搜索
电厂化学及水处理华北电力大学能源与动力工程学院刘忠培训讲座2第7章水、汽化学监督与锅炉清洗•1蒸汽流程中盐类的沉积•2水、汽质量标准•3锅炉的化学清洗3•饱和蒸汽所含盐类，有的会沉积在过热器内，有的会被带往汽轮机，在汽轮机内沉积。•对于中、低压锅炉，饱和蒸汽中的钠盐主要沉积在过热器内，硅化合物主要沉积在汽轮机内，形成不溶于水的SiO2沉积物。•对于高压、超高压锅炉，饱和蒸汽中的各种盐类，除Na2SO4能部分沉积在过热器以外，都沉积在汽轮机中。•对于亚临界压力锅炉，无论是饱和蒸汽所含有的盐类还是减温水带入的盐类，都会被过热蒸汽溶解带往汽轮机，并沉积在汽轮机中，影响汽轮机的安全运行。4（1）过热器盐类的沉积盐类沉积形成的原因•从汽包引出的饱和蒸汽携带的盐类有两种状态：一种呈蒸汽溶液状态，如硅酸；另一种呈液体溶液状态，即含钠盐的小水滴。•当饱和蒸汽被加热成过热蒸汽时，小水滴会发生两种过程–1)蒸发、浓缩直至被蒸干，水滴中的某些盐类结晶析出。–2)过热蒸汽比饱和蒸汽有更大的溶解能力，小水滴中某些盐类会溶解在过热蒸汽中，使蒸汽中溶解物的含量增加。•饱和蒸汽带出的各种盐类，在过热器中有以下两种情况–饱和蒸汽携带的某种盐类量大于该盐类量在过热蒸汽中的溶解度时，该盐类就会沉积在过热器中(有的小水滴在汽流中被蒸干，盐类呈固体微粒被带往汽轮机)，称为过热器积盐；–饱和蒸汽携带的盐类量小于该盐类量在过热蒸汽中的溶解度时，该盐类就会全部溶解于过热蒸汽而带往汽轮机。5盐类的沉积情况•汽包锅炉过热器中盐类沉积情况有三种：–中、低压锅炉的过热器中，沉积的盐类主要是Na2SO4、Na3PO4、NaCO3和NaCl。–高压锅炉的过热器中，沉积的盐类是Na2SO4。–超高压和亚临界压力锅炉的过热器中，盐类沉积量较少。因此类锅炉的过热蒸汽溶解盐类的能力很大，饱和蒸汽携带的盐类大都转入过热蒸汽中带往汽轮机。•在各种压力的汽包锅炉的过热器中，还可能沉积氧化铁，这些氧化铁是过热器本身的腐蚀产物。由于铁的氧化物在过热蒸汽中溶解度很小，绝大部分铁的氧化物沉积在过热器内，极少部分以固态微粒形态被过热蒸汽带往汽轮机中。6（2）汽轮机内盐类的沉积•带有各种杂质的过热蒸汽进入汽轮机作功时，随压力和温度降低，蒸汽中的钠化合物和SiO2溶解度下降，当其中某种盐类的溶解度下降到低于它在蒸汽中的含量时，该盐类就以固态形式析出，沉积在汽轮机的蒸汽通流部位。•蒸汽中微小NaOH液滴及一些固态微粒，也可能粘附在汽轮机的蒸汽通流部位，形成沉积物。7•盐类在汽轮机中沉积的基本规律：•过热蒸汽中的第三类钠化合物，如Na2SO4、Na3PO4、NaSiO3，蒸汽压力稍有下降，它们在蒸汽中的含量就高于溶解度，最先析出，主要沉积在汽轮机的高压级内。•第二类钠化合物，如NaCl和NaOH，它们在蒸汽中溶解度较大些，主要沉积在中压级，沉积的NaOH还会与蒸汽通流部位的金属表面氧化铁反应，生成难溶的NaFeO2，也会与蒸汽中CO2反应，生成Na2CO3。•第一类硅酸在低压级内沉积，形成不溶于水、质地坚硬的不同形态的SiO2。因为温度较高时结晶较快，所以最初析出为晶体，温度较低时结晶缓慢，而蒸汽压力和温度迅速下降，SiO2在蒸汽中的溶解度迅速下降，在低温区域，SiO2来不及结晶就析出，所以易为非晶体状态。8•汽轮机的不同级中，生成沉积物的情况各不相同，除第一级和最后几级积盐量极少外，低压级内的积盐量总是比高压级多。•在汽轮机同一级中，部位不同，盐类沉积物的分布也不均匀。一般在叶轮上叶片的边缘、复环的内表面、叶轮孔、叶轮与隔板的背面等处积盐较多。•在汽轮机的最后几级中，蒸汽已带有湿分，杂质转入湿分中，所以这里一般没有沉积物。•在供热机组中，抽汽带走了部分杂质，汽轮机内的积盐就较少。•经常启停或负荷变化较大的机组，汽轮机工作在湿蒸汽区的级数增多，湿蒸汽对汽轮机具有清洗作用，汽轮机内沉积物也较少。9（3）过热器和汽轮机内盐类沉积物的清除汽包锅炉过热器的水洗•汽包锅炉运行中，不能保证过热器内没有沉积物。为防止沉积物过多，危害过热器的安全运行，在锅炉停运或检修时，可用水洗的办法来清除过热器内易溶于水的钠盐。•过热器水洗一般用水温不低于70~80℃的凝结水进行，这样可提高冲洗效果和减少水耗。如无凝结水时，也可用除盐水或给水(含盐量不超过100~150mg/L)来冲洗。•过热器水洗可针对整个过热器管簇，称为公共式冲洗。对于低压小容量锅炉，过热器水洗可单独针对每根过热器管，称为单元式冲洗。10汽轮机内盐类沉积物的消除•沉积在汽轮机内的易溶盐，可用湿蒸汽清除。不溶于水的沉积物可在大修时，用喷砂的方法清除转子和隔板上的沉积物。对结有SiO2的中压汽轮机，将转子吊出后放入3％~5％的NaOH溶液中，通入蒸汽煮，煮后用水冲洗干净。•湿蒸汽清洗汽轮机内积盐的方法如下：•空载运行清洗–空载运行清洗时，先将转速降至800~1000r/min，并尽可能地降低汽轮机进口蒸汽压力，然后逐渐喷人凝结水直至汽温降至饱和蒸汽温度，此条件可起到清洗作用。–汽温降低速度不超过1.5℃/min。清洗时，监测凝结水的含钠量，当其含钠量与喷入凝结水相同时，易溶盐类己清洗干净。此后，逐渐升高蒸汽温度，升温速度不超过2℃/min，直至汽轮机恢复正常运行。11•带负荷清洗–带负荷清洗时，先将汽轮机负荷下降，冲动式汽轮机降至额定量的30％~35％以下，反动式汽轮机降至额定量的50％~55％，以防清洗时产生较大的轴向推力而使推力轴承过负荷。–向送往汽轮机的蒸汽中喷人凝结水，使最前列一级内的蒸汽湿度为2％，湿度不能太大，以防推力轴承过负荷。–喷水速度控制在进口蒸汽温度下降0.5~1℃/min，汽温不能下降太快，否则会使转子冷却不均匀、使汽轮机通流部分的部件产生过大的热应力，引起转子和叶轮发生弯曲变形–降低汽温过程中应监视推力轴承油温，若出口油温比进口高20℃，则不再降低蒸汽温度，以免推力轴承过负荷。–清洗时监测凝结水的含钠量，当凝结水含钠量与喷入的凝结水相同时，易溶盐类已清除干净。–此后逐渐减少喷入水量，使蒸汽升温，升温速度不超过1.5℃/min，直至汽轮机恢复正常运行。–清洗时间：中压汽轮机4~10h，高压汽轮机10~15h(包括降温和升温时间)。12（4）获得清洁蒸汽的方法减少进入锅炉水中的杂质•锅炉水中杂质来源于给水，减少进入锅炉水中的杂质方法：•1)降低热力系统的汽水损失，减少补水量。•2)采用完善、优良的水处理工艺，提高运行水平，降低补给水中杂质含量。•3)防止凝汽器泄漏，以免冷却水漏人凝结水中，污染凝结水•4)加强给水和凝结水系统的防腐措施，减少给水中的金属腐蚀产物。•5)采用凝结水除盐处理，除去汽轮机凝结水中的各种杂质。•新安装锅炉在启动前应进行化学清洗，除去制造、贮运和安装过程中的腐蚀产物、氧化皮、焊渣等杂质，减少启动后锅炉水中各种杂质(如含硅量)的含量，使蒸汽汽质较快合格。13锅炉的排污•为使锅炉水中的含盐量或含硅量在极限允许值以下和排除锅炉水中的水渣，在锅炉运行中，需经常排放部分锅炉水，并补入相同量的补给水，这称为锅炉排污。•锅炉排污方式有连续排污(也叫表面排污)和定期排污两种。•连续排污即连续地从汽包含盐量高的部位排放部分锅炉水，同时排掉锅炉水中细微的或悬浮的水渣。•排污装置应沿汽包长度均匀排水，排污管装在汽包正常水位下200~300mm。•定期排污是定期从锅炉水循环的最低点(水冷壁下联箱处)排放部分锅炉水，主要是排除水渣，因大部分水渣沉积在水循环系统的下部。•排放速度要快，时间应很短，一般不超过0.5~1min，否则要影响锅炉运行的安全。每次徘放的水量约为蒸发量的0.1％~0.5％；中低压锅炉的水质较差，每次排放水量约为1％或更多些。排污时间的间隔可根据水质而定。•定期排污可作为迅速降低含盐量的措施，以弥补连续排污的不足；汽包水位过高，用其能迅速降低水位。•新安装锅炉或旧锅炉在启动期间，需加强定期排污，以排除锅炉水中的水渣和铁锈。14第7章水、汽化学监督与锅炉清洗•1蒸汽流程中盐类的沉积•2水、汽质量标准•3锅炉的化学清洗15•水汽质量标准是火电厂化学监督的重要依据，也是保证发电设备安全经济运行的重要手段。•质量标准有国家标准、行业标准和企业标准三种。前两种是企业必须遵守的最低限值。第三种是制造商规定的厂标，有些指标比国标、行标更严格，还有一些指标需要通过调整试验确定。•为防止锅炉及热力系统的结垢、腐蚀和积盐，水汽质量应达一定的标准。一般是通过仪表和化学分析法测定水汽质量是否符合标准。•各种水汽质量标准，在国标GB12145—1999《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》中作了规定。主要包括–蒸汽质量标准–锅炉给水质量标准–汽轮机凝结水质量标准–锅炉水质量标准–补给水质量标准–减温水质量标准–疏水和生产返回水质量标准–热网补充水质量标准16第7章水、汽化学监督与锅炉清洗•1蒸汽流程中盐类的沉积•2水、汽质量标准•3锅炉的化学清洗17（1）锅炉化学清洗的必要性•锅炉的化学清洗就是用溶有化学药品的水溶液，清除锅炉炉管内表面的水垢、腐蚀产物及其它污垢，使设备金属表面清洁，并处于钝化状态。•锅炉化学清洗应根据锅炉的参数、结构特点和水汽系统的脏污程度来确定。18新建锅炉化学清洗的必要性•新建锅炉在启动前应进行化学清洗，除去设备在制造过程中形成的氧化皮、贮运和安装过程中的腐蚀产物、焊渣、出厂涂覆的防腐剂，同时除去在制造和安装中进入和残留在设备内的杂质，如砂子、水泥、保温材料和焊渣等。若不进行化学清洗，水汽系统内的各种杂质和附着物在锅炉投运后会产生以下危害：–锅炉启动时，汽水品质，特别是含硅量不易合格。影响锅炉启动时间。–影响管壁传热，易造成炉管过热，加速炉管腐蚀。–促进锅炉在运行中发生沉积物下的腐蚀，致使炉管变薄、穿孔而引起爆管。–腐蚀产物脱落还可能堵塞炉管，破坏正常的水汽循环。•一般新建直流锅炉和9.8MPa以上汽包锅炉，在投运前应进行酸洗。9.8MPa以下的汽包锅炉，可根据腐蚀情况进行酸洗，如不酸洗，也要进行碱煮。19运行锅炉化学清洗的必要性•锅炉投运后，虽有完善的补给水生产工艺和合理的锅内水工况，但仍不可避免地会有杂质进入给水系统，并在受热面上形成沉积，影响传热和水汽流动特性，加速腐蚀和炉管的损坏，恶化蒸汽质量。•因此，锅炉运行一段时间后，必须要进行化学清洗。20化学清洗的范围•化学清洗的范围应根据锅炉的类型、参数，新建和运行锅炉的不同点而有所差别。•一般新建锅炉水汽系统各部分比较脏，化学清洗范围较广•高压及其以下汽包锅炉化学清洗范围包括省煤器、水冷壁和汽包等；超高压及其以上汽包锅炉，除锅炉本体系统外，还应考虑清洗过热器、凝结水管道和给水管道。•新建直流锅炉化学清洗范围，一般包括锅炉全部水汽系统和炉前系统，对于过热器，化学清洗只延伸到低温对流过热器以前为止。•一般情况下，过热器具有中间再热机组的再热器用蒸汽吹洗。•凝汽器和高加、低加的汽侧及各种疏水管道，用蒸汽吹洗或水冲洗，不进行化学清洗。•运行锅炉，无论汽包锅炉还是直流锅炉，一般只清洗锅炉本体的水系统。21（2）锅炉化学清洗的药品•化学清洗所用药品有：清洗剂、缓蚀剂和添加剂。清洗剂•清洗剂是用来清除金属表面沉积物的化学药品。常用的清洗剂有盐酸、氢氟酸、柠檬酸和乙二胺四乙酸(EDTA)。1)盐酸•盐酸是一种常用的清洗剂。它对沉积物主要起溶解作用，如与水中钙镁水垢的反应如下：CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2Mg(OH)2·MgCO3+4HCl═2MgCl2+3H2O+CO2↑22•对于铁的氧化物的溶解反应如下：FeO+2HCl═FeCl2+H2OFe2O3+6HCl═2FeCl3+3H2O•当盐酸与铁的氧化物作用时，特别是与金属基体处的FeO反应，能减弱氧化皮与金属的结合力，而从金属表面剥离下来。除上述主要反应外，盐酸与沉积物下金属铁反应产生H2，H2逸出时将铁的氧化物、水垢从金属表面剥离下来，与清洗液一起排走。•盐酸不能用于清洗奥氏体钢制造的锅炉部件，