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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 1 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 2 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。 3 (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。 4 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。 5 (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。 6 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。7 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。 8 (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7080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。 9 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35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8001000r/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。 10 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3035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0.51/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410h,高压汽轮机1015h(包括降 温和升温时间)。 11 (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。 12 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200300mm。 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0.51min,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。 13 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 14 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GB121451999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 15 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 16 (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。 17 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。 18 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。 19 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
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