化学监督与电力生产的关系.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,火力发电厂水汽系统,一、水和蒸汽是热力设备中的工质,水循环、水损失、水补充,二、水汽系统杂质的来源,1,、补给水含有杂质,2,、冷却水渗漏使杂质进入凝结水,3,、金属腐蚀产物被水携带,三、热力设备水汽循环系统,水汽循环流程、水样名称,电厂化学基础知识,一、水的基本性能,1,、水分子结构,化学式、极性分子、以氧原子为顶的等腰三角形，水是单分子和聚合体的混合物。,2,、水的特性,2.1,水的状态,常温下三种状态，火电厂生产工艺中的能量转换过程就是以水和汽为工质来实现的。,2.2,水的密度,水的密度在,3.98时最大，为,1,，高于或低于此温度时，密度都小于,1,，主要是由于水的缔合现象造成的。,2.3,水的比热容,几乎所有的液体和固体物质中，水的比热容最大，同时有很大的蒸发热和溶解热。因为水加热时，热量不仅消耗于水温升高，还消耗于水分子聚合物的离解。所以常作为传热的介质。,2.4,水的溶解能力,水有很大的介电常数，溶解能力极强。,2.5,水的表面张力,靠近水体表面的水分子受力不平衡，水体内部对它的引力大，外部空气对它的引力小，从而使水体表面分子受到一种向内的拉力，称为表面张力。,电厂化学基础知识,2.6,水的粘度,水体运动过程中所发生的内摩擦力。,2.7,水的电导,水是很弱的两性电解质，能电离出少量的氢离子和氢氧根离子，具有一定的导电能力，用电导率表示。,2.8,水的沸点与蒸汽压,水的沸点与蒸汽压有关。当蒸发和凝结的速度相等时，水面的分子数量不再改变，达到动态平衡。在一定温度下，达到动态平衡时的蒸汽称为该温度下的饱和蒸汽，这时饱和蒸汽压力称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。当水的温度升高到一定值，其蒸汽压力等于外界压力时，水就开始沸腾，这时的温度称为该压力下的沸点。,2.9,水的化学性质,水能与金属和非金属作用放出氧。,电厂化学基础知识,二、分析化学基础,1,、定性分析,鉴定物质的组成，利用试剂对各组分的不同反应或现象来区别。,2,、定量分析（容量分析）,2.1,容量分析是用已知浓度的试剂溶液（标准溶液）作滴定剂，滴加到含被测物的溶液中，到滴定终点时，由该试剂的用量和浓度算出被测物含量的一种分析方法，该过程叫滴定。,2.2,容量分析分类：酸碱反应、氧化还原反应、络合反应和沉淀反应。,2.3,特点：迅速、准确、操作简便。,电厂化学基础知识,三、水化学,1,、天然水,1.1,大气水,1.2,地表水,1.3,地下水,2,、水化学与水的利用,2.1,工业水,2.2,生活水,2.3,废水,电厂化学基础知识,4,、常用水质指标,4.1,悬浮物,水中悬浮物质的含量，可用重量法和浊度仪测定。,4.2,含盐量,表示水中各种盐类的总和，由水质全分析所得的全部阳离子和阴离子的重量总和，也可用摩尔法表示还可以用溶解固型物近似表示。实际工作中，常利用电导率来评价水中含盐量的多少。,4.3,硬度,表示水中高价金属离子的总浓度，主要是钙离子和镁离子，它表示了水中结垢物质的多少。钙盐包括：重碳酸钙、碳酸钙、硫酸钙、氯化钙；镁盐包括：重碳酸盐、碳酸镁、硫酸镁、氯化镁。,硬度还可以按水中阴离子的情况分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。,4.4,碱度,表示水中氢氧根、碳酸根、重碳酸根及其它弱酸盐类的总和。,电厂化学基础知识,4.5,酸度,是指水中能与强碱发生中和反应的物质的总量，即能放出质子氢或经过水解能产生氢离子的物质的总量。,分为三类：,4.5.1,强酸,4.5.2,强酸弱碱盐和酸式盐,4.5.3,弱酸,水中的这些物质对强碱的全部中和能力称为总酸度，酸度不等于水中氢离子的浓度，水中氢离子浓度用,PH,值表示指呈离子状态的氢离子数量，而酸度表示中和滴定过程可以与强碱进行反应的全部氢离子数量，包括已电离和将要电离的。,4.6,有机物,化学耗氧量、生物耗氧量、总有机碳和总耗氧量来表示。,水汽品质的监测项目及控制指标,一、水汽监督指标,为了防止锅炉及其热力系统的结垢、腐蚀和汽轮机积盐等故障，水汽质量应达到一定的标准。对于亚临界汽包锅炉的水汽质量标准和各个项目的意义介绍如下。,1,、蒸汽,1,）含钠量。,5ug/l,含钠量可以表征蒸汽含盐量多少，因为蒸汽中的盐类主要是钠盐。因测定含盐量还没有简易又可靠的方法，所以常用钠离子浓度计测定含钠量以表征蒸汽含盐量的多少，水样通过氢离子交换柱后测定的电导率应小于,0.15us/cm,。应连续测定蒸汽的含钠量，以便及时发现蒸汽劣化情况。,2,）含硅量。,5ug/l,蒸汽中的硅酸会沉积在汽轮机内，形成难溶于水的二氧化硅附着物，它对于汽轮机运行的安全性和经济性有较大影响，因此含硅量也是蒸汽品质的指标。,3,）含铁、含铜量。铁,5ug/l,，铜,3ug/l,，亚临界压力蒸汽中携带有铁、铜的氧化物，进入汽轮机后沉积在高、中压缸前几级叶片和喷嘴中，对汽轮机的安全、经济运行有较大影响，因此对蒸汽的含铁、含铜量应予以监督。,4,）氢电导。,0.15us/cm,。,水汽品质的监测项目及控制指标,2,、炉水,（,1,）磷酸根,1mg/l,炉水维持一定量的磷酸根，有利于防止水垢，适当增加了炉水的缓冲性，有利于防腐。,（,2,）,PH,值,9.3-9.7,炉水,PH,值应大于,9,，原因在于：,1,）,PH,值偏低，炉水对钢材的腐蚀性增强，锅炉内易发生腐蚀；,2,）炉水磷酸根与钙离子的反应，只有在,PH,值足够高的条件下，才能生成容易排除的水渣；,3,）,PH,值高有利于抑制锅炉水中硅酸盐的水解，减少硅酸在蒸汽中的溶解携带量。,（,3,）氯离子,0.5mg/l,锅炉水氯离子太高时，表明炉水中氯化物含量高，这不仅会使蒸汽中携带的氯离子量增加，可导致亚临界机组汽轮机内部合金钢的应力腐蚀，还会亚临界汽包炉水冷壁管发生腐蚀。,（,4,）含硅量和含盐量,0.2mg/l,（含盐量不便于监测，而炉水电导指标反映了炉水总含盐量，最新国标已删除炉水总含盐量指标）,水汽品质的监测项目及控制指标,3,、给水（省煤器入口水）,（,1,）硬度,为了防止锅炉结垢，以及避免增加锅内磷酸盐处理的用药量和使锅炉水中产生过多的水渣，所以应监督给水硬度。,（,2,）油,0.3mg/l,（,3,）溶解氧,7ug/l,（,4,）,PH,值,9.2-9.6,（,5,）总碳酸盐量（小于,1mg/L,）,（,6,）含铁和含铜量,铁,10ug/l,，铜,3ug/l,(7),含硅量和含盐量（氢电导）,硅20ug/l,，电导,0.1us/cm,水汽品质的监测项目及控制指标,4,、凝结水,（,1,）电导率,0.3us/cm,（,2,）硬度,0,（,3,）溶解氧,30ug/l,（,4,）含硅和含钠量,硅,20ug/l,钠,5ug/l,（,5,）含铁和含铜量，铁,10ug/l,，铜,3ug/l,5,、精处理混床出水,（,1,）电导率,0.15us/cm,（,2,）硬度,0,（,3,）二氧化硅,15ug/l,（,4,）钠,3ug/l,（,5,）含铁和含铜量,5ug/l,3ug/l,（,6,）,PH,值,水汽品质的监测项目及控制指标,6,、发电机内冷水,（,1,）电导率,2,us/cm,（,2,）含铜量,40,ug/L,（,3,）,PH,值,7-9,（,4,）硬度,0,mol/l,（,5,）溶解氧,80,ug/L,水汽品质的监测项目及控制指标,7,、锅炉补给水,7.1,除盐水箱储存水、混床出水,（,1,）电导率,0.2,us/cm,（,2,）钠,10,ug/L,（,3,）硅,20,ug/L,（,4,）,PH,值,6.8-7.2,7.2,阳床出水,（,1,）钠,100,ug/L,（,2,）硬度,=0,mol/l,（,3,）酸度,7.3,阴床出水,（,1,）电导,5us/cm,（,2,）硅,100,ug/L,水汽品质的监测项目及控制指标,二、水汽质量劣化处理原则,1,、水汽品质劣化时，应迅速检查取样是否有代表性，化验结果是否正确，并综合分析系统中水汽质量的变化，确认判断无误后立即汇报值长、专责工程师、主任，采取有效措施，使水汽质量在允许时间内恢复到标准值。,一级处理值：因杂质造成腐蚀、结垢、积盐的可能性，如水质不好转，,应在,72,小时内恢复标准值。,二级处理值：肯定因杂质造成腐蚀、结垢、积盐的可能性，应在,24,小时内恢复至标准值。,三级处理值：正在进行快速腐蚀、结垢、积盐，如水质不好转，应在,4,小时内停炉处理。,水汽品质的监测项目及控制指标,2,、当凝汽器泄漏，凝结水泵出口水电导、含钠量、硬度超出标准时，如没投精处理，此时应立即投精处理，并汇报有关人员，根据其泄漏部位，采取必要的堵漏措施，并加强对炉水的,PH,磷酸盐处理和锅炉排污，给水劣化时，应建议锅炉人员尽量不投减温水。,3,、对凝结水泄漏的情况作如下处理：,（,1,）当凝结水硬度大于,2.0Umol/L,时，检漏堵漏允许运行,72,小时；,（,2,）当凝结水硬度大于,5.0Umol/L,时，检漏堵漏允许运行,24,小时；,（,3,）当凝结水硬度大于,20Umol/L,时，,4,小时内应恢复正常，否则向值长汇报，申请故障停机。,4,、炉水品质异常时的处理,当炉水品质出现异常时，应测定炉水含氯量、含钠量、电导率和碱度，以便查明原因。,机组运行中的给水处理和监督,一、热力除氧,原理：亨利定律（气体溶解定律）,除氧器形式：淋水盘式、喷雾填料式、喷雾淋水盘式，凝汽器真空除氧,二、化学除氧,1,、联氨性质,分子式为,N2H4,，在常温下是一种无色液体，易溶于水，它和水结合生成稳定的水合联氨，水合联氨在常温下也是一种无色液体。,联氨易挥发，当溶液中联氨浓度不超过,40,时，常温下联氨的蒸发量不大。它是很强的侵蚀性物质，有毒，它的蒸气对呼吸系统和皮肤有很强的侵害作用。,联氨的水溶液和氨相似，呈弱碱性，在水中按下列反应式电离：,N2H4,H2O=N2H5,+,+OH-,N2H5,+,+H2O=N2H62,+,+OH-,所以可以看出联氨的水溶液呈弱碱性。,机组运行中的给水处理和监督,2,、联氨的缓蚀原理,目前有三种看法：,1,）联氨是阴极缓蚀剂的观点。这种观点认为，联氨是一种还原剂，特别在碱性溶液中还原性更强。在给水中和氧发生如下反应：,N2H4,O2=N2+2H2O,由于联氨和氧反应降低了氧的浓度，使阴极反应的速度下降，所以属于阴极缓蚀剂。,2,）联氨是阳极缓蚀剂的观点。这种观点认为，联氨优先吸附在阳极引起阳极极化，使腐蚀速度减小。当阳极被联氨完全覆盖时，腐蚀速度明显下降。,3,）替代反应的观点。联氨不和氧直接反应，而是发生一种替代反应。这种观点认为，不加联氨时，在阳极发生的反应是：,FeFe,2+,2e,，在阴极是氧的还原：,O,2,+2H,2,O,4e=4OH-,，加联氨时，阴极反应仍然是氧的还原，而阳极反应却是,N2H4,4OH-=N2+4H2O+4e,这就防止了铁的腐蚀，同时有把氧除掉了，类似牺牲阳极的阴极保护法。,不管对联氨的缓蚀机理作何种解释，联氨是一种还原剂这一点是无疑的。,联氨处理的合理条件：水温在,200,以上，介质的,PH,值在,8.7-11,之间，有一定的过剩量，一般给水中的联氨含量控制在,20-50ug/l,。,3,、联氨处理的实施,机组运行中的给水处理和监督,三、给水还原性水工况（加氨处理）,1,、概述：为了防止或减轻给水系统的腐蚀，如果机组采用碱性运行环境，除了尽量减少给水中的溶解氧含量外，还需要调节给水,PH,值。所谓给水,PH,值调节，就是往给水中加入一定量的碱性物质，控制给水,PH,值在合适范围，使钢和铜合金的腐蚀速度降低最低，以保证给水含铁量和含铜量符合国家标准。,2,、给水,PH,值的控制：一般控制在,9.2-9.6,。,给水加氨的实质是用氨来中和给水中的游离二氧化碳，并碱化介质，以达到提高给水,PH,值的目的。,给水加氨后，水中存在下面的平衡关系：,NH3H2ONH4+,OH-,使水呈碱性，可以中和水中的游离二氧化碳，反应如下,:,NH3H2O+CO2NH4HCO3,NH4HCO3+NH3H2O(NH4)2CO3+H2O,3,、加氨点的选择：一般加在前置泵的出口和凝结水精处理混床的出口。,机组运行中的给水处理和监督,四、给水氧化性水工况（给水中性水工况、给水加氧加氨联合水工况）,1,、原理,当给水电导小于,0.15us/cm,时，水中溶解氧不再对钢铁具有腐蚀性，而是促使钢铁表面形成保护膜，从而抑制腐蚀。,2,、水质控制的要求,给水中性水规范：,1,）电导率。小于,0.15us/cm,2,）值。,.0-7.5,3,）溶解氧。,50-250ug/L,适用于无铜系统。,给水加氧加氨联合水规范：,1,）电导率。小于,0.1us/cm,2,）,PH,值。,8.0-8.5,3,）溶解氧。,100-200ug/L,适用于低加为铜材，高加为钢材的机组。,机组运行中的给水处理和监督,3,、加药方法,4,、氧化性水工况的优越性,1,）热力设备的腐蚀和结垢速率降低，延长锅炉化学清洗间隔。,2,）减少锅炉的压力损失。,3,）延长了凝结水精处理设备的运行周期。,给水系统的腐蚀类型,一、氧腐蚀概况,根据腐蚀化学的基本原理，在铁,水体系或铜,水体系中，氧有双重作用，既,可以作为阴极去极化剂，参加阴极反应，使金属的溶解速度加快，起着腐蚀剂的,作用；也可以作为阳极钝化剂，阻碍阳极过程的进行，起着保护作用。氧腐蚀不,仅直接造成热力设备的损坏，降低设备的使用寿命，而且腐蚀产物随给水进入锅,炉，将在受热面沉积，引起锅炉的其他腐蚀破坏，造成更严重后果。,氧腐蚀分类：运行中的氧腐蚀和停运中的氧腐蚀。运行中的氧腐蚀条件通常是：,水中溶解氧含量较低，温度较高，水的PH,值较高，水为流动状态；停用中的氧腐,蚀是在高含氧量、常温、静态和,PH,值接近,7,的条件下产生。,二、运行中氧腐蚀的特征和机理,腐蚀部位：通常发生在给水管道、省煤器，补给水管道，疏水管道和设备。,腐蚀特征：钢铁发生氧腐蚀时，表面形成许多小型鼓疱，鼓疱大小相差很,大，表面的颜色也有差别（黄褐色,低温时的腐蚀产物,FeOOH,、砖红色,Fe2O3,、黑褐色,高温产生,Fe3O4,），鼓疱次层是黑色粉末状物质，除去这,些腐蚀产物后，便可看到因腐蚀造成的小坑。,给水系统的腐蚀类型,三、运行中氧腐蚀机理,1,、点蚀源：碳钢表面的不均匀性,金相组织的差别，夹杂物的存在，氧化膜,的不完全，氧浓度的差别等。,2,、腐蚀反应：,阳极反应：,FeFe,2+,2e,阴极反应：,O2,2H,2,O,4e4OH,-,所生成的进一步反应，即,Fe,2+,水解产生,H,+,，反应式为：,Fe,2+,H,2,O FeOH,+,H,+,而且钢中的夹杂物如,MnS,就会和氢离子反应，生成,H,2,S,会加速铁的溶解，并导致,腐蚀坑加速发展。,3,、氧浓度差异闭塞电池的形成,所生成的腐蚀产物覆盖在坑口，导致氧气很难扩散进入坑内，坑内由于铁离子的,水解使溶液,PH,值进一步下降，硫化物溶解产生了,H2S,加速铁的溶解，而氯离子通,过电迁移进入坑内，氢离子和氯离子都会导致内部阳极腐蚀反应速度加快。这,样，蚀坑进一步扩展，形成闭塞电池。,给水系统的腐蚀类型,四、运行中热力设备氧腐蚀影响因素,1,、氧气浓度：氧浓度越高，腐蚀速度越快。,2,、,PH,值：,4,10,内无影响，因为氧浓度不变，阴极反应速度不变；,PH,4,时，加速铁的溶解；,PH,值：,10-13,，腐蚀减小，形成了保护膜。,3,、水温：在密闭系统中，氧浓度一定时，温度升高导致反应速度加,快；敞开情况下，腐蚀速度在,80,时达到最大，温度升高除氧，另一方,面加速氧的扩散。,4,、水中离子：氢、氯、硫酸根加速腐蚀，对氧化膜起破坏作用。,5,、水的流速：一般情况下，加速腐蚀；但流速达到一定程度时，金属,表面溶解氧的浓度达到临界浓度，铁出现钝化，且水流可将覆盖物带,走，使其不能形成闭塞电池；流速再增加时，钝化膜被水的冲刷作用破,坏，形成另一种腐蚀，腐蚀速度加快。,给水系统的腐蚀类型,五、游离二氧化碳腐蚀,1,、热力设备水汽系统中酸性物质的来源,1.1,碳酸化合物,热力设备中碳酸化合物主要来源于锅炉补给水，其次是凝汽器发生泄漏,时，漏入汽轮机凝结水的冷却水带入的，主要是碳酸氢盐。碳酸化合物,进入给水系统后，在除氧器中，碳酸氢盐会分解一部分，碳酸盐也会部,分水解，放出二氧化碳：,2HCO,3-,CO3,2-,H,2,O,CO,2,CO3,2-,H,2,O2OH,-,CO,2,1.2,二氧化碳,水汽系统中二氧化碳主要来源于碳酸化合物在锅炉内的热分解和真空状,态运行的设备不严密处漏入的空气。,1.3,有机物,给水系统的腐蚀类型,1.3,有机物,1,）除盐系统的残留和凝汽器的泄漏。,2,）破碎树脂在热力系统的分解。,3,）细菌和微生物的繁殖。,4,）用海水作为冷却水的凝汽器发生泄漏时，海水漏入凝结水系统，进入锅炉内，镁盐在高温高压下发生水解会产生无机强酸：,MgSO4+H2O=Mg(OH)2+H2SO4,MgCl2+H2O=Mg(OH)2+2HCl,由上可知：水汽系统中的酸性物质主要是溶于水中的二氧化碳、无机强酸和一些低分子有机酸。,给水系统的腐蚀类型,2,、水汽系统中的二氧化碳腐蚀,2.1,腐蚀部位：汽轮机低压级和凝结水系统。,22,腐蚀机理,钢铁在无氧的二氧化碳水溶液中的腐蚀速度取决于钢表面上氢气的析出,速度，析出速度大则腐蚀速度快。研究发现，氢气从含二氧化碳的水溶,液中析出是通过两条途径同时进行的：一是水中的二氧化碳分子与水分,子结合成碳酸分子，它电离产生的氢离子扩散到金属表面上，得电子还,原为氢气放出：另一条途径是，水中二氧化碳分子直接向金属表面扩,散，被吸附在金属表面，在金属表面上与水分子结合形成碳酸分子，直,接还原析出氢气。由于碳酸是弱酸，其水溶液中存在弱酸电力平衡，这,样，在腐蚀过程中被消耗完之前，水溶液的,PH,值维持不变，这是与完全,电离的强酸溶液不相同的，在二氧化碳溶液中，腐蚀过程持续不断。另,一方面，水中游离二氧化碳又能通过吸附，在钢铁表面上直接的电子还,原，从而加速了腐蚀过程中的阴极过程，这样使铁的阳极溶解素的也增,大，所以，二氧化碳水溶液对钢铁的腐蚀性比预料中的大的多。,二氧化碳水溶液对钢铁的腐蚀是氢损伤，包括氢鼓包、氢脆、脱碳等。,给水系统的腐蚀类型,2.3,影响二氧化碳腐蚀速度的因素,1,）水中二氧化碳的含量。腐蚀速度随含量增多而加快。,2,）温度，在温度较低时，随温升而加速；在,100,附近，腐蚀速度最快；温度再升高，腐蚀速度反而下降（生成了致密和粘附性好的碳酸铁膜）。,3,）介质的流速。随着流速增大，腐蚀速度增加，但当流速增大到流动状况已成紊流时，腐蚀速度不再随流速变化而变化。,4,）溶解氧。溶解氧的存在会加速腐蚀。,5,）金属材料。一般来说增加合金元素的含量，可耐二氧化碳腐蚀。,2.4,防止,1,）降低补给水的碱度。（离子交换除盐）,2,）尽量减少汽水损失，降低系统的补给水率。,3,）防止凝汽器泄漏，提高凝结水质量。,4,）注意防止空气漏入水汽系统，提高除氧器效率，减少溶解氧含,量。,此外，为了减轻二氧化碳腐蚀程度，普遍采用水汽系统加入碱化剂,(,氨水,),来中和游离二氧化碳的措施。,炉水系统的腐蚀,1,、氧腐蚀,正常情况下，不会发生氧腐蚀，但发生系列情况时，就可能发生氧腐蚀。,1.1,除氧器运行不正常,2.2,锅炉基建和停用期间无防护。,2,、沉积物下腐蚀,2.1,原理,正常情况下，锅内金属表面常覆有一层,Fe,3,O,4,保护膜，具有良好的保护性能，锅炉不会遭到腐蚀。但如果保护膜遭到了破坏，金属表面就会暴露在高温的炉水中，很容易受到腐蚀。,主要是由于炉水,PH,值控制不当，破坏了保护膜。,研究表明：当炉水,PH,为,10-12,时腐蚀速度最小，,PH,值过低或过高都会使腐蚀速度加快。,在低,PH,值下（小于,8,），腐蚀加快的原因是氢离子的去极化作用，而且此时反应产物是可溶性的，不易形成保护膜。在高,PH,值下（大于,13,）下，腐蚀加快的原因为金属表面的,Fe,3,O,4,保护膜溶于溶液中而遭到破坏，反应式为：,Fe,3,O,4,+NaOH,NaFeO,2,+Na,2,FeO,2,+H,2,O,另外，铁与,NaOH,直接反应生成亚铁酸钠在高,PH,值的溶液中是可溶的。所以，当,PH,值大于,13,时，随,PH,值增高，腐蚀速度迅速加快。因此，正常运行时，控制炉水,PH,值在,9-11,之间，金属表面的保护膜是稳定的，不会发生腐蚀。,炉水系统的腐蚀,但当金属表面有沉积物时，由于沉积物下溶液的浓缩和流动性不好，就很容,易产生沉积物下腐蚀。例如，游离氢氧化钠腐蚀和凝汽器泄漏时的酸性腐蚀。,沉积物下腐蚀可分为两种情况：,1,）酸性腐蚀。,a,、腐蚀产生的原因,锅炉产生酸性腐蚀的原因是因为给水和炉水的,PH,值过低，酚酞碱度降低或甚至完全消失。目前炉内处理广泛采用低磷酸盐处理或超低磷酸盐处理，炉水磷酸根的含量低，锅炉水中常有酸式磷酸盐存在，有的锅炉还采用全挥发性处理。因此，在补给水采用化学除盐水后，给水及锅炉水的缓冲性变得很小。当运行中除盐水水质不良或出现其它异常情况时，某些因素会使得给水和炉水的,PH,值降低。例如,:1,、离子交换树脂的漏入，分解产生无机强酸和低分子有机酸；,2,、水冷壁上磷酸铁垢的溶解也会使炉水出现暂时的低,PH,值的工况；,3,、海水或永久硬度很高的淡水冷却的凝汽器泄漏时，盐类水解产生无机强酸。,炉水系统的腐蚀,b,、腐蚀的特点,腐蚀面广，因为低,PH,值的水使金属表面原有的保护膜大面积遭到破坏，因而在金属与水接触的整个表面产生腐蚀。另外，腐蚀破坏的程度还与热负荷、介质的流速等有关。,C,、防止措施,提高补给水的质量以及防止凝汽器管的泄漏，以保证给水品质是防止锅炉酸性腐蚀的根本措施。对于直流炉，主要是要减少进入锅炉给水中的有机物含量和消除可能引起锅炉水中产生酸性物质的各种因素。对于汽包炉，除了上述措施外，可以采用磷酸盐和氢氧化钠联合处理，提高炉水,PH,值，有助于消除锅炉产生酸性腐蚀的危险。目前，大多数锅炉采用氨来调节给水,PH,值，但氨是挥发性弱酸，因此当锅炉水中不断有新的酸性物质产生时，水中氢氧根离子量就不一定能完全中和它们。而且氨与这些酸性物质中和后的产物有强酸弱碱盐，可以水解成酸性物质如果用氢氧化钠来调节锅炉水的,PH,值，则由于它是非挥发性的、有足够的氢氧根离子来中和酸性物质，且中和后生成中性盐，可以很好避免酸性腐蚀或减轻酸性腐蚀程度。,炉水系统的腐蚀,2,）碱性腐蚀,形成原因：锅炉水中有游离氢氧化钠，在沉积物下浓缩产生高浓度的,OH,-,，发生碱性腐蚀。,特点：在沉积物下形成腐蚀坑，不会发生钢的脱碳现象，是一种延性腐蚀。,游离氢氧化钠的产生：主要是因为给水中含少量的碳酸盐，在锅炉内分解产生氢氧化钠。,2.2,腐蚀类型,由上可知，沉积物下可能发生碱性或酸性腐蚀，这两种腐蚀，根据其损伤情况不同，分别称为延性腐蚀和脆性腐蚀。,1,）延性腐蚀。常常发生在多孔的沉积物下，是由于沉积物下的碱性增强而产生的。腐蚀特征是腐蚀坑凹凸不平，坑上覆盖有腐蚀产物，坑下金属的金相组织和机械性能都没有变化，金属保留原有的延性，所以称为延性腐蚀。当腐蚀坑达到一定深度时，管壁变薄，这时就会因过热而鼓包或爆管。,2,）脆性腐蚀。常常发生在比较致密的沉积物下，是由于沉积物下酸性增强而产生的。腐蚀特征是金相组织发生变化，有明显的脱碳现象，产生细小裂纹，金属变脆。严重时，管壁未变薄就会爆管。主要是由于腐蚀产生的氢渗入到金属内部引起的，因此又称为氢脆。,炉水系统的腐蚀,2.3,引起沉积物下腐蚀的运行条件,产生沉积物下腐蚀的必要条件是炉管上有沉积物和锅炉水的侵蚀性，主要有一下几点：,1,）结垢物质带入锅内。,2,）凝汽器泄漏。,3,）补给水水质不良。,2.4,防止,主要从防止炉管上形成沉积物和消除炉水的侵蚀性着手，一般措施如下：,1,）新建锅炉投入运行前，应进行化学清洗；运行锅炉应定期清洗，除去沉积在管壁上的腐蚀产物。,2,）提高给水水质，防止给水系统腐蚀而使给水的铜铁含量增加。,3,）防止凝汽器泄漏。,4,）调节锅炉水水质，消除或减少炉水的侵蚀性杂质。,5,）做好机组的停用保养工作。,炉水系统的腐蚀,3,、锅炉碱脆的特点及其形成条件,概述：碳钢在氢氧化钠水溶液中产生的应力腐蚀破裂称为碱脆。它是在浓碱和拉应力联合作用下产生的，受腐蚀碳钢产生裂纹，本身不变形，但发生脆性断裂。,3.1,锅炉碱脆的危害性,1,）裂纹是由锅炉内部的接触面向外发展的，初始的裂纹肉眼不易发现；当发现时，锅炉已处于临近爆炸或发生爆炸的危险状态。,2,）裂纹的发展速度不是与时间成一般线性关系的，而是加速发展。所以常常不到检修的时候已造成严重事故。,3,）管子发生裂纹以后，修复工作困难，裂纹不能补焊，而必须割掉或换上新的钢管。,炉水系统的腐蚀,3.2,锅炉碱脆的特点,1,）裂纹的特点。碱脆经常出现在铆接炉的铆接处和胀接处。裂纹出现在拉应力最大的部位，裂纹的方向与拉应力方向垂直。在金相显微镜下观察，腐蚀断裂处有一条主裂纹和许多支裂纹，主裂纹是穿晶的，支裂纹是沿晶的。,2,）破裂系脆性断裂。在破裂的部位，钢板不发生塑性变形，裂纹附近的金属保持原有的机械性能。,3,）裂纹断口有腐蚀产物。裂纹断口处常有黑色的四氧化三铁，和机械断裂不同，机械断裂的断口有金属光泽。,3.3,碱脆产生的条件,1,）炉水中含有游离氢氧化钠；,2,）炉水产生局部浓缩；,3,）受拉应力的作用,3.3,碱脆的机理,按照膜破裂理论，碱脆的机理可解释如下：,1,）碳钢在有适当氧化剂存在的碱溶液中，会出现不完整的钝化。,2,）钝化表面的氧化膜，在拉应力的作用下发生破裂。,3,）未钝化处为阳极，有保护膜的部位为阴极，在浓碱的作用下，组成腐蚀电池，反应为：,阳极反应：,Fe,OH,-,HFeO2,-,+H2O+2e,3HFeO,2,-,+H,+Fe3,O4,+H2O+2e,阴极反应：,H,+,+eH,2HH2,4),在拉应力作用下，导致碳钢腐蚀破裂。,炉水系统的腐蚀,3.4,锅炉碱脆的影响因素,影响锅炉碱脆的因素有：碳钢的成分、金相组织、热处理、炉水成分、应力大小等。,1,）碳钢的成分影响,碳钢的含碳量对碱脆有重要影响。随碳含量的下降，碱脆敏感性下降。,2,）热处理的影响,热处理可以降低钢中的内应力，使钢具有合适的组织，降低钢对碱脆的敏感性。,3,）炉水成分的影响,炉水成分不同，对碱脆的敏感性不同。如果炉水所含成分使钢的电位偏离碱脆的敏感电位，那么，它就能抑制碱脆。相反，如果炉水中某一物质使钢的电位移至碱脆的敏感电位范围，那么就促进碱脆。,炉水系统的腐蚀,3.5,锅炉碱脆的防止,为了防止锅炉碱脆，必须消除腐蚀产生的条件，即降低锅炉各部分所承受的拉应力，消除炉水的侵蚀性和局部浓缩。,3.5.1,降低锅炉部件所承受的拉应力,1,）改变锅炉部件的连接方式,为了防止碱脆，近年来，锅炉管子和汽包的连接方式均采用焊接代替铆接和胀接。,2,）改善锅炉的结构和安装方法。汽包内部的给水装置安装要合理，使给水延汽包长度均匀分布，防止温度较低的给水直接流入汽包壁上，以免汽包承受拉应力。此外，锅炉安装时，应保证汽包和管子能自由膨胀以防止汽包或炉管被卡住。,3,）保持锅炉良好的运行状况。保持负荷稳定，减少锅炉的热备用状态，避免突然大流量的向锅炉加入给水。,3.5.2,消除炉水的侵蚀性,概述：要消除炉水的侵蚀性，保持炉水相对碱度小于,0.2,，一是增加炉水总含盐量，一是降低炉水,NaOH,含量。,为了消除炉水的侵蚀性，要选用合理的锅内水处理方法。对于高压锅炉，可以采用协调磷酸盐处理。,炉水系统的腐蚀,4,、氢脆,4.1,氢脆的特点,氢脆是氢气扩散到金属内部是金属产生脆性断裂的现象。氢脆产生的裂纹，在断口上往往是灰色的，基体呈现出银白色的亮区。氢脆裂纹很少分支，几乎是单方向的裂纹扩展。,4.2,氢脆和应力腐蚀破裂的区别,氢脆不属于应力腐蚀破裂。它们的主要区别是：应力腐蚀破裂是金属阳极产生的破裂，氢脆是由于阴极吸氢造成的损坏。可以用外加电流进行极化的方法来区别应力腐蚀破裂和氢脆。在应力的作用下，外加电流阳极极化能加速破裂的为应力腐蚀破裂，外加电流阴极极化能加速破裂的为氢脆。在很多情况下，应力腐蚀破裂和氢脆是同时并存的。,4.3,氢脆的类型,一般分为：氢鼓包、氢蚀、氢化物氢脆和可逆氢脆。,1,）氢鼓包,氢鼓包是因为氢原子进入金属内部，在金属内部的缺陷处（气孔、砂眼、晶界等）结合成氢分子，所生成的氢分子不能通过晶格向外扩散，因此在金属内部产生巨大压力，引起氢脆。,炉水系统的腐蚀,2,）氢蚀,氢蚀是由于氢与金属中的夹杂物交互作用生成高压气体，引起金属脆性破裂。例如，在铜及铜合金中，可以发生下列反应：,2H+Cu,2,OCu+H,2,O,产生的,H2O,为气态。又如，在钢中发生如下反应：,4H+Fe,3,C3Fe+CH,4,生成的,CH,4,在金属内部产生巨大压力，使基体金属晶界的结合力减弱，造成金属的脆性断裂。碳钢的氢蚀，又称脱碳，大体分为以下几个步骤：,渗碳体的分解，,Fe,3,C=3Fe+【C】,碳的扩散,生成甲烷：,【C】+4HCH,4,3,）氢化物氢脆,氢化物氢脆是氢气与金属生成氢化物，造成脆性断裂。,4,）可逆氢脆,当金属中溶有一定数量的氢，它的溶解量不超过金属所处温度下氢的极限溶解量，氢在金属中处于固溶状态。此时，如果将金属变形就会发生可逆氢脆。之所以称为可逆氢脆，是因为金属经过低速变形后，去掉负荷，静止一段时间再进行高速变形金属的塑性可以恢复。,炉水系统的腐蚀,4.4,热力设备氢脆的部位,热力设备腐蚀时，如果阴极过程为氢的去极化，那就有氢脆的危险。锅炉运行时，凝结水中漏入海水，导致炉水,PH,值下降，水冷壁可能产生氢脆，出现裂纹和脆性断裂。热力设备酸洗时，也有可能产生氢脆。,4.5,氢脆的防止方法,为了防止氢脆，应当改善水质，减少金属的腐蚀率，使阴极产生的氢量下降。为了减少酸洗时金属的氢脆，可以在酸洗时加入缓蚀剂。,在金属材料中加入某些氢扩散率很低的合金元素（镍和钼），可以减少氢脆的敏感性。,采用合适的焊接工艺也是必要的，为了防止氢脆，应当用低氢焊条。焊接时应保持干燥，因为水和水蒸气是氢的主要来源。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽质量的途径,概述：蒸汽污染是指蒸汽中含有硅酸、钠盐等杂质，蒸汽纯度（品质）是指蒸汽中这些杂质含量的多少。,一、饱和蒸汽污染的原因,饱和蒸汽污染是由于蒸汽带水和蒸汽溶解杂质两个原因造成的。,1,、蒸汽带水,从汽包送出的饱和蒸汽常夹带一些锅炉水的水滴，这是饱和蒸汽被污染的原因之一。在这种情况下，锅炉水中的杂质，如钠盐、硅化合物等，都以水溶液状态带入蒸汽中，这种现象称为饱和蒸汽的机械携带。,2,、蒸汽溶解杂质,蒸汽有溶解某些物质的能力，这是蒸汽被污染的另一原因。蒸汽压力越高，溶解能力越大。饱和蒸汽因溶解而携带水中某些物质的现象，叫做蒸汽的溶解携带（选择性携带）。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽质量的途径,二、饱和蒸汽的机械携带,1,、汽包内的水汽状况,1,）在汽包内水和汽不是截然分开的，没有明显的水面，水空间含有蒸汽泡，汽空间内有许多水滴。汽包内的蒸发水面是不平稳的，而是波动的。一方面是由于流体的动力波动，一方面是由于热力方面的原因，如锅炉运行时压力的变化或燃烧工况的不稳等。,2,）汽包内的水汽分界面比锅炉水位计指示的水位略高一些，这种现象称为水位膨胀现象。在汽包内水位以下的水中含有大量蒸汽泡，越是接近水面汽泡越多，实际上在这里是汽水混合物。而水位计中的水，因受大气冷却，温度较低，蒸汽泡都已冷凝成水，所以在水位计中没有汽泡。因此，汽包中水的密度小于水位计中水的密度所以，汽包内汽水分界面要比水位计中观察到的水位略高一些，同时，水汽界面发生强烈的波动。这是因为许许多多蒸汽泡不断从水层下层送入，穿过水层上升，并在汽水分界面出破裂，而且来自上升管的汽水混合物有很大的动能，不断冲击汽包内锅炉水。,3,）炉水水质不良，造成蒸发面形成一层稳定的泡沫层，泡沫层破裂会产生很多小水滴，被蒸汽带出。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽质量的途径,2,、汽包内水滴的形成与带出,1,）蒸汽泡破裂形成水滴,水中的蒸汽泡，因为比较轻，逐渐上浮至水面（到大汽水分界面），当蒸汽泡通过汽水分界面，进入汽空间时，蒸汽泡水膜的破裂会溅出一些大小不等的水滴。,2,）机械运动撞击而形成水滴,当汽水混合物直接引入汽空间时，由于气流冲击水面，飞溅起许多锅炉水滴，或者由于汽水混合物撞击汽包壁和其他内部装置，或者由于气流的相互冲击，都会形成许多水滴。,3,、泡沫的形成,锅炉水水质很差时，气泡内会产生泡沫现象，所谓泡沫是在水面附近的许多汽泡的紧密堆积物，汽泡与汽泡彼此靠液膜隔开。炉水起泡的主要原因是炉水中含有起泡剂，起泡剂的主要作用是：,1,）降低炉水的表面张力。当炉水中含有有机物时，由于它们是表面活性物质，能降低炉水的表面张力，从而使得汽泡能稳定地堆积起来，使炉水起泡。,2,）在汽泡周围形成了坚固的膜。当汽泡外面的液膜是一层坚固的薄膜，即使有较大的机械强度时，液膜也不易破裂，泡沫就能稳定。在炉水中，一些悬浮物、水渣等能粘着或吸附在汽泡液膜上，形成坚固的骨架，增加了膜的强度。,3,）增加流体的粘度。由于杂质的存在，液体间的粘度增大，液体不易流走，而液膜的粘度大时，会使膜的机械强度增加，液膜不易变薄，且有一定的机械强度。炉水水面附近的汽泡不易破裂，则易堆积成汽泡。,有机物、悬浮物和水渣、炉水中的碱性物质、油类物质对泡沫的稳定性有重要影响。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽质量的途径,4,、影响饱和蒸汽带水的因素,（,1,）锅炉负荷,锅炉负荷的增加会使蒸汽带水量增大，其原因如下：,1,）负荷增加时，来自上升管的蒸汽量增多，窜出汽水分界面的蒸汽泡增多，汽泡水膜破裂产生的水滴量和水滴的动能增加，机械撞击、喷溅所形成水滴的量和动能也都增加。,2,）负荷增加时，由汽包引出蒸汽的流量增大，所以蒸汽载水分的能力也就增大。,3,）负荷增加时，因水室中蒸汽泡的增多，会加剧水位膨胀现象，是汽空间的实际高度减少，不利于自然分离。,（,2,）汽包水位,汽包水位过高，会使蒸汽带水量增大。,（,3,）锅炉负荷骤增、压力骤降,锅炉的负荷、压力变动太剧烈，会使蒸汽大量带水。,（,4,）锅炉水含盐量（炉水含盐量增加，则蒸汽含盐量增加）。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽质量的途径,三、饱和蒸汽溶解携带的基本规律,1,、饱和蒸汽溶解物质的能力,饱和蒸汽压力越高，它的性能越接近于水的性能，高参数水蒸气的分子结构接近于液态水，所以高参数蒸汽也能溶解某些物质。饱和蒸汽溶解能力可用分配系数,K,来表示，它表示某物质溶解在饱和蒸汽中的含量同与此蒸汽相接触的水中该物质含量的比值，表示为：,K=S,B,/S,SH,K,表示物质的分配系数，,S,B,溶解在饱和蒸汽中某物质的含量，,S,SH,表示水中某物质的含量。,可见，某物质的分配系数越大，表示饱和蒸汽溶解该物质的能力越大。,2,、饱和蒸汽溶解携带的特点,（,1,）有选择性。,锅炉水中常见物质按其在饱和蒸汽中溶解能力的大小，可划分为三大类：第一类为硅酸，其分配系数最大；第二类为氯化钠、氢氧化钠等，分配系数较硅酸低得多；第三类为硫酸钠、磷酸钠和硅酸钠等，在饱和蒸汽中很难溶解，分配系数很小。,（,2,）溶解携带量随压力的提高而增大。水的密度基本上不随压力变化，只有饱和蒸汽密度随压力的提高而显著增加，所以压力提高，物质的分配系数提高，蒸汽的溶解能力也增加。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽质量的途径,3,、饱和蒸汽对硅酸的溶解携带,（,1,）饱和蒸汽中硅酸的溶解特性。饱和蒸汽中的硅化合物来源于锅炉水，但饱和蒸汽中硅化合物的形态与锅炉水中硅化合物的形态不一致。在汽包锅炉内，由于水温很高，而且水的,PH,值较高，给水中溶解态的和胶态的硅化合物进入锅内后都成为溶解态的。锅炉水中的硅化合物有一部分是溶解态的硅酸盐，另一部分是溶解态的硅酸。饱和蒸汽对硅化合物的溶解性不同，它主要是溶解硅酸，对硅酸