1、化學(xué)監(jiān)督與電力生產(chǎn)的關(guān)系,一、化學(xué)監(jiān)督的重要性： 1、防止熱力設(shè)備結(jié)垢 2、防止熱力設(shè)備腐蝕 3、防止熱力設(shè)備積鹽 二、化學(xué)監(jiān)督的主要工作： 1、補(bǔ)給水處理（預(yù)處理、除鹽等） 2、給水處理（加藥、除氧等） 3、爐水處理 4、凝結(jié)水處理 5、循環(huán)冷卻水處理 6、發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理 7、熱力設(shè)備各種水質(zhì)的監(jiān)督 8、煤油監(jiān)督工作,火力發(fā)電廠水汽系統(tǒng),一、水和蒸汽是熱力設(shè)備中的工質(zhì) 水循環(huán)、水損失、水補(bǔ)充 二、水汽系統(tǒng)雜質(zhì)的來源 1、補(bǔ)給水含有雜質(zhì) 2、冷卻水滲漏使雜質(zhì)進(jìn)入凝結(jié)水 3、金屬腐蝕產(chǎn)物被水?dāng)y帶 三、熱力設(shè)備水汽循環(huán)系統(tǒng) 水汽循環(huán)流程、水樣名稱,電廠化學(xué)基礎(chǔ)知識,一、水的基本性能 1、水分子結(jié)

2、構(gòu) 化學(xué)式、極性分子、以氧原子為頂?shù)牡妊切危菃畏肿雍途酆象w的混合物。 2、水的特性 2.1水的狀態(tài) 常溫下三種狀態(tài)，火電廠生產(chǎn)工藝中的能量轉(zhuǎn)換過程就是以水和汽為工質(zhì)來實現(xiàn)的。 2.2水的密度 水的密度在3.98時最大，為1，高于或低于此溫度時，密度都小于1，主要是由于水的締合現(xiàn)象造成的。 2.3水的比熱容 幾乎所有的液體和固體物質(zhì)中，水的比熱容最大，同時有很大的蒸發(fā)熱和溶解熱。因為水加熱時，熱量不僅消耗于水溫升高，還消耗于水分子聚合物的離解。所以常作為傳熱的介質(zhì)。 2.4水的溶解能力 水有很大的介電常數(shù)，溶解能力極強(qiáng)。 2.5水的表面張力 靠近水體表面的水分子受力不平衡，水體內(nèi)部對它的

3、引力大，外部空氣對它的引力小，從而使水體表面分子受到一種向內(nèi)的拉力，稱為表面張力。,電廠化學(xué)基礎(chǔ)知識,2.6水的粘度 水體運(yùn)動過程中所發(fā)生的內(nèi)摩擦力。 2.7水的電導(dǎo) 水是很弱的兩性電解質(zhì)，能電離出少量的氫離子和氫氧根離子，具有一定的導(dǎo)電能力，用電導(dǎo)率表示。 2.8水的沸點(diǎn)與蒸汽壓 水的沸點(diǎn)與蒸汽壓有關(guān)。當(dāng)蒸發(fā)和凝結(jié)的速度相等時，水面的分子數(shù)量不再改變，達(dá)到動態(tài)平衡。在一定溫度下，達(dá)到動態(tài)平衡時的蒸汽稱為該溫度下的飽和蒸汽，這時飽和蒸汽壓力稱為飽和蒸汽壓，簡稱蒸汽壓。當(dāng)水的溫度升高到一定值，其蒸汽壓力等于外界壓力時，水就開始沸騰，這時的溫度稱為該壓力下的沸點(diǎn)。 2.9水的化學(xué)性質(zhì) 水能與金屬和

4、非金屬作用放出氧。,電廠化學(xué)基礎(chǔ)知識,二、分析化學(xué)基礎(chǔ) 1、定性分析 鑒定物質(zhì)的組成，利用試劑對各組分的不同反應(yīng)或現(xiàn)象來區(qū)別。 2、定量分析（容量分析） 2.1容量分析是用已知濃度的試劑溶液（標(biāo)準(zhǔn)溶液）作滴定劑，滴加到含被測物的溶液中，到滴定終點(diǎn)時，由該試劑的用量和濃度算出被測物含量的一種分析方法，該過程叫滴定。 2.2容量分析分類：酸堿反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)和沉淀反應(yīng)。 2.3特點(diǎn)：迅速、準(zhǔn)確、操作簡便。,電廠化學(xué)基礎(chǔ)知識,三、水化學(xué) 1、天然水 1.1大氣水 1.2地表水 1.3地下水 2、水化學(xué)與水的利用 2.1工業(yè)水 2.2生活水 2.3廢水,電廠化學(xué)基礎(chǔ)知識,4、常用水質(zhì)指標(biāo)

5、4.1懸浮物 水中懸浮物質(zhì)的含量，可用重量法和濁度儀測定。 4.2含鹽量 表示水中各種鹽類的總和，由水質(zhì)全分析所得的全部陽離子和陰離子的重量總和，也可用摩爾法表示，還可以用溶解固型物近似表示。實際工作中，常利用電導(dǎo)率來評價水中含鹽量的多少。 4.3硬度 表示水中高價金屬離子的總濃度，主要是鈣離子和鎂離子，它表示了水中結(jié)垢物質(zhì)的多少。鈣鹽包括：重碳酸鈣、碳酸鈣、硫酸鈣、氯化鈣；鎂鹽包括：重碳酸鹽、碳酸鎂、硫酸鎂、氯化鎂。 硬度還可以按水中陰離子的情況分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。 4.4堿度 表示水中氫氧根、碳酸根、重碳酸根及其它弱酸鹽類的總和。,電廠化學(xué)基礎(chǔ)知識,4.5酸度 是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)

6、生中和反應(yīng)的物質(zhì)的總量，即能放出質(zhì)子氫或經(jīng)過水解能產(chǎn)生氫離子的物質(zhì)的總量。 分為三類： 4.5.1強(qiáng)酸 4.5.2強(qiáng)酸弱堿鹽和酸式鹽 4.5.3弱酸 水中的這些物質(zhì)對強(qiáng)堿的全部中和能力稱為總酸度，酸度不等于水中氫離子的濃度，水中氫離子濃度用PH值表示指呈離子狀態(tài)的氫離子數(shù)量，而酸度表示中和滴定過程可以與強(qiáng)堿進(jìn)行反應(yīng)的全部氫離子數(shù)量，包括已電離和將要電離的。 4.6有機(jī)物 化學(xué)耗氧量、生物耗氧量、總有機(jī)碳和總耗氧量來表示。,水汽品質(zhì)的監(jiān)測項目及控制指標(biāo),一、水汽監(jiān)督指標(biāo) 為了防止鍋爐及其熱力系統(tǒng)的結(jié)垢、腐蝕和汽輪機(jī)積鹽等故障，水汽質(zhì)量應(yīng)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。對于亞臨界汽包鍋爐的水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和各個項目的

7、意義介紹如下。 1、蒸汽 1）含鈉量。 5ug/l,含鈉量可以表征蒸汽含鹽量多少，因為蒸汽中的鹽類主要是鈉鹽。因測定含鹽量還沒有簡易又可靠的方法，所以常用鈉離子濃度計測定含鈉量以表征蒸汽含鹽量的多少，水樣通過氫離子交換柱后測定的電導(dǎo)率應(yīng)小于0.15us/cm。應(yīng)連續(xù)測定蒸汽的含鈉量，以便及時發(fā)現(xiàn)蒸汽劣化情況。 2）含硅量。 5ug/l,蒸汽中的硅酸會沉積在汽輪機(jī)內(nèi)，形成難溶于水的二氧化硅附著物，它對于汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性有較大影響，因此含硅量也是蒸汽品質(zhì)的指標(biāo)。 3）含鐵、含銅量。 鐵5ug/l，銅3ug/l，亞臨界壓力蒸汽中攜帶有鐵、銅的氧化物，進(jìn)入汽輪機(jī)后沉積在高、中壓缸前幾級葉片和

8、噴嘴中，對汽輪機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有較大影響，因此對蒸汽的含鐵、含銅量應(yīng)予以監(jiān)督。 4）氫電導(dǎo)。 0.15us/cm。,水汽品質(zhì)的監(jiān)測項目及控制指標(biāo),2、爐水 （1）磷酸根 1mg/l,爐水維持一定量的磷酸根，有利于防止水垢，適當(dāng)增加了爐水的緩沖性，有利于防腐。 （2）PH值9.3-9.7 爐水PH值應(yīng)大于9，原因在于： 1）PH值偏低，爐水對鋼材的腐蝕性增強(qiáng)，鍋爐內(nèi)易發(fā)生腐蝕； 2）爐水磷酸根與鈣離子的反應(yīng)，只有在PH值足夠高的條件下，才能生成容易排除的水渣； 3）PH值高有利于抑制鍋爐水中硅酸鹽的水解，減少硅酸在蒸汽中的溶解攜帶量。 （3）氯離子 0.5mg/l鍋爐水氯離子太高時，表明爐水中

9、氯化物含量高，這不僅會使蒸汽中攜帶的氯離子量增加，可導(dǎo)致亞臨界機(jī)組汽輪機(jī)內(nèi)部合金鋼的應(yīng)力腐蝕，還會亞臨界汽包爐水冷壁管發(fā)生腐蝕。 （4）含硅量和含鹽量0.2mg/l （含鹽量不便于監(jiān)測，而爐水電導(dǎo)指標(biāo)反映了爐水總含鹽量，最新國標(biāo)已刪除爐水總含鹽量指標(biāo)）,水汽品質(zhì)的監(jiān)測項目及控制指標(biāo),3、給水（省煤器入口水） （1）硬度 為了防止鍋爐結(jié)垢，以及避免增加鍋內(nèi)磷酸鹽處理的用藥量和使鍋爐水中產(chǎn)生過多的水渣，所以應(yīng)監(jiān)督給水硬度。 （2）油 0.3mg/l （3）溶解氧7ug/l （4）PH值9.2-9.6 （5）總碳酸鹽量（小于1mg/L） （6）含鐵和含銅量 鐵 10ug/l，銅 3ug/l (7)含

10、硅量和含鹽量（氫電導(dǎo)） 硅20ug/l，電導(dǎo)0.1us/cm,水汽品質(zhì)的監(jiān)測項目及控制指標(biāo),4、凝結(jié)水 （1）電導(dǎo)率0.3us/cm （2）硬度0 （3）溶解氧 30ug/l （4）含硅和含鈉量,硅20ug/l ,鈉 5ug/l （5）含鐵和含銅量，鐵10ug/l，銅3ug/l 5、精處理混床出水 （1）電導(dǎo)率0.15us/cm （2）硬度0 （3）二氧化硅 15ug/l （4）鈉 3ug/l （5）含鐵和含銅量, 5ug/l, 3ug/l （6）PH值,水汽品質(zhì)的監(jiān)測項目及控制指標(biāo),6、發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水 （1）電導(dǎo)率2 us/cm （2）含銅量 40ug/L （3）PH值7-9 （4）硬度0mo

11、l/l （5）溶解氧 80ug/L,水汽品質(zhì)的監(jiān)測項目及控制指標(biāo),7、鍋爐補(bǔ)給水 7.1除鹽水箱儲存水、混床出水 （1）電導(dǎo)率0.2 us/cm （2）鈉10ug/L （3）硅20ug/L （4）PH值6.8-7.2 7.2陽床出水 （1）鈉100ug/L （2）硬度=0mol/l （3）酸度 7.3陰床出水 （1）電導(dǎo)5us/cm （2）硅100ug/L,水汽品質(zhì)的監(jiān)測項目及控制指標(biāo),二、水汽質(zhì)量劣化處理原則 1、水汽品質(zhì)劣化時，應(yīng)迅速檢查取樣是否有代表性，化驗結(jié)果是否正確，并綜合分析系統(tǒng)中水汽質(zhì)量的變化，確認(rèn)判斷無誤后立即匯報值長、專責(zé)工程師、主任，采取有效措施，使水汽質(zhì)量在允許時間內(nèi)恢復(fù)

12、到標(biāo)準(zhǔn)值。,一級處理值：因雜質(zhì)造成腐蝕、結(jié)垢、積鹽的可能性，如水質(zhì)不好轉(zhuǎn)， 應(yīng)在72小時內(nèi)恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)值。 二級處理值：肯定因雜質(zhì)造成腐蝕、結(jié)垢、積鹽的可能性，應(yīng)在24小時內(nèi)恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)值。 三級處理值：正在進(jìn)行快速腐蝕、結(jié)垢、積鹽，如水質(zhì)不好轉(zhuǎn)，應(yīng)在4小時內(nèi)停爐處理。,水汽品質(zhì)的監(jiān)測項目及控制指標(biāo),2、當(dāng)凝汽器泄漏，凝結(jié)水泵出口水電導(dǎo)、含鈉量、硬度超出標(biāo)準(zhǔn)時，如沒投精處理，此時應(yīng)立即投精處理，并匯報有關(guān)人員，根據(jù)其泄漏部位，采取必要的堵漏措施，并加強(qiáng)對爐水的PH磷酸鹽處理和鍋爐排污，給水劣化時，應(yīng)建議鍋爐人員盡量不投減溫水。 3、對凝結(jié)水泄漏的情況作如下處理： （1）當(dāng)凝結(jié)水硬度大于2.0Umol

13、/L時，檢漏堵漏允許運(yùn)行72小時； （2）當(dāng)凝結(jié)水硬度大于5.0Umol/L時，檢漏堵漏允許運(yùn)行24小時； （3）當(dāng)凝結(jié)水硬度大于20Umol/L時，4小時內(nèi)應(yīng)恢復(fù)正常，否則向值長匯報，申請故障停機(jī)。 4、爐水品質(zhì)異常時的處理 當(dāng)爐水品質(zhì)出現(xiàn)異常時，應(yīng)測定爐水含氯量、含鈉量、電導(dǎo)率和堿度，以便查明原因。,機(jī)組運(yùn)行中的給水處理和監(jiān)督,一、熱力除氧 原理：亨利定律（氣體溶解定律） 除氧器形式：淋水盤式、噴霧填料式、噴霧淋水盤式，凝汽器真空除氧 二、化學(xué)除氧 1、聯(lián)氨性質(zhì) 分子式為N2H4，在常溫下是一種無色液體，易溶于水，它和水結(jié)合生成穩(wěn)定的水合聯(lián)氨，水合聯(lián)氨在常溫下也是一種無色液體。 聯(lián)氨易揮發(fā)

14、，當(dāng)溶液中聯(lián)氨濃度不超過40時，常溫下聯(lián)氨的蒸發(fā)量不大。它是很強(qiáng)的侵蝕性物質(zhì)，有毒，它的蒸氣對呼吸系統(tǒng)和皮膚有很強(qiáng)的侵害作用。 聯(lián)氨的水溶液和氨相似，呈弱堿性，在水中按下列反應(yīng)式電離： N2H4H2O=N2H5+OH- N2H5+H2O=N2H62+OH- 所以可以看出聯(lián)氨的水溶液呈弱堿性。,機(jī)組運(yùn)行中的給水處理和監(jiān)督,2、聯(lián)氨的緩蝕原理 目前有三種看法： 1）聯(lián)氨是陰極緩蝕劑的觀點(diǎn)。這種觀點(diǎn)認(rèn)為，聯(lián)氨是一種還原劑，特別在堿性溶液中還原性更強(qiáng)。在給水中和氧發(fā)生如下反應(yīng)：N2H4O2=N2+2H2O 由于聯(lián)氨和氧反應(yīng)降低了氧的濃度，使陰極反應(yīng)的速度下降，所以屬于陰極緩蝕劑。 2）聯(lián)氨是陽極緩蝕劑

15、的觀點(diǎn)。這種觀點(diǎn)認(rèn)為，聯(lián)氨優(yōu)先吸附在陽極引起陽極極化，使腐蝕速度減小。當(dāng)陽極被聯(lián)氨完全覆蓋時，腐蝕速度明顯下降。 3）替代反應(yīng)的觀點(diǎn)。聯(lián)氨不和氧直接反應(yīng)，而是發(fā)生一種替代反應(yīng)。這種觀點(diǎn)認(rèn)為，不加聯(lián)氨時，在陽極發(fā)生的反應(yīng)是：FeFe2+2e，在陰極是氧的還原：O2+2H2O4e=4OH-，加聯(lián)氨時，陰極反應(yīng)仍然是氧的還原，而陽極反應(yīng)卻是N2H44OH-=N2+4H2O+4e,這就防止了鐵的腐蝕，同時有把氧除掉了，類似犧牲陽極的陰極保護(hù)法。 不管對聯(lián)氨的緩蝕機(jī)理作何種解釋，聯(lián)氨是一種還原劑這一點(diǎn)是無疑的。 聯(lián)氨處理的合理條件：水溫在200以上，介質(zhì)的PH值在8.7-11之間，有一定的過剩量，一般給

16、水中的聯(lián)氨含量控制在20-50ug/l。 3、聯(lián)氨處理的實施,機(jī)組運(yùn)行中的給水處理和監(jiān)督,三、給水還原性水工況（加氨處理） 1、概述：為了防止或減輕給水系統(tǒng)的腐蝕，如果機(jī)組采用堿性運(yùn)行環(huán)境，除了盡量減少給水中的溶解氧含量外，還需要調(diào)節(jié)給水PH值。所謂給水PH值調(diào)節(jié)，就是往給水中加入一定量的堿性物質(zhì)，控制給水PH值在合適范圍，使鋼和銅合金的腐蝕速度降低最低，以保證給水含鐵量和含銅量符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 2、給水PH值的控制：一般控制在9.2-9.6。 給水加氨的實質(zhì)是用氨來中和給水中的游離二氧化碳，并堿化介質(zhì)，以達(dá)到提高給水PH值的目的。 給水加氨后，水中存在下面的平衡關(guān)系：NH3H2ONH4+OH-

17、 使水呈堿性，可以中和水中的游離二氧化碳，反應(yīng)如下: NH3H2O+CO2NH4HCO3 NH4HCO3+NH3H2O(NH4)2CO3+H2O 3、加氨點(diǎn)的選擇：一般加在前置泵的出口和凝結(jié)水精處理混床的出口。,機(jī)組運(yùn)行中的給水處理和監(jiān)督,四、給水氧化性水工況（給水中性水工況、給水加氧加氨聯(lián)合水工況） 1、原理 當(dāng)給水電導(dǎo)小于0.15us/cm時，水中溶解氧不再對鋼鐵具有腐蝕性，而是促使鋼鐵表面形成保護(hù)膜，從而抑制腐蝕。 2、水質(zhì)控制的要求 給水中性水規(guī)范： 1）電導(dǎo)率。小于0.15us/cm 2）值。.0-7.5 3）溶解氧。50-250ug/L 適用于無銅系統(tǒng)。 給水加氧加氨聯(lián)合水規(guī)范：

18、1）電導(dǎo)率。小于0.1us/cm 2）PH值。8.0-8.5 3）溶解氧。100-200ug/L 適用于低加為銅材，高加為鋼材的機(jī)組。,機(jī)組運(yùn)行中的給水處理和監(jiān)督,3、加藥方法 4、氧化性水工況的優(yōu)越性 1）熱力設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢速率降低，延長鍋爐化學(xué)清洗間隔。 2）減少鍋爐的壓力損失。 3）延長了凝結(jié)水精處理設(shè)備的運(yùn)行周期。,給水系統(tǒng)的腐蝕類型,一、氧腐蝕概況 根據(jù)腐蝕化學(xué)的基本原理，在鐵水體系或銅水體系中，氧有雙重作用，既 可以作為陰極去極化劑，參加陰極反應(yīng)，使金屬的溶解速度加快，起著腐蝕劑的 作用；也可以作為陽極鈍化劑，阻礙陽極過程的進(jìn)行，起著保護(hù)作用。氧腐蝕不 僅直接造成熱力設(shè)備的損壞，

19、降低設(shè)備的使用壽命，而且腐蝕產(chǎn)物隨給水進(jìn)入鍋 爐，將在受熱面沉積，引起鍋爐的其他腐蝕破壞，造成更嚴(yán)重后果。 氧腐蝕分類：運(yùn)行中的氧腐蝕和停運(yùn)中的氧腐蝕。運(yùn)行中的氧腐蝕條件通常是： 水中溶解氧含量較低，溫度較高，水的PH值較高，水為流動狀態(tài)；停用中的氧腐 蝕是在高含氧量、常溫、靜態(tài)和PH值接近7的條件下產(chǎn)生。 二、運(yùn)行中氧腐蝕的特征和機(jī)理 腐蝕部位：通常發(fā)生在給水管道、省煤器，補(bǔ)給水管道，疏水管道和設(shè)備。 腐蝕特征：鋼鐵發(fā)生氧腐蝕時，表面形成許多小型鼓皰，鼓皰大小相差很 大，表面的顏色也有差別（黃褐色低溫時的腐蝕產(chǎn)物FeOOH、磚紅色 Fe2O3、黑褐色高溫產(chǎn)生Fe3O4），鼓皰次層是黑色粉末狀

20、物質(zhì)，除去這 些腐蝕產(chǎn)物后，便可看到因腐蝕造成的小坑。,給水系統(tǒng)的腐蝕類型,三、運(yùn)行中氧腐蝕機(jī)理 1、點(diǎn)蝕源：碳鋼表面的不均勻性金相組織的差別，夾雜物的存在，氧化膜 的不完全，氧濃度的差別等。 2、腐蝕反應(yīng)： 陽極反應(yīng)：FeFe2+2e 陰極反應(yīng)：O22H2 O4e4OH- 所生成的進(jìn)一步反應(yīng)，即Fe2+水解產(chǎn)生H+，反應(yīng)式為： Fe2+ H2 O FeOH+H+ 而且鋼中的夾雜物如MnS就會和氫離子反應(yīng)，生成H2S會加速鐵的溶解，并導(dǎo)致 腐蝕坑加速發(fā)展。 3、氧濃度差異閉塞電池的形成 所生成的腐蝕產(chǎn)物覆蓋在坑口，導(dǎo)致氧氣很難擴(kuò)散進(jìn)入坑內(nèi)，坑內(nèi)由于鐵離子的 水解使溶液PH值進(jìn)一步下降，硫化物溶

21、解產(chǎn)生了H2S加速鐵的溶解，而氯離子通 過電遷移進(jìn)入坑內(nèi)，氫離子和氯離子都會導(dǎo)致內(nèi)部陽極腐蝕反應(yīng)速度加快。這 樣，蝕坑進(jìn)一步擴(kuò)展，形成閉塞電池。,給水系統(tǒng)的腐蝕類型,四、運(yùn)行中熱力設(shè)備氧腐蝕影響因素 1、氧氣濃度：氧濃度越高，腐蝕速度越快。 2、PH值：410內(nèi)無影響，因為氧濃度不變，陰極反應(yīng)速度不變；PH 4時，加速鐵的溶解；PH值：10-13，腐蝕減小，形成了保護(hù)膜。 3、水溫：在密閉系統(tǒng)中，氧濃度一定時，溫度升高導(dǎo)致反應(yīng)速度加 快；敞開情況下，腐蝕速度在80時達(dá)到最大，溫度升高除氧，另一方 面加速氧的擴(kuò)散。 4、水中離子：氫、氯、硫酸根加速腐蝕，對氧化膜起破壞作用。 5、水的流速：一般情

22、況下，加速腐蝕；但流速達(dá)到一定程度時，金屬 表面溶解氧的濃度達(dá)到臨界濃度，鐵出現(xiàn)鈍化，且水流可將覆蓋物帶 走，使其不能形成閉塞電池；流速再增加時，鈍化膜被水的沖刷作用破 壞，形成另一種腐蝕，腐蝕速度加快。,給水系統(tǒng)的腐蝕類型,五、游離二氧化碳腐蝕 1、熱力設(shè)備水汽系統(tǒng)中酸性物質(zhì)的來源 1.1碳酸化合物 熱力設(shè)備中碳酸化合物主要來源于鍋爐補(bǔ)給水，其次是凝汽器發(fā)生泄漏 時，漏入汽輪機(jī)凝結(jié)水的冷卻水帶入的，主要是碳酸氫鹽。 碳酸化合物 進(jìn)入給水系統(tǒng)后，在除氧器中，碳酸氫鹽會分解一部分，碳酸鹽也會部 分水解，放出二氧化碳：2HCO3-CO32-H2OCO2 CO32-H2O2OH-CO2 1.2二氧化

23、碳 水汽系統(tǒng)中二氧化碳主要來源于碳酸化合物在鍋爐內(nèi)的熱分解和真空狀 態(tài)運(yùn)行的設(shè)備不嚴(yán)密處漏入的空氣。 1.3有機(jī)物,給水系統(tǒng)的腐蝕類型,1.3有機(jī)物 1）除鹽系統(tǒng)的殘留和凝汽器的泄漏。 2）破碎樹脂在熱力系統(tǒng)的分解。 3）細(xì)菌和微生物的繁殖。 4）用海水作為冷卻水的凝汽器發(fā)生泄漏時，海水漏入凝結(jié)水系統(tǒng)，進(jìn)入鍋爐內(nèi)，鎂鹽在高溫高壓下發(fā)生水解會產(chǎn)生無機(jī)強(qiáng)酸： MgSO4+H2O=Mg(OH)2+H2SO4 MgCl2+H2O=Mg(OH)2+2HCl 由上可知：水汽系統(tǒng)中的酸性物質(zhì)主要是溶于水中的二氧化碳、無機(jī)強(qiáng)酸和一些低分子有機(jī)酸。,給水系統(tǒng)的腐蝕類型,2、水汽系統(tǒng)中的二氧化碳腐蝕 2.1腐蝕部

24、位：汽輪機(jī)低壓級和凝結(jié)水系統(tǒng)。 2.2腐蝕機(jī)理 鋼鐵在無氧的二氧化碳水溶液中的腐蝕速度取決于鋼表面上氫氣的析出 速度，析出速度大則腐蝕速度快。研究發(fā)現(xiàn)，氫氣從含二氧化碳的水溶 液中析出是通過兩條途徑同時進(jìn)行的：一是水中的二氧化碳分子與水分 子結(jié)合成碳酸分子，它電離產(chǎn)生的氫離子擴(kuò)散到金屬表面上，得電子還 原為氫氣放出：另一條途徑是，水中二氧化碳分子直接向金屬表面擴(kuò) 散，被吸附在金屬表面，在金屬表面上與水分子結(jié)合形成碳酸分子，直 接還原析出氫氣。由于碳酸是弱酸，其水溶液中存在弱酸電力平衡，這 樣，在腐蝕過程中被消耗完之前，水溶液的PH值維持不變，這是與完全 電離的強(qiáng)酸溶液不相同的，在二氧化碳溶液中

25、，腐蝕過程持續(xù)不斷。另 一方面，水中游離二氧化碳又能通過吸附，在鋼鐵表面上直接的電子還 原，從而加速了腐蝕過程中的陰極過程，這樣使鐵的陽極溶解素的也增 大，所以，二氧化碳水溶液對鋼鐵的腐蝕性比預(yù)料中的大的多。 二氧化碳水溶液對鋼鐵的腐蝕是氫損傷，包括氫鼓包、氫脆、脫碳等。,給水系統(tǒng)的腐蝕類型,2.3影響二氧化碳腐蝕速度的因素 1）水中二氧化碳的含量。腐蝕速度隨含量增多而加快。 2）溫度，在溫度較低時，隨溫升而加速；在100附近，腐蝕速度最快；溫度再升高，腐蝕速度反而下降（生成了致密和粘附性好的碳酸鐵膜）。 3）介質(zhì)的流速。隨著流速增大，腐蝕速度增加，但當(dāng)流速增大到流動狀況已成紊流時，腐蝕速度不

26、再隨流速變化而變化。 4）溶解氧。溶解氧的存在會加速腐蝕。 5）金屬材料。一般來說增加合金元素的含量，可耐二氧化碳腐蝕。 2.4防止 1）降低補(bǔ)給水的堿度。（離子交換除鹽） 2）盡量減少汽水損失，降低系統(tǒng)的補(bǔ)給水率。 3）防止凝汽器泄漏，提高凝結(jié)水質(zhì)量。 4）注意防止空氣漏入水汽系統(tǒng)，提高除氧器效率，減少溶解氧含 量。 此外，為了減輕二氧化碳腐蝕程度，普遍采用水汽系統(tǒng)加入堿化劑(氨水)來中和游離二氧化碳的措施。,爐水系統(tǒng)的腐蝕,1、氧腐蝕 正常情況下，不會發(fā)生氧腐蝕，但發(fā)生系列情況時，就可能發(fā)生氧腐蝕。 1.1除氧器運(yùn)行不正常 2.2鍋爐基建和停用期間無防護(hù)。 2、沉積物下腐蝕 2.1原理 正

27、常情況下，鍋內(nèi)金屬表面常覆有一層Fe 3O4保護(hù)膜，具有良好的保護(hù)性能，鍋爐不會遭到腐蝕。但如果保護(hù)膜遭到了破壞，金屬表面就會暴露在高溫的爐水中，很容易受到腐蝕。 主要是由于爐水PH值控制不當(dāng)，破壞了保護(hù)膜。 研究表明：當(dāng)爐水PH為10-12時腐蝕速度最小，PH值過低或過高都會使腐蝕速度加快。 在低PH值下（小于8），腐蝕加快的原因是氫離子的去極化作用，而且此時反應(yīng)產(chǎn)物是可溶性的，不易形成保護(hù)膜。在高PH值下（大于13）下，腐蝕加快的原因為金屬表面的Fe 3O4保護(hù)膜溶于溶液中而遭到破壞，反應(yīng)式為： Fe 3O4+NaOHNaFeO2+Na 2FeO2+H2O 另外，鐵與 NaOH 直接反應(yīng)生

28、成亞鐵酸鈉在高PH值的溶液中是可溶的。所以，當(dāng)PH值大于13時，隨PH值增高，腐蝕速度迅速加快。因此，正常運(yùn)行時，控制爐水PH值在9-11之間，金屬表面的保護(hù)膜是穩(wěn)定的，不會發(fā)生腐蝕。,爐水系統(tǒng)的腐蝕,但當(dāng)金屬表面有沉積物時，由于沉積物下溶液的濃縮和流動性不好，就很容 易產(chǎn)生沉積物下腐蝕。例如，游離氫氧化鈉腐蝕和凝汽器泄漏時的酸性腐蝕。 沉積物下腐蝕可分為兩種情況： 1）酸性腐蝕。 a、腐蝕產(chǎn)生的原因 鍋爐產(chǎn)生酸性腐蝕的原因是因為給水和爐水的PH值過低，酚酞堿度降低或甚至完全消失。目前爐內(nèi)處理廣泛采用低磷酸鹽處理或超低磷酸鹽處理，爐水磷酸根的含量低，鍋爐水中常有酸式磷酸鹽存在，有的鍋爐還采用全

29、揮發(fā)性處理。因此，在補(bǔ)給水采用化學(xué)除鹽水后，給水及鍋爐水的緩沖性變得很小。當(dāng)運(yùn)行中除鹽水水質(zhì)不良或出現(xiàn)其它異常情況時，某些因素會使得給水和爐水的PH值降低。例如:1、離子交換樹脂的漏入，分解產(chǎn)生無機(jī)強(qiáng)酸和低分子有機(jī)酸；2、水冷壁上磷酸鐵垢的溶解也會使?fàn)t水出現(xiàn)暫時的低PH值的工況；3、海水或永久硬度很高的淡水冷卻的凝汽器泄漏時，鹽類水解產(chǎn)生無機(jī)強(qiáng)酸。,爐水系統(tǒng)的腐蝕,b、腐蝕的特點(diǎn) 腐蝕面廣，因為低PH值的水使金屬表面原有的保護(hù)膜大面積遭到破壞，因而在金屬與水接觸的整個表面產(chǎn)生腐蝕。另外，腐蝕破壞的程度還與熱負(fù)荷、介質(zhì)的流速等有關(guān)。 C、防止措施 提高補(bǔ)給水的質(zhì)量以及防止凝汽器管的泄漏，以保證給

30、水品質(zhì)是防止鍋爐酸性腐蝕的根本措施。對于直流爐，主要是要減少進(jìn)入鍋爐給水中的有機(jī)物含量和消除可能引起鍋爐水中產(chǎn)生酸性物質(zhì)的各種因素。對于汽包爐，除了上述措施外，可以采用磷酸鹽和氫氧化鈉聯(lián)合處理，提高爐水PH值，有助于消除鍋爐產(chǎn)生酸性腐蝕的危險。目前，大多數(shù)鍋爐采用氨來調(diào)節(jié)給水PH值，但氨是揮發(fā)性弱酸，因此當(dāng)鍋爐水中不斷有新的酸性物質(zhì)產(chǎn)生時，水中氫氧根離子量就不一定能完全中和它們。而且氨與這些酸性物質(zhì)中和后的產(chǎn)物有強(qiáng)酸弱堿鹽，可以水解成酸性物質(zhì)。如果用氫氧化鈉來調(diào)節(jié)鍋爐水的PH值，則由于它是非揮發(fā)性的、有足夠的氫氧根離子來中和酸性物質(zhì)，且中和后生成中性鹽，可以很好避免酸性腐蝕或減輕酸性腐蝕程度。

31、,爐水系統(tǒng)的腐蝕,2）堿性腐蝕 形成原因：鍋爐水中有游離氫氧化鈉，在沉積物下濃縮產(chǎn)生高濃度的OH-，發(fā)生堿性腐蝕。 特點(diǎn)：在沉積物下形成腐蝕坑，不會發(fā)生鋼的脫碳現(xiàn)象，是一種延性腐蝕。 游離氫氧化鈉的產(chǎn)生：主要是因為給水中含少量的碳酸鹽，在鍋爐內(nèi)分解產(chǎn)生氫氧化鈉。 2.2腐蝕類型 由上可知，沉積物下可能發(fā)生堿性或酸性腐蝕，這兩種腐蝕，根據(jù)其損傷情況不同，分別稱為延性腐蝕和脆性腐蝕。 1）延性腐蝕。常常發(fā)生在多孔的沉積物下，是由于沉積物下的堿性增強(qiáng)而產(chǎn)生的。腐蝕特征是腐蝕坑凹凸不平，坑上覆蓋有腐蝕產(chǎn)物，坑下金屬的金相組織和機(jī)械性能都沒有變化，金屬保留原有的延性，所以稱為延性腐蝕。當(dāng)腐蝕坑達(dá)到一定深

32、度時，管壁變薄，這時就會因過熱而鼓包或爆管。 2）脆性腐蝕。常常發(fā)生在比較致密的沉積物下，是由于沉積物下酸性增強(qiáng)而產(chǎn)生的。腐蝕特征是金相組織發(fā)生變化，有明顯的脫碳現(xiàn)象，產(chǎn)生細(xì)小裂紋，金屬變脆。嚴(yán)重時，管壁未變薄就會爆管。主要是由于腐蝕產(chǎn)生的氫滲入到金屬內(nèi)部引起的，因此又稱為氫脆。,爐水系統(tǒng)的腐蝕,2.3引起沉積物下腐蝕的運(yùn)行條件 產(chǎn)生沉積物下腐蝕的必要條件是爐管上有沉積物和鍋爐水的侵蝕性，主要有一下幾點(diǎn)： 1）結(jié)垢物質(zhì)帶入鍋內(nèi)。 2）凝汽器泄漏。 3）補(bǔ)給水水質(zhì)不良。 2.4防止 主要從防止?fàn)t管上形成沉積物和消除爐水的侵蝕性著手，一般措施如下： 1）新建鍋爐投入運(yùn)行前，應(yīng)進(jìn)行化學(xué)清洗；運(yùn)行鍋爐

33、應(yīng)定期清洗，除去沉積在管壁上的腐蝕產(chǎn)物。 2）提高給水水質(zhì)，防止給水系統(tǒng)腐蝕而使給水的銅鐵含量增加。 3）防止凝汽器泄漏。 4）調(diào)節(jié)鍋爐水水質(zhì)，消除或減少爐水的侵蝕性雜質(zhì)。 5）做好機(jī)組的停用保養(yǎng)工作。,爐水系統(tǒng)的腐蝕,3、鍋爐堿脆的特點(diǎn)及其形成條件 概述：碳鋼在氫氧化鈉水溶液中產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕破裂稱為堿脆。它是在濃堿和拉應(yīng)力聯(lián)合作用下產(chǎn)生的，受腐蝕碳鋼產(chǎn)生裂紋，本身不變形，但發(fā)生脆性斷裂。 3.1鍋爐堿脆的危害性 1）裂紋是由鍋爐內(nèi)部的接觸面向外發(fā)展的，初始的裂紋肉眼不易發(fā)現(xiàn)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)時，鍋爐已處于臨近爆炸或發(fā)生爆炸的危險狀態(tài)。 2）裂紋的發(fā)展速度不是與時間成一般線性關(guān)系的，而是加速發(fā)展。所以常

34、常不到檢修的時候已造成嚴(yán)重事故。 3）管子發(fā)生裂紋以后，修復(fù)工作困難，裂紋不能補(bǔ)焊，而必須割掉或換上新的鋼管。,爐水系統(tǒng)的腐蝕,3.2鍋爐堿脆的特點(diǎn) 1）裂紋的特點(diǎn)。堿脆經(jīng)常出現(xiàn)在鉚接爐的鉚接處和脹接處。裂紋出現(xiàn)在拉應(yīng)力最大的部位，裂紋的方向與拉應(yīng)力方向垂直。在金相顯微鏡下觀察，腐蝕斷裂處有一條主裂紋和許多支裂紋，主裂紋是穿晶的，支裂紋是沿晶的。 2）破裂系脆性斷裂。在破裂的部位，鋼板不發(fā)生塑性變形，裂紋附近的金屬保持原有的機(jī)械性能。 3）裂紋斷口有腐蝕產(chǎn)物。裂紋斷口處常有黑色的四氧化三鐵，和機(jī)械斷裂不同，機(jī)械斷裂的斷口有金屬光澤。 3.3堿脆產(chǎn)生的條件 1）爐水中含有游離氫氧化鈉；2）爐水產(chǎn)

35、生局部濃縮；3）受拉應(yīng)力的作用 3.3堿脆的機(jī)理 按照膜破裂理論，堿脆的機(jī)理可解釋如下： 1）碳鋼在有適當(dāng)氧化劑存在的堿溶液中，會出現(xiàn)不完整的鈍化。 2）鈍化表面的氧化膜，在拉應(yīng)力的作用下發(fā)生破裂。 3）未鈍化處為陽極，有保護(hù)膜的部位為陰極，在濃堿的作用下，組成腐蝕電池，反應(yīng)為： 陽極反應(yīng)：FeOH-HFeO2 -+H2O+2e 3HFeO2 -+H+Fe3O4+ H2O+2e 陰極反應(yīng)：H+ + eH 2HH2 4)在拉應(yīng)力作用下，導(dǎo)致碳鋼腐蝕破裂。,爐水系統(tǒng)的腐蝕,3.4鍋爐堿脆的影響因素 影響鍋爐堿脆的因素有：碳鋼的成分、金相組織、熱處理、爐水成分、應(yīng)力大小等。 1）碳鋼的成分影響 碳鋼

36、的含碳量對堿脆有重要影響。隨碳含量的下降，堿脆敏感性下降。 2）熱處理的影響 熱處理可以降低鋼中的內(nèi)應(yīng)力，使鋼具有合適的組織，降低鋼對堿脆的敏感性。 3）爐水成分的影響 爐水成分不同，對堿脆的敏感性不同。如果爐水所含成分使鋼的電位偏離堿脆的敏感電位，那么，它就能抑制堿脆。相反，如果爐水中某一物質(zhì)使鋼的電位移至堿脆的敏感電位范圍，那么就促進(jìn)堿脆。,爐水系統(tǒng)的腐蝕,3.5鍋爐堿脆的防止 為了防止鍋爐堿脆，必須消除腐蝕產(chǎn)生的條件，即降低鍋爐各部分所承受的拉應(yīng)力，消除爐水的侵蝕性和局部濃縮。 3.5.1降低鍋爐部件所承受的拉應(yīng)力 1）改變鍋爐部件的連接方式 為了防止堿脆，近年來，鍋爐管子和汽包的連接方

37、式均采用焊接代替鉚接和脹接。 2）改善鍋爐的結(jié)構(gòu)和安裝方法。汽包內(nèi)部的給水裝置安裝要合理，使給水延汽包長度均勻分布，防止溫度較低的給水直接流入汽包壁上，以免汽包承受拉應(yīng)力。此外，鍋爐安裝時，應(yīng)保證汽包和管子能自由膨脹以防止汽包或爐管被卡住。 3）保持鍋爐良好的運(yùn)行狀況。保持負(fù)荷穩(wěn)定，減少鍋爐的熱備用狀態(tài)，避免突然大流量的向鍋爐加入給水。 3.5.2消除爐水的侵蝕性 概述：要消除爐水的侵蝕性，保持爐水相對堿度小于0.2，一是增加爐水總含鹽量，一是降低爐水 NaOH含量。 為了消除爐水的侵蝕性，要選用合理的鍋內(nèi)水處理方法。對于高壓鍋爐，可以采用協(xié)調(diào)磷酸鹽處理。,爐水系統(tǒng)的腐蝕,4、氫脆 4.1氫脆

38、的特點(diǎn) 氫脆是氫氣擴(kuò)散到金屬內(nèi)部是金屬產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象。氫脆產(chǎn)生的裂紋，在斷口上往往是灰色的，基體呈現(xiàn)出銀白色的亮區(qū)。氫脆裂紋很少分支，幾乎是單方向的裂紋擴(kuò)展。 4.2氫脆和應(yīng)力腐蝕破裂的區(qū)別 氫脆不屬于應(yīng)力腐蝕破裂。它們的主要區(qū)別是：應(yīng)力腐蝕破裂是金屬陽極產(chǎn)生的破裂，氫脆是由于陰極吸氫造成的損壞?？梢杂猛饧与娏鬟M(jìn)行極化的方法來區(qū)別應(yīng)力腐蝕破裂和氫脆。在應(yīng)力的作用下，外加電流陽極極化能加速破裂的為應(yīng)力腐蝕破裂，外加電流陰極極化能加速破裂的為氫脆。在很多情況下，應(yīng)力腐蝕破裂和氫脆是同時并存的。 4.3氫脆的類型 一般分為：氫鼓包、氫蝕、氫化物氫脆和可逆氫脆。 1）氫鼓包 氫鼓包是因為氫原子進(jìn)入

39、金屬內(nèi)部，在金屬內(nèi)部的缺陷處（氣孔、砂眼、晶界等）結(jié)合成氫分子，所生成的氫分子不能通過晶格向外擴(kuò)散，因此在金屬內(nèi)部產(chǎn)生巨大壓力，引起氫脆。,爐水系統(tǒng)的腐蝕,2）氫蝕 氫蝕是由于氫與金屬中的夾雜物交互作用生成高壓氣體，引起金屬脆性破裂。例如，在銅及銅合金中，可以發(fā)生下列反應(yīng)： 2H+Cu2OCu+H 2O 產(chǎn)生的H2O為氣態(tài)。又如，在鋼中發(fā)生如下反應(yīng)： 4H+Fe 3C3Fe+CH4 生成的CH4在金屬內(nèi)部產(chǎn)生巨大壓力，使基體金屬晶界的結(jié)合力減弱，造成金屬的脆性斷裂。碳鋼的氫蝕，又稱脫碳，大體分為以下幾個步驟： 滲碳體的分解，F(xiàn)e3C=3Fe+【C】 碳的擴(kuò)散 生成甲烷：【C】+4HCH4 3）

40、氫化物氫脆 氫化物氫脆是氫氣與金屬生成氫化物，造成脆性斷裂。 4）可逆氫脆 當(dāng)金屬中溶有一定數(shù)量的氫，它的溶解量不超過金屬所處溫度下氫的極限溶解量，氫在金屬中處于固溶狀態(tài)。此時，如果將金屬變形就會發(fā)生可逆氫脆。之所以稱為可逆氫脆，是因為金屬經(jīng)過低速變形后，去掉負(fù)荷，靜止一段時間再進(jìn)行高速變形金屬的塑性可以恢復(fù)。,爐水系統(tǒng)的腐蝕,4.4熱力設(shè)備氫脆的部位 熱力設(shè)備腐蝕時，如果陰極過程為氫的去極化，那就有氫脆的危險。鍋爐運(yùn)行時，凝結(jié)水中漏入海水，導(dǎo)致爐水PH值下降，水冷壁可能產(chǎn)生氫脆，出現(xiàn)裂紋和脆性斷裂。熱力設(shè)備酸洗時，也有可能產(chǎn)生氫脆。 4.5氫脆的防止方法 為了防止氫脆，應(yīng)當(dāng)改善水質(zhì)，減少金屬

41、的腐蝕率，使陰極產(chǎn)生的氫量下降。為了減少酸洗時金屬的氫脆，可以在酸洗時加入緩蝕劑。 在金屬材料中加入某些氫擴(kuò)散率很低的合金元素（鎳和鉬），可以減少氫脆的敏感性。 采用合適的焊接工藝也是必要的，為了防止氫脆，應(yīng)當(dāng)用低氫焊條。焊接時應(yīng)保持干燥，因為水和水蒸氣是氫的主要來源。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽質(zhì)量的途徑,概述：蒸汽污染是指蒸汽中含有硅酸、鈉鹽等雜質(zhì)，蒸汽純度（品質(zhì)）是指蒸汽中這些雜質(zhì)含量的多少。 一、飽和蒸汽污染的原因 飽和蒸汽污染是由于蒸汽帶水和蒸汽溶解雜質(zhì)兩個原因造成的。 1、蒸汽帶水 從汽包送出的飽和蒸汽常夾帶一些鍋爐水的水滴，這是飽和蒸汽被污染的原因之一。在這種情況下，鍋爐水中的雜質(zhì)

42、，如鈉鹽、硅化合物等，都以水溶液狀態(tài)帶入蒸汽中，這種現(xiàn)象稱為飽和蒸汽的機(jī)械攜帶。 2、蒸汽溶解雜質(zhì) 蒸汽有溶解某些物質(zhì)的能力，這是蒸汽被污染的另一原因。蒸汽壓力越高，溶解能力越大。飽和蒸汽因溶解而攜帶水中某些物質(zhì)的現(xiàn)象，叫做蒸汽的溶解攜帶（選擇性攜帶）。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽質(zhì)量的途徑,二、飽和蒸汽的機(jī)械攜帶 1、汽包內(nèi)的水汽狀況 1）在汽包內(nèi)水和汽不是截然分開的，沒有明顯的水面，水空間含有蒸汽泡，汽空間內(nèi)有許多水滴。汽包內(nèi)的蒸發(fā)水面是不平穩(wěn)的，而是波動的。一方面是由于流體的動力波動，一方面是由于熱力方面的原因，如鍋爐運(yùn)行時壓力的變化或燃燒工況的不穩(wěn)等。 2）汽包內(nèi)的水汽分界面比鍋爐水位計

43、指示的水位略高一些，這種現(xiàn)象稱為水位膨脹現(xiàn)象。在汽包內(nèi)水位以下的水中含有大量蒸汽泡，越是接近水面汽泡越多，實際上在這里是汽水混合物。而水位計中的水，因受大氣冷卻，溫度較低，蒸汽泡都已冷凝成水，所以在水位計中沒有汽泡。因此，汽包中水的密度小于水位計中水的密度，所以，汽包內(nèi)汽水分界面要比水位計中觀察到的水位略高一些，同時，水汽界面發(fā)生強(qiáng)烈的波動。這是因為許許多多蒸汽泡不斷從水層下層送入，穿過水層上升，并在汽水分界面出破裂，而且來自上升管的汽水混合物有很大的動能，不斷沖擊汽包內(nèi)鍋爐水。 3）爐水水質(zhì)不良，造成蒸發(fā)面形成一層穩(wěn)定的泡沫層，泡沫層破裂會產(chǎn)生很多小水滴，被蒸汽帶出。,蒸汽污染的原因及提高蒸

44、汽質(zhì)量的途徑,2、汽包內(nèi)水滴的形成與帶出 1）蒸汽泡破裂形成水滴 水中的蒸汽泡，因為比較輕，逐漸上浮至水面（到大汽水分界面），當(dāng)蒸汽泡通過汽水分界面，進(jìn)入汽空間時，蒸汽泡水膜的破裂會濺出一些大小不等的水滴。 2）機(jī)械運(yùn)動撞擊而形成水滴 當(dāng)汽水混合物直接引入汽空間時，由于氣流沖擊水面，飛濺起許多鍋爐水滴，或者由于汽水混合物撞擊汽包壁和其他內(nèi)部裝置，或者由于氣流的相互沖擊，都會形成許多水滴。 3、泡沫的形成 鍋爐水水質(zhì)很差時，氣泡內(nèi)會產(chǎn)生泡沫現(xiàn)象，所謂泡沫是在水面附近的許多汽泡的緊密堆積物，汽泡與汽泡彼此靠液膜隔開。爐水起泡的主要原因是爐水中含有起泡劑，起泡劑的主要作用是： 1）降低爐水的表面張力

45、。當(dāng)爐水中含有有機(jī)物時，由于它們是表面活性物質(zhì)，能降低爐水的表面張力，從而使得汽泡能穩(wěn)定地堆積起來，使?fàn)t水起泡。 2）在汽泡周圍形成了堅固的膜。當(dāng)汽泡外面的液膜是一層堅固的薄膜，即使有較大的機(jī)械強(qiáng)度時，液膜也不易破裂，泡沫就能穩(wěn)定。在爐水中，一些懸浮物、水渣等能粘著或吸附在汽泡液膜上，形成堅固的骨架，增加了膜的強(qiáng)度。 3）增加流體的粘度。由于雜質(zhì)的存在，液體間的粘度增大，液體不易流走，而液膜的粘度大時，會使膜的機(jī)械強(qiáng)度增加，液膜不易變薄，且有一定的機(jī)械強(qiáng)度。爐水水面附近的汽泡不易破裂，則易堆積成汽泡。 有機(jī)物、懸浮物和水渣、爐水中的堿性物質(zhì)、油類物質(zhì)對泡沫的穩(wěn)定性有重要影響。,蒸汽污染的原因及

46、提高蒸汽質(zhì)量的途徑,4、影響飽和蒸汽帶水的因素 （1）鍋爐負(fù)荷 鍋爐負(fù)荷的增加會使蒸汽帶水量增大，其原因如下： 1）負(fù)荷增加時，來自上升管的蒸汽量增多，竄出汽水分界面的蒸汽泡增多，汽泡水膜破裂產(chǎn)生的水滴量和水滴的動能增加，機(jī)械撞擊、噴濺所形成水滴的量和動能也都增加。 2）負(fù)荷增加時，由汽包引出蒸汽的流量增大，所以蒸汽載水分的能力也就增大。 3）負(fù)荷增加時，因水室中蒸汽泡的增多，會加劇水位膨脹現(xiàn)象，是汽空間的實際高度減少，不利于自然分離。 （2）汽包水位 汽包水位過高，會使蒸汽帶水量增大。 （3）鍋爐負(fù)荷驟增、壓力驟降 鍋爐的負(fù)荷、壓力變動太劇烈，會使蒸汽大量帶水。 （4）鍋爐水含鹽量（爐水含鹽

47、量增加，則蒸汽含鹽量增加）。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽質(zhì)量的途徑,三、飽和蒸汽溶解攜帶的基本規(guī)律 1、飽和蒸汽溶解物質(zhì)的能力 飽和蒸汽壓力越高，它的性能越接近于水的性能，高參數(shù)水蒸氣的分子結(jié)構(gòu)接近于液態(tài)水，所以高參數(shù)蒸汽也能溶解某些物質(zhì)。飽和蒸汽溶解能力可用分配系數(shù)K來表示，它表示某物質(zhì)溶解在飽和蒸汽中的含量同與此蒸汽相接觸的水中該物質(zhì)含量的比值，表示為：K=SB/SSH K表示物質(zhì)的分配系數(shù)，SB溶解在飽和蒸汽中某物質(zhì)的含量，SSH表示水中某物質(zhì)的含量。 可見，某物質(zhì)的分配系數(shù)越大，表示飽和蒸汽溶解該物質(zhì)的能力越大。 2、飽和蒸汽溶解攜帶的特點(diǎn) （1）有選擇性。 鍋爐水中常見物質(zhì)按其在飽和蒸

48、汽中溶解能力的大小，可劃分為三大類：第一類為硅酸，其分配系數(shù)最大；第二類為氯化鈉、氫氧化鈉等，分配系數(shù)較硅酸低得多；第三類為硫酸鈉、磷酸鈉和硅酸鈉等，在飽和蒸汽中很難溶解，分配系數(shù)很小。 （2）溶解攜帶量隨壓力的提高而增大。水的密度基本上不隨壓力變化，只有飽和蒸汽密度隨壓力的提高而顯著增加，所以壓力提高，物質(zhì)的分配系數(shù)提高，蒸汽的溶解能力也增加。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽質(zhì)量的途徑,3、飽和蒸汽對硅酸的溶解攜帶 （1）飽和蒸汽中硅酸的溶解特性。飽和蒸汽中的硅化合物來源于鍋爐水，但飽和蒸汽中硅化合物的形態(tài)與鍋爐水中硅化合物的形態(tài)不一致。在汽包鍋爐內(nèi)，由于水溫很高，而且水的PH值較高，給水中溶解態(tài)

49、的和膠態(tài)的硅化合物進(jìn)入鍋內(nèi)后都成為溶解態(tài)的。鍋爐水中的硅化合物有一部分是溶解態(tài)的硅酸鹽，另一部分是溶解態(tài)的硅酸。飽和蒸汽對硅化合物的溶解性不同，它主要是溶解硅酸，對硅酸鹽的溶解能力很小。因此，飽和蒸汽中硅化合物都是硅酸。當(dāng)飽和蒸汽變成過熱蒸汽時，硅酸會發(fā)生失水作用而成為二氧化硅。對于高壓和高壓以上的鍋爐，飽和蒸汽的含硅量主要決定于它對硅酸的溶解攜帶。 在實際工作中，常用硅酸的溶解攜帶系數(shù)來表示飽和蒸汽溶解攜帶硅酸的能力。溶解攜帶系數(shù)=飽和蒸汽的含硅量/鍋爐水的含硅量 （2）鍋爐水PH值對硅酸溶解攜帶系數(shù)的影響。鍋爐水中硅化合物的形態(tài)決定于此鍋爐水的PH值，所以PH值對硅酸溶解攜帶系數(shù)有影響。

50、在鍋爐水中，硅酸與硅酸鹽之間處于水解平衡狀態(tài)： SiO32-+H2O=HSiO3-+OH - HSiO3-+ H2O= H2SiO3+ OH- 可以看出，當(dāng)提高鍋爐水的PH值時，水中OH-濃度增加，平衡向生成硅酸鹽的方向移動，使鍋爐水中的硅酸減少。因此，隨著爐水PH值的上升，飽和蒸汽中硅酸的溶解攜帶系數(shù)將減小。反之，降低爐水PH值，鍋爐水中的硅酸增多，飽和蒸汽中硅酸的溶解攜帶系數(shù)將增大。 （3）硅酸溶解攜帶系數(shù)與蒸汽壓力的關(guān)系。 當(dāng)爐水PH值一定時，隨著飽和蒸汽壓力的提高，硅酸的溶解攜帶系數(shù)迅速增大。所以，應(yīng)嚴(yán)格控制爐水的含硅量，對于高參數(shù)鍋爐的給水含硅量要求很嚴(yán)，必須對其補(bǔ)給水進(jìn)行徹底除硅，

51、并且要嚴(yán)格防止凝汽器泄漏。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽質(zhì)量的途徑,四、蒸汽流程中的鹽類沉積物 對于中低壓鍋爐，一般來說，飽和蒸汽中的鈉化合物主要沉積在過熱器內(nèi)，硅化合物主要沉積在汽輪機(jī)內(nèi)，生成不溶于水的二氧化硅的沉積物。對于高壓、超高壓鍋爐，一般來說，飽和蒸汽中的各種鹽類物質(zhì)，除硫酸鈉能部分沉積在過熱器內(nèi)以外，都沉積在汽輪機(jī)中。對于亞臨界壓力鍋爐，無論是飽和蒸汽說含有的鹽類物質(zhì)還是減溫水帶入的鹽類物質(zhì)，都被亞臨界壓力過熱蒸汽溶解帶走，并沉積在汽輪機(jī)中，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 1、過熱器內(nèi)的鹽類沉積物 （1）鹽類沉積物形成原因 從汽包送出的飽和蒸汽攜帶的鹽類物質(zhì)，處于兩種狀態(tài)：一種是呈蒸汽

52、溶液狀態(tài)，主要是硅酸；另一種是呈液體溶液狀態(tài)，即含有各種鹽類物質(zhì)（主要是鈉鹽）的小水滴。 當(dāng)飽和蒸汽被加熱成過熱蒸汽時，它所含有的小水滴會發(fā)生下述兩種過程： 1）蒸發(fā)濃縮直至被蒸干，水滴中的某些物質(zhì)結(jié)晶析出； 2）因為過熱蒸汽比飽和蒸汽具有更大的溶解能力，小水滴中的某些物質(zhì)會溶解在過熱蒸汽中，使蒸汽中溶解物的含量增加。 當(dāng)飽和蒸汽中某種物質(zhì)的攜帶量大于該物質(zhì)在過熱蒸汽中的溶解度時，該物質(zhì)就會沉積在過熱器中，稱為過熱器積鹽；反之，如果飽和蒸汽中某種物質(zhì)的攜帶量小于該物質(zhì)在過熱蒸汽中的溶解度，那么該物質(zhì)就會完全溶解于過熱蒸汽而帶往汽輪機(jī)中。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽質(zhì)量的途徑,2、鹽類物質(zhì)的沉積情

53、況 按照鍋爐的壓力不同區(qū)分如下： （1）低壓和中壓鍋爐。在這類鍋爐的過熱器中，鹽類沉積物的主要組成物是硫酸鈉、磷酸鈉以及碳酸鈉和氯化鈉。 （2）高壓鍋爐。在這類鍋爐的過熱器中，鹽類沉積物主要是硫酸鈉，其他鈉鹽一般含量很小。 （3）超高壓及亞臨界壓力的鍋爐。在這類鍋爐的過熱器中，鹽類沉積物較少，因為這種鍋爐的過熱蒸汽溶解雜質(zhì)的能力很強(qiáng)，飽和蒸汽中的雜質(zhì)大都轉(zhuǎn)入過熱蒸汽中而帶往汽輪機(jī)。 在各種壓力汽包鍋爐的過熱器內(nèi)，除了可能沉積有各種鹽類外，還可能沉積有鐵的氧化物。這種鐵的氧化物主要是過熱器本身的腐蝕產(chǎn)物。它在過熱蒸汽中的溶解度很小，所以絕大部分沉留在過熱器內(nèi)，也有極少部分能以固態(tài)微粒狀被過熱蒸汽

54、帶往汽輪機(jī)中。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽質(zhì)量的途徑,3、汽輪機(jī)內(nèi)的鹽類沉積物 （1）鹽類沉積物的形成過程 1）鈉化合物。過熱汽帶入汽輪機(jī)的鈉化合物，一般為硫酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉、氯化鈉和氫氧化鈉等。這些雜質(zhì)在過熱蒸汽中的溶解度不大，而且隨著蒸汽壓力的下降，它們的溶解度會很快下降，所以在汽輪機(jī)內(nèi)，當(dāng)蒸汽壓力稍有降低時，它們在蒸汽中的含量就會高于其溶解度，因此很容易從蒸汽中析出。硫酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉在蒸汽中溶解度較小，最先析出，故主要沉積在高壓級內(nèi)；氯化鈉和氫氧化鈉的溶解度較大一些，主要沉積在中壓級內(nèi)。 在汽輪機(jī)內(nèi)，蒸汽中的氫氧化鈉還能發(fā)生下述變化： 與蒸汽中硅酸反應(yīng)生成硅酸鈉，生成硅酸鈉，沉積

55、在高中壓級內(nèi)。反應(yīng)如下： NaOH+H2SiO3Na2SiO3+H2O 與汽輪機(jī)蒸汽通流部分金屬表面上的氧化鐵反應(yīng)，生成難溶的鐵酸鈉。反應(yīng)如下： NaOH+Fe2O3NaFeO2+ H2O 汽輪機(jī)內(nèi)沉積的碳酸鈉，則由下述反應(yīng)生成： NaOH+CO2Na2CO3+ H2O 2)硅酸。硅酸在蒸汽中的溶解度較大，因此當(dāng)汽輪機(jī)中蒸汽的壓力降到較低時，它們才能從蒸汽中析出。 3）鐵的氧化物。蒸汽中鐵的氧化物主要呈固態(tài)微粒，鐵的氧化物主要在汽輪機(jī)各級中都可能沉積。,蒸汽污染的原因及提高蒸汽質(zhì)量的途徑,（2）鹽類沉積物在汽輪機(jī)中的分布 在汽輪機(jī)的不同級中，生成沉積物的情況各不相同，基本規(guī)律可以歸納成以下幾點(diǎn)

56、： 1）不同級中沉積物量不同。在汽輪機(jī)中除第一級和最后幾級積鹽量極少外，低壓級的積鹽量總比高壓級的多一些。因為在汽輪機(jī)最前面的一級中，由于蒸汽參數(shù)仍然很高，而且蒸汽流速很快，其中雜質(zhì)尚不會從蒸汽中析出或者來不及析出，因此往往沒有沉積物。在汽輪機(jī)的最后幾級中，由于蒸汽中已含有濕分，雜質(zhì)就轉(zhuǎn)入濕分中，且濕分能沖洗掉汽輪機(jī)葉片上已析出的物質(zhì)，所以在這里往往也沒有沉積物。 2）不同級中沉積物的化學(xué)組成不同。一般來說，汽輪機(jī)高壓級中的沉積物主要是易溶于水的硫酸鈉、硅酸鈉、磷酸鈉等；中壓級中的沉積物主要是易溶于水的氯化鈉、碳酸鈉和氫氧化鈉、鐵酸鈉等；低壓級中的沉積物主要是不溶于水的二氧化硅。 鐵的氧化物（主要是四氧化三鐵，部分是三氧