电厂水处理--第三章-热力设备的结垢腐蚀及其防止.ppt
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1、3热力设备的结垢、腐蚀及其防止11.概 况v在火力发电厂中,锅炉、汽机及附属设备组成了热力系统,热力系统中的各种热交换部件或水汽流经的设备,如锅炉的省煤器、水冷壁管、过热器、汽轮机、各种加热器、除氧器和凝汽器等,统称为热力设备。v水和蒸汽是热力设备中的工质,在热力系统中循环运行。演示水汽流程22.水汽系统流程示意图3v水汽在热力系统循环过程中,总不免会有些损失,这些工质的损失是由于热力系统某些设备的排汽放水,管道阀门的漏汽漏水,水箱等设备的溢流或热水蒸发等原因造成的。为了维持热力系统正常水汽循环,要及时补充工质的损失。v用来补充热力系统水汽损失的水叫做补给水。送进锅炉的水称为给水,给水一般由凝
2、结水、补给水、疏水组成。43.机组水汽系统中杂质的来源 1)补给水含有杂质 二氧化硅20g/L电导率(25)0.2S/cm2)冷却水渗漏使杂质进入凝结水 3)金属腐蚀产物被水流携带 4)在机组安装、检修期间也会使一些杂质残留在系统中 54.水、汽系统中需要化验的水样v给水:送进锅炉的水称为给水,它是由汽轮机凝结水、补给水和疏水组成的。给水一般在除氧器出口和锅炉省煤器入口处取样。v锅炉水:通常简称炉水,它是在汽包锅炉中流动的水。炉水一般在汽包的连续排污管上取样。v疏水:各种蒸汽管道和用汽设备中的凝结水称为疏水。它是经疏水器汇集到疏水箱的。疏水一般在疏水箱或低位水箱取样。v凝结水:在汽轮机作功后的
3、蒸汽,到凝汽器中冷却而凝结的水称为凝结水。凝结水通常在凝结水泵出口处取样。v蒸汽:包括饱和蒸汽和过热蒸汽。饱和蒸汽在汽包蒸汽出口处取样,过热蒸汽在主汽管出口处取样。6第一节 水垢与水渣 v一、水垢水垢v1、概念:在热力设备内受热面水侧金属表面上生成的固态附着物叫做水垢,水垢是一种牢固附着在金属表面上的沉积物。v2、分类:钙镁水垢、硅酸盐水垢、氧化铁垢。v二、水渣水渣v1、概念:在锅炉和热力设备的水中,还可能析出一些固体物质,这些固体物质有的以悬浮状态存在于水中,也有的以沉渣和泥渣状态沉积在热力设备水流流动滞缓的各个部位,如锅炉汽包底部、水冷壁下联箱底部以及各种热交换器、水箱底部。这些呈悬浮状态
4、的沉渣物质叫水渣。7三.水垢危害性:1)水垢会降低锅炉和热交换设备的传热效率,增加热损失。火电厂锅炉若结生1mm厚的水垢,燃煤消耗量将增加1.5%2%,锅炉水冷壁管内结垢厚1mm,燃煤消耗量约增加10 2)结垢增加了水的流动阻力,迫使锅炉降负荷运行。3)水垢能引起锅炉水冷壁管的过热,导致管子鼓泡和爆管事故。4)水垢能导致金属发生沉积物下腐蚀。5)水垢结生得太快太多,迫使热力设备不得不提前检修。用化学清洗的方法清除水垢。8四.水渣的分类与危害v(1)不会粘附在受热面上的水渣。这类水渣较松软,常悬浮在锅炉水中,易随锅炉水的排污从锅炉内排掉,如碱式磷酸钙、碱式磷酸钙和蛇纹石水渣。v(2)易粘附在受热
5、面上的水渣。这类水渣容易粘附在受热面管内壁上,经高温烘焙后,常常转变成水垢(这种水垢松软,有粘性,俗称软垢),如磷酸镁和氢氧化镁等。v锅炉水中水渣太多,会影响锅炉的蒸汽品质,而且还有可能堵塞炉管,并结生水垢,威胁锅炉的安全运行,9第二节 水垢的形成及防止 v一、钙镁水垢的形成及其防止 v在钙、镁水垢中,钙、镁盐含量常常很大,甚至可达90左右,按其主要化合物的形态分成:碳酸钙水垢、硫酸钙水垢、硅酸钙水垢、镁垢等。v2.形成的原因 v随着温度的升高,某些钙、镁化合物在水中的溶解度下降;v在水不断受热蒸发时,水中盐类逐渐浓缩。v在水被加热的过程中,水中某些钙、镁盐类因发生化学反应,从易溶于水的物质变
6、成难溶的物质而析出 10v3.防止方法 v制备高质量的补给水,除去生水中的硬度。v保证汽轮机凝结水的水质。v采用磷酸盐水质调节处理,使进入炉水中的钙、镁离子形成一种不粘附在受热面的水渣,随锅炉排污排除掉。11 第三节 易溶盐“隐藏”现象 v一、磷酸盐“暂时消失”现象v1、概念:汽包锅炉在运行时会出现一种水质异常的现象,即当锅炉负荷增高时,炉水中磷酸盐的浓度明显降低,而当锅炉负荷减少或停炉时,这些磷酸盐的浓度又重新升高,这种现象称为磷酸盐“暂时消失”现象,也叫磷酸盐的“隐藏”现象。v2、这种现象的实质是:锅炉高负荷运行时,有易溶磷酸盐从炉水中析出,沉积在水冷壁管管壁上,结果炉水磷酸盐的总浓度降低
7、,在锅炉低负荷运行或停炉时,或者停运后再起动时,沉积在水冷壁管管壁上的磷酸盐又被炉水溶解下来,使它们在炉水中的浓度重新增高。当Na3PO4发生暂时消失现象时,在高热负荷的炉管管壁上会形成Na2.85H0.15PO4的固相易溶盐附着物,其析出过程的化学反应为:vNa3PO4 +0.15H2O Na2.85H0.15PO4 +0.15NaOH12v二、磷酸盐“暂时消失”现象的形成原因v1、与磷酸三钠的溶解特性有关v 磷酸三钠的溶解度随着温度的升高而增大,到117时溶解度最大,而后随着温度的升高而降低,尤其是当水温超过200以后,它的溶解度随着水温升高而急剧下降,在高温水中磷酸三钠的溶解度是很小的,
8、在300时,磷酸三钠的溶解度很小,当水冷壁管因热负荷或局部过热,使管内发生剧烈的沸腾汽化过程,管内近壁层炉水中磷酸三钠被浓缩到很高的浓度,在此区域很容易达到饱和浓度而产生沉积。v另外,磷酸三钠加药量过大也会引起此现象。13v2、与炉管的与炉管的热负荷不均匀有关荷不均匀有关v水冷壁管局部管子热负荷很高,炉膛内燃烧工况不均匀,管内发生剧烈沸腾,近管壁炉水高度浓缩,导致磷酸盐析出并附着在管壁上,特别是当发生不正常的沸腾工况(膜态沸腾)时,水冷壁管由近壁处产生的汽泡过多,汽泡与汽泡很快合并成汽膜,由于汽膜传热不良,此时管壁温度会升得很高,使流近管壁的炉水能立即被完全蒸干,盐类就在管壁上析出。另外,当锅
9、炉管内流动工况不良,也会形成管子局部过热,从而引起炉水局部浓缩并使盐类从水中析出。v锅炉低负荷运行(或停炉)时,水冷壁管热负荷降低,管内近壁层沸腾过程减弱,炉水流动冲刷使管壁及时得到冷却,原来析出并附着的易溶磷酸盐又重新溶解于炉水中。14三、磷酸盐“暂时消失”现象的危害v在炉管上形成的磷酸盐附着物,其危害性与水垢相似,主要有:v1、能与炉管上的其他沉积物如金属腐蚀产物、硅化合物等发生反应,变成难溶的水垢。v2、因其传热不良,在某些情况下也可能直接导致炉管金属严重超温,以至烧坏。v3、能引起沉积物下的金属腐蚀。15v 四、为了减少磷酸盐“暂时消失”现象的危 害,应采取措施:v1、为了减少磷酸盐在
10、炉管的沉积,在只有加强对炉水的监督,加强锅炉排污,保证炉水pH值合格,尽量减少磷酸三钠的加入量。v2、锅炉运行应注意调节风、煤粉的流量,使锅炉四角分配均匀,从而使热负荷均匀稳定,尽量不产生热负荷偏离现象。可以考虑加装燃烧系统在线监测装置,保证燃烧稳定而不偏离。v3、利用停炉机会对锅炉进行检查,检查燃烧中心有否偏离?检查炉膛是否结焦?检查水冷壁管管外壁情况,有无局部过热现象?若发现异常则应及时作出相应处理,消除设备缺陷。v4、在停炉时加强对保养炉水的监督,增加分析炉水PO43-和SiO2,并定期对水冷壁管进行冲洗,冲洗水排入地沟。v只要锅炉燃烧工况分布均匀,加药量控制适当,磷酸盐“暂时消失”现象
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