超超临界机组运行技术研究李志刚.pptx

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1、TPRI超临界和超超临界的定义超临界和超超临界的定义n n超临界发电机组的压力一般在24Mpa，过热蒸汽温度一般在530570 。n nUSC机组的压力达到3035MPa，蒸汽温度达到593650 或者更高参数n n任何新汽或再热汽温度超过566。第1页/共147页TPRI超（超）临界机组关键技术超（超）临界机组关键技术 n n超临界火电技术已经历几十年的发展，多个先进国家的运行经验证明，解决好材料和化学二个专业方面的问题，是保证超（超）临界机组设计和运行成功的关键。第2页/共147页TPRI超（超）临界机组化学控制超（超）临界机组化学控制水的特性第3页/共147页TPRI水的理论临界状态水的

2、理论临界状态n n随着压力的提高，水的饱和温度相应随之提高，汽化潜随着压力的提高，水的饱和温度相应随之提高，汽化潜热减小，水和汽的密度差也随之减小。当压力提高到热减小，水和汽的密度差也随之减小。当压力提高到22MPa22MPa时，汽化潜热为零，汽和水的密度差也等于零，时，汽化潜热为零，汽和水的密度差也等于零，该压力称之为临界压力，水在该压力下加热到该压力称之为临界压力，水在该压力下加热到374.15374.15时，即全部汽化成蒸汽，该温度称之为临界温度时，即全部汽化成蒸汽，该温度称之为临界温度(即相即相变点变点)。n n水的理论临界状态为：压力水的理论临界状态为：压力22.115MPa22.1

3、15MPa、温度、温度374.15374.15和密度和密度0.32g/cm0.32g/cm3 3。当水的状态到达这一临界点后，水。当水的状态到达这一临界点后，水汽共为一体，不再有汽水两相共存区，二者参数也不再汽共为一体，不再有汽水两相共存区，二者参数也不再有任何差别。有任何差别。第4页/共147页TPRI第5页/共147页TPRI第6页/共147页TPRI超临界压力工质状态超临界压力工质状态n n超临界压力与临界压力时情况相同，当水被加热到相应压力下的相变点温度时，即全部汽化。因此，超临界压力下水变成蒸汽不再存在汽水两相区。由此可知，超临界压力直流锅炉中，由水变成过热蒸汽经历了两个阶段，即加热

4、和过热，而工质状态由未饱和的水变为干饱和蒸汽，后变为过热蒸汽。第7页/共147页TPRI水的物理性质变化水的物理性质变化n n通常条件下，水是极性溶剂，可以溶解包括盐类在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物则微溶或不溶。n n超临界参数下，水汽流体粘度、比热、导热系数和比容等参数发生了显著变化，超临界水同时具有极性与非极性溶剂的溶解性能。第8页/共147页TPRI汽水密度汽水密度n n超临界水的密度随温度和压力在气体和液体之间变化。n n温度一定时，超临界水的密度随压力增加变大n n压力一定时，超临界水的密度随温度增加减小第9页/共147页TPRI汽水其他性质与密度的关系汽水其他性质与密度的

5、关系n n超临界水的黏度随密度增加有变大的趋势n n超临界水的介电常数随密度增加有变大的趋势n n超临界水的离子积随密度增加有变大的趋势n n超临界水的扩散系数随密度增加有减小的趋势第10页/共147页TPRI汽水其他性质与温度的关系汽水其他性质与温度的关系n n超临界水的黏度在高密度时随温度增加下降，在低密度时随温度增加上升n n超临界水的介电常数随温度增加下降到10左右n n超临界水的离子积随温度和压力的增加而变大第11页/共147页TPRI比容比容n n当压力达到临界压力时，水和蒸汽的比容相等，临界比容为0.00317m3kg。在临界压力以下时，水一旦达到饱和温度，蒸发时工质的比容以垂直

6、线方式急剧上升。而在临界和超临界压力时，虽然没有像临界压力以下的蒸发现象，但在相变点附近，工质的比容还是增加得相当快，也即密度显著减小。第12页/共147页TPRI大比热特性大比热特性n n在相变点附近温度稍有变化时，不同超临界压力对应的比热变化很大，且都有一个最大比热区，不过随着压力的提高在最大比热区比热的变化稍有减缓。超临界压力水的比热随温度的提高而增加，而蒸汽的比热随温度的提高而减小。第13页/共147页TPRI粘度、粘度、比热、比热、导热导热系数系数比容比容显著显著变化变化 第14页/共147页TPRI超临界压力下的传热特性 n n在亚临界压力下，水达到饱和温度时，开始蒸发，工质的比容

7、和焓值迅速增加。在超临界压力时，达到相变点，工质比容和焓值仍有迅速增加的现象，但随压力的增加，其增加幅度逐渐减小。另外到达相变点，工质的动力粘度，导热系数和密度均有显著下降第15页/共147页TPRI热焓热焓n n从温度0作为计算基准点，使工质达到规定的热力状态参数(p、t、x时)，总共吸收的热量叫做热焓(简称焓)。n n对于超临界压力，焓是压力和温度的函数：临界压力和超临界压力在相变点附近，同样当温度稍有变化时，焓值变化很大，但是超过一定压力以后，焓值变化减缓。第16页/共147页TPRI超临界压力水蒸气的其它特性超临界压力水蒸气的其它特性 n n超临界压力水蒸气在相变点附近除了工质的超临界

8、压力水蒸气在相变点附近除了工质的比容、比热、焓有明显变化之外，工质的动比容、比热、焓有明显变化之外，工质的动力粘度力粘度、导热系数、导热系数 均有显著的降低，而普均有显著的降低，而普朗特数朗特数PrPr明显增大。明显增大。n n超临界水普朗特数随着温度不断升高明显变超临界水普朗特数随着温度不断升高明显变化（流体的比容、粘度的乘积与导热系数之化（流体的比容、粘度的乘积与导热系数之比称为普朗特数比称为普朗特数 ）随着温度不断升高，动力）随着温度不断升高，动力粘度粘度 和导热系数和导热系数 先是下降，而后略有上升，先是下降，而后略有上升，而当普朗特数而当普朗特数PrPr达到最大值后，随着温度升达到最

9、大值后，随着温度升高而降低，高而降低，第17页/共147页TPRI超临界条件下的类膜态沸腾超临界条件下的类膜态沸腾n n在超临界参数下，水汽工质在管子内壁面附近的流体粘度、比热、导热系数和比容等参数发生了显著变化，可能导致水冷壁管内发生传热恶化，由于这种传热恶化现象类似于亚临界压力时的膜态沸腾，因而就称之类膜态沸腾。其壁温飞升值，决定于热负荷和管内质量流速的大小。第18页/共147页TPRI超临界条件下的汽水分层流动和盐类等杂超临界条件下的汽水分层流动和盐类等杂质的浓缩质的浓缩n在超临界压力下的水平管也会出现类似亚临界压力下的汽水分层流动，引起上下壁温差，发生传热恶化时，管子上部和底部的上下壁

10、温差可达100。n在管子热负荷较高时也可能导致传热恶化，同时由于盐类等杂质的浓缩，受热面结垢，进一步加剧传热恶化。第19页/共147页TPRI防止传热恶化、降低管壁温度的措施防止传热恶化、降低管壁温度的措施n n控制适当的热负荷并维持较高的重量流速；使工质的大比热区避开受热最强的燃烧器区域是超临界锅炉机组设计和运行的关键,n n防止传热恶化、降低管壁温度的措施，主要有采用内螺纹管和提高工质质量流速，尽量降低腐蚀产物和盐类的在受热面的沉积速率。第20页/共147页TPRI盐类的溶解和沉积盐类的溶解和沉积n n盐类在蒸汽中的溶解度，是随着蒸汽的密度盐类在蒸汽中的溶解度，是随着蒸汽的密度的升高而增加

11、的。的升高而增加的。n n在超临界条件下，蒸汽已具有和水一样的特在超临界条件下，蒸汽已具有和水一样的特性，盐类在蒸汽中的溶解度已很高。在性，盐类在蒸汽中的溶解度已很高。在SCSC和和USCUSC条件下，由于压力温度进一步提高，盐条件下，由于压力温度进一步提高，盐类在蒸汽中的溶解度得到进一步的升高。因类在蒸汽中的溶解度得到进一步的升高。因此，若水中含盐量较高，在蒸汽中的盐类，此，若水中含盐量较高，在蒸汽中的盐类，可以达到较高的浓度，这些溶解在蒸汽中的可以达到较高的浓度，这些溶解在蒸汽中的盐类，在汽轮机和再热器中，由于蒸汽的降盐类，在汽轮机和再热器中，由于蒸汽的降压，降温和膨胀的作用，又会由于溶解

12、度降压，降温和膨胀的作用，又会由于溶解度降低而变成沉淀或浓液，对金属产生危害。低而变成沉淀或浓液，对金属产生危害。第21页/共147页TPRI在典型汽机蒸汽条件下杂质在过热蒸汽的溶解度在典型汽机蒸汽条件下杂质在过热蒸汽的溶解度在典型汽机蒸汽条件下杂质在过热蒸汽的溶解度在典型汽机蒸汽条件下杂质在过热蒸汽的溶解度 第22页/共147页TPRI氢氧氢氧氢氧氢氧化钠化钠化钠化钠平衡平衡平衡平衡溶解溶解溶解溶解度和度和度和度和汽机汽机汽机汽机蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽条件条件条件条件 第23页/共147页TPRI腐蚀产物的沉积问题腐蚀产物的沉积问题n nUSC锅炉的温度比超临界锅炉的要高。在“蒸发段”沉积的，主要

13、并非是盐类，主要的是从给水带入的腐蚀产物氧化铁。它是影响现代高参数锅炉安全运行最主要的杂质。第24页/共147页TPRI波纹状四氧化三铁波纹状四氧化三铁n腐蚀产物四氧化三铁进入锅炉受热面沉积后还会形成波纹状垢。n在亚临界和超临界锅炉水冷壁中的条件下在铁上面形成的氧化膜，可以生成一定的厚度和某种形态厚度和形态，对管壁金属温度和压力降产生显著影响。第25页/共147页TPRI锅锅炉炉热热侧侧四四氧氧化化三三铁铁层层波波纹纹外外表表面面扫扫描描电电子子显显微微照照片片第26页/共147页TPRI波纹状四氧化三铁的效应波纹状四氧化三铁的效应n n虽然紧密的内层和多孔的外层都能提供对穿虽然紧密的内层和多

14、孔的外层都能提供对穿过管壁热流密度的阻力，但是由于多孔结构过管壁热流密度的阻力，但是由于多孔结构导致其热导率降低，因此多孔氧化物外层会导致其热导率降低，因此多孔氧化物外层会产生较大问题，这一层能够生长到相当于内产生较大问题，这一层能够生长到相当于内层几倍的厚度。此外，由于外层粗糙的粒状层几倍的厚度。此外，由于外层粗糙的粒状结构及其外表面上大波纹形状，外层会扰乱结构及其外表面上大波纹形状，外层会扰乱流体流动，最终导致压力降沿管子增大。流体流动，最终导致压力降沿管子增大。第27页/共147页TPRI波纹状四氧化三铁的效应波纹状四氧化三铁的效应n n在紧密内层上增加一层多孔的四氧化三铁外层（假设为2

15、5 m厚）可使管子温度显著增大。紧密的四氧化三铁内层本身也可使管子外表面温度增大0.16/m，而多孔外层的影响要大3.5倍左右，约为0.55/m 第28页/共147页TPRI波纹状四氧化三铁的效应波纹状四氧化三铁的效应n n由于四氧化三铁外层中明显存在波纹，不仅影响四氧化三铁厚度均匀的假设，而且会影响流体侧薄膜系数 n n在开始时，波纹状四氧化三铁导致管子温度减少，可能是因流体侧薄膜系数增加引起。厚度进一步增大使得管子温度以与非波纹状多孔层相同的速度增大。第29页/共147页TPRI沉积铁的来源沉积铁的来源n n这种沉积的铁来源于：a)局部生成的铁氧化层溶解在介质流体的同时立刻再沉积 b）锅炉

16、回路中其他地方的腐蚀产物在流体中迁移并在条件适合时沉积。n n如果外层厚度明显大于内层厚度，增加的铁如果外层厚度明显大于内层厚度，增加的铁来源于水回路的其他地方。来源于水回路的其他地方。第30页/共147页TPRI如何解决氧化铁沉积的问题如何解决氧化铁沉积的问题n n由于多孔的四氧化三铁外层通过来自流体中铁沉由于多孔的四氧化三铁外层通过来自流体中铁沉积在（内层）氧化皮表面上的方式生长，因此采积在（内层）氧化皮表面上的方式生长，因此采取措施最大限度地减小能够沉积在表面上的铁的取措施最大限度地减小能够沉积在表面上的铁的来源，能够最大限度地减小此外层的生长。来源，能够最大限度地减小此外层的生长。n

17、n因此凡是能够减小热力系统回路中其他地方铁的因此凡是能够减小热力系统回路中其他地方铁的溶解量的将是非常有益的。溶解量的将是非常有益的。n n德国大部分直流锅炉只有德国大部分直流锅炉只有4%4%多孔四氧化三铁外多孔四氧化三铁外层来源于迁移的腐蚀产物，这显然是使用给水加层来源于迁移的腐蚀产物，这显然是使用给水加氧处理结果。氧处理结果。第31页/共147页TPRI渣渣/灰层的效应灰层的效应n n渣（零厚度内层）沉积到6.35和12.70 mm深度的影响是，向火侧最高温度分别急剧降低到432和410。另外当四氧化三铁内层厚度为25m时，管子温度随外层多孔四氧化三铁厚度增大而增速，对于渣层厚度6.35

18、mm约为0.44/m对于渣层厚度12.70 mm为0.26/m。说明了渣层厚度从12.7减小到6.35 mm或完全去除渣后温度瞬变的可能幅度。这些结果还表明，这些温度瞬变幅度随四氧化三铁内层厚度的增加而增加。第32页/共147页TPRI小结小结n nSC机组要防止水冷壁管内发生类膜态沸腾，水中的盐类等杂质在受热面浓缩。n nUSC机组要防止蒸汽中的盐类沉淀或浓缩，蒸汽中的盐类沉淀或浓缩，对金属产生危害。对金属产生危害。n n防止给水带入的腐蚀产物带入锅炉。第33页/共147页TPRI超（超）临界机组化学控制超（超）临界机组化学控制凝结水精处理凝结水精处理第34页/共147页TPRI超超(超超)

19、临界机组存在问题临界机组存在问题n n丹麦曾在运行的超超临界机组的水冷壁蒸发段上部、再热器、汽轮机叶片以及高压加热器的汽侧处发现有沉积物，沉积物的主要成分为钠盐，阴离子为硫酸根。这与硫酸钠盐的汽液分配系数有关。硫酸钠盐的挥发性较小，随蒸汽带入硫酸盐极易随温度的降低而析出，沉积在再热器和下游的热力设备器壁表面。第35页/共147页TPRI对对蒸汽中的蒸汽中的Na含量含量的要求的要求n nNaNa2 2SOSO4 4 和和NaOHNaOH二种盐类溶解在蒸汽中后，二种盐类溶解在蒸汽中后，会对过热器、再热器及汽轮机产生影响。当会对过热器、再热器及汽轮机产生影响。当蒸汽中钠含量超过蒸汽中钠含量超过1 1

20、 g/kg g/kg 时，时，NaNa2 2SOSO4 4会在会在第一再热器工作压力高于第一再热器工作压力高于7.0 MPa7.0 MPa时产生沉淀，时产生沉淀，并随后在含钠量并随后在含钠量0.1 0.1 g/kgg/kg的条件下，在压力的条件下，在压力低于低于7.0 MPa7.0 MPa的汽轮机中产生沉积。当再热器的汽轮机中产生沉积。当再热器存在干状态的存在干状态的NaNa2 2SOSO4 4时，锅炉停用时就会引时，锅炉停用时就会引起再热器的停用腐蚀。而起再热器的停用腐蚀。而NaOHNaOH会在会在USCUSC锅炉锅炉的运行时，在二级再热器中形成浓缩液，对的运行时，在二级再热器中形成浓缩液，

21、对奥氏体钢产生腐蚀。因此必需控制蒸汽中的奥氏体钢产生腐蚀。因此必需控制蒸汽中的NaNa含量小于含量小于1 1 g/kg g/kg 才行。才行。第36页/共147页TPRI凝结水精处理技术凝结水精处理技术n n凝结水精处理必要性的研究凝结水精处理必要性的研究n n对凝结水精处理的出水水质的要求对凝结水精处理的出水水质的要求n n凝结水精处理过滤系统的设置凝结水精处理过滤系统的设置n n离子交换设备的类型离子交换设备的类型n n凝结水精处理系统深度除盐与过滤系统的匹凝结水精处理系统深度除盐与过滤系统的匹配配n n超（超）临界机组凝结水精处理系统的选择超（超）临界机组凝结水精处理系统的选择n n树脂

22、再生技术树脂再生技术第37页/共147页TPRI凝结水精处理必要性的研究凝结水精处理必要性的研究n n在机组启动过程中，能大大缩短水汽质量达在机组启动过程中，能大大缩短水汽质量达到合格的时间；到合格的时间；n n通过凝结水精处理后，给水中铁和铜的迁移通过凝结水精处理后，给水中铁和铜的迁移速率能分别降低速率能分别降低3050%3050%和和75 90%75 90%。n n在运行中，能大大提高锅炉给水的质量，减在运行中，能大大提高锅炉给水的质量，减少带入锅炉的盐类和腐蚀产物，提高蒸汽品少带入锅炉的盐类和腐蚀产物，提高蒸汽品质；质；n n在凝汽器泄漏时，能获得处理故障的时间；在凝汽器泄漏时，能获得处

23、理故障的时间；在凝汽器严重泄漏时，能按停机程序，正常在凝汽器严重泄漏时，能按停机程序，正常停机停机第38页/共147页TPRI凝结水精处理过滤系统的设置凝结水精处理过滤系统的设置n n前置过滤的配置重点应考虑机组在启动阶段去除固体腐蚀产物、杂质和长期运行后氧化皮颗粒。n n前置过滤系统对颗粒状腐蚀产物的去除率应该在80%以上。前置过滤装置可以选用的设备有管式过滤器、阳树脂床和树脂粉末过滤器。第39页/共147页TPRI凝结水精处理过滤系统的设置凝结水精处理过滤系统的设置管式过滤器管式过滤器 n n过滤器配备缠绕(或烧结)聚丙烯纤维（或棉线）的不锈钢或聚丙烯内芯，有5和10规格。从经济和安全角度

24、考虑，设计部门都推荐使用管式过滤器，因为它使用方便，可以自动反洗（棉管过滤器的滤元可定期更换）。资料认为，除铁效果均可达到80%以上。第40页/共147页TPRI凝结水精处理过滤系统的设置凝结水精处理过滤系统的设置树脂粉末过滤器树脂粉末过滤器 n n树脂粉末过滤器作为混床的前置过滤，可有效地除去水中氧化铁颗粒，对铁的去除率可高达8798%；对铜的去除率达8090%。虽然粉末树脂过滤器能除掉90%或更多的可滤物，但却存在树脂粉末漏出的问题。第41页/共147页TPRI凝结水精处理过滤系统的设置凝结水精处理过滤系统的设置凝结水精处理过滤系统的设置凝结水精处理过滤系统的设置前置阳树脂床前置阳树脂床前

25、置阳树脂床前置阳树脂床 n n前置阳树脂床在启动工况下前置阳树脂床在启动工况下90%90%的铁杂质能被阳床的铁杂质能被阳床除去。利用氢型阳树脂的启动运行应该有利于提高无除去。利用氢型阳树脂的启动运行应该有利于提高无定形腐蚀产物的去除效率。定形腐蚀产物的去除效率。n n可以除氨，减少了混床的除氨负担；减少了混床的再可以除氨，减少了混床的除氨负担；减少了混床的再生次数，延长了树脂的使用寿命；生次数，延长了树脂的使用寿命；n n阴树脂遭受腐蚀产物污染后，容易产生强碱基团的降阴树脂遭受腐蚀产物污染后，容易产生强碱基团的降解，使用前置阳离子交换器后，大部分腐蚀产物被阳解，使用前置阳离子交换器后，大部分腐

26、蚀产物被阳树脂层截留，而阳树脂比较容易复苏。树脂层截留，而阳树脂比较容易复苏。n n改善了混床的进水条件，保证了混床中阴树脂在微酸改善了混床的进水条件，保证了混床中阴树脂在微酸性或中性条件下工作，对性或中性条件下工作，对ClCl-、SOSO4 42-2-交换彻底，不仅交换彻底，不仅提高了阴树脂的交换容量，而且出水水质也会提高。提高了阴树脂的交换容量，而且出水水质也会提高。第42页/共147页TPRI 过滤器选择过滤器选择 n n对于超超临界机组而言，如果要考虑去除Na离子、非晶型腐蚀产物以及凝汽器泄漏引入的各种盐类杂质，应该采用阳床作为前置过滤，这除了有利于除去非晶型腐蚀产物以外，还可以大大提

27、高和改善后续离子交换设备的除去盐类杂质的能力，同时，也为后续离子交换设备的设置和选型提供了更高的灵活性。第43页/共147页TPRI离子交换设备的类型离子交换设备的类型n n凝结水处理系统主要包括前置过滤器混床、单一高速混床、单床串联系统、粉末树脂过滤器等四种型式 第44页/共147页TPRI树脂粉末过滤器 n n华能福州电厂二期工程，2350MW机组的凝结水精处理系统是美国GRAVER公司的POWDEX凝结水过滤除铁系统（简称“树脂粉末过滤器”），其功能主要是除铁氧化物等腐蚀产物，除盐作用很差，其离子全交换容量不到混床的1%。n n在凝汽器发生泄漏时，不能保证给水水质的要求。第45页/共14

28、7页TPRI树脂粉末过滤器2n n国外的经验指出，采用粉末树脂凝结水精处理系统的机组所发生的汽轮机腐蚀积盐问题较多，而采用深床精处理的机组上较少发生。因此一般不考虑在超超临界机组的凝结水精处理系统上配备粉末树脂过滤器作为前置过滤用。第46页/共147页TPRI高速混床高速混床n n目前国内多数电厂均采用不设前置过滤器的高速目前国内多数电厂均采用不设前置过滤器的高速混床，国外也称为裸混床。高速混床同时承担除混床，国外也称为裸混床。高速混床同时承担除盐和除铁的作用。盐和除铁的作用。n n混床除盐装置的去除效率：对铁可达混床除盐装置的去除效率：对铁可达60%60%85%85%；对铜达；对铜达75%7

29、5%93%93%；对镍达；对镍达70%70%90%90%。n n虽然单一高速混床系统具有节省投资和占地面积虽然单一高速混床系统具有节省投资和占地面积等优点，但树脂易受铁污染。遭受铁污染后的树等优点，但树脂易受铁污染。遭受铁污染后的树脂（尤其是阴树脂）密度增加，不利于混床内两脂（尤其是阴树脂）密度增加，不利于混床内两种树脂的分离种树脂的分离 。n n每次再生前，都要进行多次擦洗，将增加树脂的每次再生前，都要进行多次擦洗，将增加树脂的磨损和破碎；磨损和破碎；第47页/共147页TPRI高速混床高速混床2n n混床的凝结水含铁量较低的情况下，高速混床系统的过滤除铁率一般多在70%以下，而当凝结水含铁

30、量非常低时裸高速混床系统的过滤除铁率也较低，为60%左右。n n机组启动阶段凝结水含铁量变化较大，随着凝结水含铁量增加，裸高速混床系统的过滤除铁率也在增加。在凝结水含铁量非常高时的过滤除铁效果可达到98%以上，此时的裸高速混床系统出水的铁含量的绝对值很高，有时会超过50g/L，使点火水质不合格 第48页/共147页TPRI单床串联系统单床串联系统 n n单床串联工艺系统为：前置棉管过滤器阳床（浮床）阴床（浮床）二级阳床（顺流）。n n在阴床出水质量符合要求时，就旁路不通过后级的阳床，以免阳树脂释放的微量硫酸根进入热力系统。n n阳阴阳单床系统生产的水质的普通杂质含量范围大约为0.2g/L 1g

31、/L，这个极限值能满足许多火力发电厂的设计要求。第49页/共147页TPRI凝结水深度除盐与过滤系统的匹配凝结水深度除盐与过滤系统的匹配 n n将前置过滤的过滤性质与除盐系统的除盐性质相结合，可以最大限度地发挥两个设备的作用，得到最佳的凝结水精处理的效果。根据前置过滤器和离子交换器的搭配，主要有几种方式：机械过滤器混床、机械过滤器单床串联系统和前置阳床混床。第50页/共147页TPRI粉末树脂精处理装置均不适用于粉末树脂精处理装置均不适用于超（超）临界机组超（超）临界机组n n研究表明，来自粉末树脂精处理装置的树脂细末向给水系统的释放要大大高于深床装置。因此，无论从过滤技术的要求还是从除盐技术

32、的要求来看，粉末树脂精处理装置均不适用于超（超）临界机组。第51页/共147页TPRI前置过滤器混床系统前置过滤器混床系统 n n前置过滤器（棉管过滤器、电磁过滤器、前置氢离子交换器等）与混床组成的凝结水精处理系统对腐蚀产物和盐类杂质均有良好的去除能力。n n该系统的优点是固体杂质和盐类的去除率较高，尤其与单混床系统相比，在机组的启动阶段或投运初期，前级过滤在有效除去腐蚀产物的同时保护了除盐混床的树脂不受铁污染。因而增加了混床树脂的运行寿命。第52页/共147页TPRI前置阳床高速混床系统前置阳床高速混床系统n n采用前置阳床高速混床系统，混床的运行采用前置阳床高速混床系统，混床的运行周期均在

33、周期均在20203030天以上。由于阳离子交换器天以上。由于阳离子交换器的酸性出水，使混床单元的动力性能有所改的酸性出水，使混床单元的动力性能有所改善。大大减少了混床的善。大大减少了混床的“平衡泄漏平衡泄漏”和和 “动动力泄漏力泄漏”。n n在美国一座压水反应堆的经验中得到证实，在美国一座压水反应堆的经验中得到证实，前置阳床混床精处理的出水水质能连续达前置阳床混床精处理的出水水质能连续达到钠和氯化物小于到钠和氯化物小于5 ppt5 ppt、硫酸盐小于、硫酸盐小于10 ppt10 pptn n运行实践证明，该系统是防止混床因混脂不运行实践证明，该系统是防止混床因混脂不好造成出水中含有酸性物质，而

34、导致炉水好造成出水中含有酸性物质，而导致炉水pHpH值降低的有效措施。该系统的缺点是增加了值降低的有效措施。该系统的缺点是增加了设备、占地面积、投资和阳床的再生操作设备、占地面积、投资和阳床的再生操作 第53页/共147页TPRI机械过滤器单床串联系统机械过滤器单床串联系统n n和机械过滤器混床系统相比，该工艺具有和机械过滤器混床系统相比，该工艺具有下述优点：下述优点：n n树脂不需要分离、混合，再生操作简单；树脂不需要分离、混合，再生操作简单；n n再生剂用量少，运行费用低；再生剂用量少，运行费用低；n n出水水质好，尤其提高了对阳离子类杂质如出水水质好，尤其提高了对阳离子类杂质如NaNa离

35、子的去除率。离子的去除率。n n其采购和安装成本比简单混床装置要贵出许其采购和安装成本比简单混床装置要贵出许多多 第54页/共147页TPRI超（超）临界机组凝结水的特点超（超）临界机组凝结水的特点n n为了最大限度地抑制炉前系统的腐蚀和受热面腐蚀产物的沉积量，超超临界机组锅炉给水处理采用加氧处理工艺。在给水加氧处理的条件下，热力系统的腐蚀产物有细小的-Fe2O3颗粒、非晶型铁氧化物和氧化皮颗粒，包括其它的金属氧化物，比如镍和铜的氧化物；热力系统还有残存的微量盐类杂质和通过凝汽器和其他系统漏入的盐类离子等。第55页/共147页TPRI超（超）临界机组凝结水超（超）临界机组凝结水精处理系统的选择

36、精处理系统的选择 n n研究表明，赤铁矿颗粒和树脂颗粒之间的动电学相互作用影响着过滤过程。腐蚀产物颗粒的表面电荷在低pH值到中性的溶液中通常是正的，在高pH值溶液中则是负的；中性凝结水中的腐蚀产物被吸引到阳树脂上，而碱性凝结水中的腐蚀产物则被吸引到阴树脂上。由全发挥处理（AVT）产生的磁铁矿被吸引到阳树脂上，而水合氧化铁则跨接在阳树脂和阴树脂二者之上。第56页/共147页TPRI超（超）临界机组凝结水超（超）临界机组凝结水精处理系统的选择精处理系统的选择2n n超超临界机组在启动时锅炉给水采用全发挥超超临界机组在启动时锅炉给水采用全发挥处理（处理（AVTAVT）方式，正常运行后，锅炉给水）方式

37、，正常运行后，锅炉给水采用加氧处理，给水的采用加氧处理，给水的pHpH一般控制在一般控制在8.08.08.58.5。n n因此，前置过滤的配置重点除了应考虑机组因此，前置过滤的配置重点除了应考虑机组在启动阶段去除固体腐蚀产物、杂质和长期在启动阶段去除固体腐蚀产物、杂质和长期运行后氧化皮颗粒，更主要的要考虑去除运行后氧化皮颗粒，更主要的要考虑去除NaNa和非晶型腐蚀产物。对于非晶型腐蚀产物和和非晶型腐蚀产物。对于非晶型腐蚀产物和盐类杂质则必须用离子交换加以去除。盐类杂质则必须用离子交换加以去除。第57页/共147页TPRI超（超）临界机组凝结水超（超）临界机组凝结水精处理系统的选择精处理系统的选

38、择3n n凝结水精处理设备的设计，要充分考虑尽量减少硫酸盐和钠的漏出。n n根据上述分析，超超临界机组的凝结水精处理前置过滤器应该选用阳树脂床，阳树脂床加深层混床或精密过滤器加串联单床对于Na和非晶型的腐蚀产物的去除率应该是最佳的选择。第58页/共147页TPRI其他应考虑的因素其他应考虑的因素n n尽可能减少空气漏入系统。由随空气泄漏进入的二氧化碳生成的碳酸盐能够扮演一种洗脱液的角色，从凝结水精处理器树脂中置换已经交换过的阴离子。n n有胜任的操作人员n n有效的再生、树脂良好状态。第59页/共147页TPRI凝结水精处理的出水水质的要求凝结水精处理的出水水质的要求主要控制项目SC 标准US

39、C 标准氢电导率（25）（S/cm）0.100.08Na（g/L）10.5Cl（g/L）10.2SO42-（g/L）10.2SiO2（g/L）52Fe（g/L）31Cu（g/L）11悬浮物（g/L）-5第60页/共147页TPRI凝结水精处理树脂的再生技术凝结水精处理树脂的再生技术工作容器的设计也是相当重要的。有效地进工作容器的设计也是相当重要的。有效地进行流量分配和汇集非常关键。如果一个行流量分配和汇集非常关键。如果一个工作容器的流量分配不当，将会抵消其工作容器的流量分配不当，将会抵消其有效进行的离子分离和再生效果。有效进行的离子分离和再生效果。第61页/共147页TPRI保证精处理设备出水

40、质量的几项关键措施n n失效混合树脂在再生前失效混合树脂在再生前,能得到较有效的分离能得到较有效的分离.交叉污染率极低。交叉污染率极低。n n混床中的失效树脂，能彻底地转移到再生系混床中的失效树脂，能彻底地转移到再生系统统,在混床中的遗留树脂量极低在混床中的遗留树脂量极低.系统中没有积系统中没有积存失效树脂的死角。存失效树脂的死角。n n再生系统中的混合再生树脂输送回混床时，再生系统中的混合再生树脂输送回混床时，不会产生再分离。不会产生再分离。n n较纯的再生剂质量较纯的再生剂质量n n混床内无偏流混床内无偏流n n高质量的自控运行高质量的自控运行第62页/共147页TPRI保证出水质量的几项

41、主要指标n n树脂的交叉污染 阴中阳 0.07%(V/V)阳中阴 0.4%(V/V)n n树脂的输送率 达到99.9%n nNaOH 再生剂的纯度 含NaCL 300(300天天)有关，在此期间，由于机组没有有关，在此期间，由于机组没有发生热瞬变，所以氧化物不脱落。应该注意的发生热瞬变，所以氧化物不脱落。应该注意的是，氧化物脱落和短期管子过热故障以同样的是，氧化物脱落和短期管子过热故障以同样的速度和频率发生在速度和频率发生在AVTAVT（R R）运行的机组中。这）运行的机组中。这个现象受时间和温度的控制。个现象受时间和温度的控制。第141页/共147页TPRI日本的观点日本的观点n n蒸汽温度

42、控制在540以内，不会发生氧化皮剥落。n n三菱机组在发展的过程中也在不断地进行改进，从宝钢电厂的设计主蒸汽温度541、再热蒸汽温度541，改进为福州电厂和大连电厂的设计主蒸汽温度538、再热蒸汽温度538。第142页/共147页TPRI丹麦丹麦ElsamElsam公司的观点公司的观点n n氧化皮剥落造成了许多引起过热和损坏的堵管现象。这是由于实际温度、热负荷和冷却效果之间的不平衡所致。n n超超临界机组运行经验表明奥氏体钢的氧化皮厚度超过 150m时就会剥落，在运行条件的影响下，氧化皮厚度超过20m也可能剥落。n n改善的措施有：a a）修改运行条件以尽量减少氧化皮剥落问题）修改运行条件以尽

43、量减少氧化皮剥落问题 b b）用细晶粒奥氏体钢取代粗晶粒奥氏体钢）用细晶粒奥氏体钢取代粗晶粒奥氏体钢第143页/共147页TPRI 蒸汽中ppb级的溶解氧对钢直接的氧化作用很小.蒸汽中的氧不可能在初凝膜中浓缩.进入汽机蒸汽中若含氧30250ppb,在液膜中的溶氧1ppb.沸水堆蒸汽含氧20000ppb,液膜中含氧量也仅23ppb.沸水堆蒸汽含氧量为1800020000ppb,加氢后,也还有5000ppb.在这样高含氧量条件下,蒸汽系统也不存在什么氧化问题.核电站沸水堆的经验第144页/共147页TPRI 结结 论论n金属氧化的程度主要取决于温度n水蒸气在一定温度范围内是强氧化剂n水蒸汽中的微量氧气对金属的氧化过程以及氧化层的剥落过程的影响有待于进一步的研究和实验验证。第145页/共147页TPRI谢谢！第146页/共147页TPRI感谢您的观看。感谢您的观看。第147页/共147页