3锅炉水工况

相结合的方法，即在给水系统设置热力除氧器作为 除氧的主要措施，同时向给水中加入化学除氧剂联 氨（N2H4）作为除氧的辅助措施。
给水加联胺目的是除去水中的溶解氧，防止金 属系统发生腐蚀，2台机组也设两箱三泵组合式给 水自动加联胺装置一套，给水加联胺点设在除氧器 水箱出口管。
3.1 热力除氧（略） 根据气体溶解定律（亨利定律），一种气体在 与之相接触的液相中的溶解度与它在气液分界面上 气相中的平衡分压成正比。在敞口设备中把水温提 高时，水面上水蒸汽的分压增大，其他气体的分压 下降，则这些气体在水中的溶解度也下降，因而不
3.2.2 影响联氨除氧反应的因素 联氨除氧反应是个复杂的反应，并且水的pH 值、水温等对反应速度有影响。 联氨在碱性水中才显强还原性，它和氧的反应 速度与水的pH值关系密切，水的pH值在911之间 时，反应速度最大。
温度愈高，联氨和氧的反应愈快。水温在 100℃以下时，此反应很慢；水温高于150℃时，反 应很快。但是若溶解氧量在10g/L以下时，实际上 联氨和氧之间不再反应，即使提高温度也无明显效 果。
则从1.8×10-5降到1.12×10-6，使水中OH-离子的浓
度降低。
这样，给水温度较低时，为中和游离二氧化碳 和维持必要的pH值所加的氨量，在给水温度升高 后就显得不够，不足以维持必要的给水pH值。这 是造成高压加热器碳钢管束腐蚀加剧的原因之一， 由此还会造成高压加热器后给水含铁量增加的不良 后果。
2.1.1 氨的性质及其在水汽系统中的理化过程 氨在常温常压下是一种有刺激性气味的无色气 体，极易溶于水，其水溶液称为氨水。一般市售氨 水的密度为0.91g/cm3，含氨量约28%。氨在常温下 加压，很容易液化。液氨，沸点为-33.4℃。由于 氨在高温高压下不会分解、易挥发、无毒，因此可
以在各种压力等级的机组及各种类型的电厂中使用。
直流锅炉水化学工况
直流锅炉水化学工况指给水、凝结水的处理方式和水汽质量 控制标准。
1.直流炉可采用的水化学工况 为防止给水、凝结水系统的腐蚀，给水采用热 力除氧、联胺化学除氧和加氨调 pH、凝结水进行 联胺化学除氧和加氨调pH处理（即AVT（R））或 给水只进行热力除氧和加氨调 pH、凝结水加氨调 pH处理（即AVT（O））；或加氧、加氨联合处理
火力发电机组通常采用卧式高压除氧器，其 工作压力常在lMPa以上，除氧头壳体采用碳钢-不 锈钢（内壁）复合钢板制成，所有内部构件材料也 均为不锈钢。例如，哈尔滨锅炉有限责任公司制造 的YYW-2000型除氧器的壳体由厚度为(3+18)mm的 1Cr18Ni9Ti+20g复合钢板制成，除氧水箱壳体材料
处理系统出口母管。
这就是给水pH值调节。
2.1 给水pH值调节
给水的pH值调节就是往给水中加一定量的碱性物质， 使给水的pH值保持在适当的碱性范围内，从而将给水系统 中钢和铜合金材料的腐蚀速度控制在较低的范围，以保证 和铜的含量符合规定的标准。 目前火电厂中用来调节给水pH值的碱化剂一般都采用
氨（NH3）。给水加氨处理的实质就是用氨来中和给水中的 游离二氧化碳，并碱化介质，把给水的pH值提高到规定的 数值。
由于AVT（R）水化学工况是在对给水进行热
力除氧的同时，向给水中加入氨和联胺，以维持一 个除氧碱性水工况，从而达到抑制水汽系统金属腐
蚀的目的，给水具有较强的还原性，所以AVT（R） 水工况是一种还原性水工况。 另两种是氧化性水工况。
一般机组启动和非正常运行时（给水阳离子电
导率≥0.2μs/cm），给水采用AVT（R）工况，即在
稳定性还明显地与 pH 值有关。根据碳钢在 232℃、
含氧量低于0.1mg/L的高温水中动态腐蚀试验结果，
从减缓碳钢的腐蚀考虑，应将给水的pH值调整到9.5 以上为好。
但是，控制给水pH值在这个范围，对发挥
凝结水净化装置中的离子交换设备的最佳效能 是不利的。因为，给水的pH值调节采用加氨的 方法，给水的pH值过高，必然使水汽系统内的 氨含量过高，这将使处理凝结水的混床设备的 运行周期缩短。因此，目前无铜机组在采用 AVT时，一般是将给水的pH值控制在 9.09.5 的
组设置有凝结水净化处理系统，则氨将在其中全部被除去。因此，
在加氨处理时，估计加氨量的多少，要考虑氨在水汽系统和水处理 系统中的实际损失情况。一般通过加氨量调整试验来确定。
2.1.2 温度和水的pH值对金属表面保护稳定性的影响
图13-1为不同温度下Fe-H2O体系的电位-pH图。 可见，Fe3O4保护膜稳定的pH范围与温度有关。随 温度的上升，Fe3O4的稳定区逐渐向酸性区移动， 而HFeO-的稳定区随之向酸性区扩展。
为了维持高温给水中较高的pH值，则必须增加 给水的含氨量，这就 可能使水汽中氨浓度过高， 从而将使处理凝结水的混床设备的运行周期缩短。 因此，防止游离二氧化碳腐蚀首先应尽量降低给水 中的碳酸化合物的含量和防止空气漏入系统，加氨 处理只能作为辅助性的措施。
3. 给水的除氧通常是采用热力除氧和化学除氧
给水中加氨后，水中存在下面的平衡关系： NH3.H2O 其中和反应可以认为是： NH3.H2O+CO2 NH3.H2O+NH4HCO3 NH4HCO3 (NH4)2CO3+H2O NH4++OH-
因而水呈碱性，可以中和给水中的游离二氧化碳。
实际上，在水汽系统中NH3、CO2、H2O之间存在着复杂的平衡
置的出水母管及除氧器出水管道上分别设置加氨点，
进行两级加氨处理，将给水的pH值调节到9.09.5， 以使系统中铁和铜含量都符合水质标准的要求。某 600MW超临界机组加氨系统如图13-2所示。
图13-2 给水加氨系统图
加氨处理的药剂可用液态氨和浓氨水。加药 前，应先将其配成 0.3%0.5% 的稀溶液；然后， 用柱塞加药泵加入凝结水净化装置的出水母管和 除氧器下水管中。加药过程中，应根据凝结水和 给水pH值手工调整氨计量泵的行程，也可根据凝 结水和给水pH值监测信号，采用可编程控制器或
催化剂的情况下，联氨的分解速度取决于温度和
pH值。温度愈高，分解速度愈高；pH值增高，分
解速度降低。
联氨是还原剂，不但可以和水中溶解氧直接反
应，把氧还原： N2H4+O2=N2+2H2O ，还能将金属高 Fe3O4、CuO还原为Cu2O等。
价 氧 化 物 还 原 为 低 价 氧 化 物 ， 如 将 Fe2O3 还 原 为
凝汽器就具有真空除氧作用。
因此，在高参数、大容量机组中，通常是将补
给水补入凝汽器，而不是补入除氧器，这进一步改 善了除氧效果，可使给水达到“无氧”状态。大气 式除氧器的工作压力（约为0.12MPa）稍高于大气 压力 , 常称为低压除氧器。高压式除氧器在较高的 压力（一般大于 0.5MPa ）下工作，其工作压力随 机组参数的提高而增大。
范围内。
2.1.3 氨的加入 因为氨是挥发性很强的物质，不论在水汽系统 的那个部位加入，整个系统的各个部位都会有氨， 但在加入部位附近的设备及管道中水的pH值会明 显高一些。而经过凝汽器和除氧器后，水中的氨含 量将会显著的降低，通过凝结水净化处理系统时水
中的氨将全部被除去。
Hale Waihona Puke 因此，为抑制凝结水-给水系统设备和管道， 以及锅炉水冷壁系统炉管的腐蚀，在凝结水净化装
水工况（联合水处理CWT或加氧处理OT）。
全挥发处理AVT（R）：给水采用热力除氧、 联胺化学除氧和加氨调 pH；凝结水进行联胺化学 除氧和加氨调pH处理。 全挥发处理AVT（O）：给水只进行热力除氧 和加氨调 pH；凝结水只加氨调pH处理 联合水处理CWT或加氧处理OT ：给水、凝结
水都加氧、加氨。
关系。在热力设备运行过程中，水汽系统中有液相的蒸发和汽相的
凝结，以及抽汽等过程。氨又是一种易挥发的物质，因而氨进入锅 炉后会挥发进入蒸汽，随蒸汽通过汽轮机后排入凝汽器。在凝汽器 中，富集在空冷区的氨，一部分会被抽气器抽走，尚有一部分氨溶 入了凝结水中。随后当凝结水进入除氧器后，随除氧器排汽而损失 一些，剩余的氨则进入给水中继续在水汽循环系统中循环。AVT运 行试验表明，在凝汽器和除氧器中的损失率约在20%30%。如果机
工程控制计算机通过变频器控制加药泵进行自动
加药。
2.1.4 给水加氨处理存在的问题 给水采用加氨调节pH值，防腐效果十分明显， 但因氨本身的性质和热力系统的特点，也存在不足 之处。由于氨的分配系数较大，所以氨在水汽系统 各部位的分布不均匀。氨水的电离平衡受温度影响 很大，如温度从25℃升高到270℃，氨的电离常数
给水中加入联氨及氨，控制给水系统水质，将结垢
和金属腐蚀降至最小。 机组正常运行时，继续采用AVT（R），或采 用 AVT（O）、CWT（OT） ，控制给水、凝结水 回路的水质，使结垢、腐蚀降至最小限度。
2. 给水、凝结水的加氨目的是维持给水pH值， 不仅可中和水中的二氧化碳等酸性物质，防止酸性 腐蚀，而且可提高给水的pH值，以增强金属表面 钝化膜在水中的稳定性。 2台机组设两箱三泵组合 式给水、凝结水自动加氨装置各一套，给水加氨点 设在除氧器水箱出口管，凝结水加氨点设在凝水精
可达90℃。水合联氨的浓度低于24%时，则不会燃
烧。
联氨水溶液呈弱碱性，因为它在水中会电离出 OH-：N2H4+H2O N2H5++OH-，25℃时的电离常数 为8.510-7，它的碱性比氨的水溶液弱(25℃时，氨 的电离常数为1.810-5)。 联氨会热分解，其分解产物可能是NH3、N2和 H2，分解反应为：5N2H4=3N2+4NH3+4H2，在没有
去水中的二氧化碳等其他气体。而二氧化碳的去除，
又会促使水中的碳酸氢盐的分解，所以热力法还可
除去水中部分碳酸氢盐。
热力除氧器的功能是把水加热到除氧器工作压 力下的沸点，并且通过喷嘴产生水雾及淋水盘或填 料形成水膜等措施尽可能地使水流分散，以使溶解 于水中的氧及其他气体能尽快地析出。热力除氧器 按其工作压力不同，可分为真空式、大气式和高压 式三种。真空式除氧器的工作压力低于大气压力，