(yōu)化研究、蒸汽污染及防止措施、鹽類在汽輪機(jī)中的沉積及腐蝕損壞、空冷機(jī)組水化學(xué)工況、核電站水化學(xué)工況等。     本書對(duì)從事電站鍋爐水處理、動(dòng)力鍋爐水質(zhì)優(yōu)化、工業(yè)鍋爐水工況調(diào)節(jié)等方面的科技工作者及相關(guān)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(xué)的任務(wù)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(fù)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(xué)工況  第一節(jié)  鍋爐常見水化學(xué)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(xué)工況  第一節(jié)  氧化性水化學(xué)工況概述  第二節(jié)  氧化性水工況機(jī)理  第三節(jié)  氧化性水工況水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)  第四節(jié)  加氧處理的實(shí)施及控制說(shuō)明  第五節(jié)  給水優(yōu)化處理第五章  鍋爐水化學(xué)工況優(yōu)化研究  第一節(jié)  鍋爐水pH值的通用計(jì)算模型及其應(yīng)用  第二節(jié)  給水中雜質(zhì)對(duì)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(xué)工況研究  第五節(jié)  鍋爐水緩沖強(qiáng)度的計(jì)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(jī)中的沉積及腐蝕損壞  第一節(jié)  蒸汽中的雜質(zhì)在汽輪機(jī)中的沉積與分布規(guī)律  第二節(jié)  汽輪機(jī)高壓缸中垢的沉積與腐蝕  第三節(jié)  汽輪機(jī)中壓缸中垢的沉積與腐蝕  第四節(jié)  汽輪機(jī)低壓缸中垢的沉積與腐蝕第八章  空冷機(jī)組水化學(xué)工況  第一節(jié)  空冷系統(tǒng)及其水化學(xué)工況  第二節(jié)  間接空冷機(jī)組的水化學(xué)工況  第三節(jié)  直接空冷機(jī)組的水化學(xué)工況第九章  核電站水化學(xué)工況  第一節(jié)  核電站簡(jiǎn)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(xiàn)

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(shè)備，是生產(chǎn)蒸汽或熱水的主要熱工設(shè)備，其傳能介質(zhì)原料是水。鍋爐用水水質(zhì)的好壞，直接關(guān)系到鍋爐的安全運(yùn)行、能源消耗和使用壽命。當(dāng)鍋爐水質(zhì)不符合要求時(shí)，鍋爐受熱面就會(huì)結(jié)生水垢，這不僅浪費(fèi)大量的燃料，還會(huì)危及鍋爐安全運(yùn)行。據(jù)有關(guān)資料介紹，目前全國(guó)有50余萬(wàn)臺(tái)鍋爐，在每年的事故統(tǒng)計(jì)中，因水質(zhì)不良、水垢嚴(yán)重所引起的事故超過(guò)事故總數(shù)的20％；另外，由于生成水垢，每年要浪費(fèi)燃料數(shù)千萬(wàn)噸，并造成幾億元的經(jīng)濟(jì)損失。因此，必須對(duì)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(jié)生。　　第一節(jié)　水垢和水渣　　鍋爐用水水質(zhì)不良時(shí)，鍋爐在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行之后，與水接觸的受熱面上會(huì)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(zhì)，有時(shí)還會(huì)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(zhì)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(duì)熱力設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大危害，結(jié)生水垢的現(xiàn)象是熱力設(shè)備水質(zhì)不良所引起的一種故障?！　″仩t運(yùn)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(yùn)行的條件下，隨給水進(jìn)入鍋爐的結(jié)垢物質(zhì)，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(jié)構(gòu)狀態(tài)，即從溶解狀態(tài)轉(zhuǎn)變成結(jié)晶狀態(tài)，形成不溶于水的沉淀物質(zhì)。當(dāng)這些沉淀物質(zhì)在靠近鍋爐管壁的鍋爐水中形成過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)，它們就直接附著沉積在受熱面上，這時(shí)就形成了一次水垢，這種水垢十分堅(jiān)硬。二次水垢是指鍋爐水中結(jié)垢物質(zhì)先在鍋爐水的深處析出，當(dāng)鍋爐水的堿度較低和水循環(huán)被破壞時(shí)，這些懸浮狀物質(zhì)黏附在已經(jīng)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(jī)理　　鍋爐水垢的形成機(jī)理雖然有化學(xué)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(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，其原因有內(nèi)因和外因兩個(gè)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(nèi)因；固態(tài)物質(zhì)從過(guò)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(gè)方面：

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