超临界机组水质控制技术
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超临界、超超临界机组 水汽品质控制技术
华北电力科学研究院有限责任公司 王应高
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公
建 设 标 杆 单 位
司 创 新 型 企 业
而
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1 超临界、超超临界机组水质要 求和热力系统氧化膜特点
1.1 超临界压力下的水冷壁管可能发生类膜 态沸腾,主要是由于在管子内壁附近的流体 粘度、比热、导温系数和比容等物理参数发 生了显著变化而引起的。水的盐类杂质极易 浓缩，这对超临界、超超临界机组的水质要 求高。
控制腐蚀产物的沉积量，是超、超超临界机组水处理和水质控制的 主要目标。
DL/T912-2005超临界机组锅炉水汽质量指标（期望值）
主要控制项目 氢电导率(25℃)(μ S/cm)
给水 挥发处理 加氧处理
<0.15
<0.10
蒸汽 <0.15
精处理 后水质 <0.10
启动时 冲转前 给水质量 蒸汽质量
<0.65
PH
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2 超临界、超超临界机组的水质标准
给水的氢电导率>0.4μS/cm,如果水质仍不 好转,应在4小时内停炉。
给水PH值低于7.0，应立即停炉。 用海水冷却的电厂，当凝结水中的含钠量大
于400μg/L时，应紧急停机。
<0.5
Na（μ g/kg）
<2
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<1
<20
Cl（μ g/kg）
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SiO2（μ g/kg）
<10
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Fe（μ g/kg）
<5
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Cu（μ g/kg）
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溶解氧（μ g/kg）
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1 超临界、超超临界机组水质要 求和热力系统氧化膜特点
（3） 随着温度的升高，氧化膜生成的反应 控制过程逐渐由电化学反应转向由化学反应 为主。
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2 超临界、超超临界机组的水质标准
尽量纯化水质，减少水中盐类杂质，降低给水中的含铁量，
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3 超临界、超超临界机组运行中存在的问题
3.3 过热器等管段的氧化皮生长速率快并容易剥 落。
3.4 凝结水精处理运行周期短，酸碱用量大，树 脂磨损量大。
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4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制
4.1 应从化学角度考虑选材问题
为防止凝汽器泄漏造成热力系统污染，凝汽器 管要使用耐蚀管材，海水冷却的机组必须用钛 管。
为防止给水系统的腐蚀和降低腐蚀产物向受热 面转移，低压加热器应采用不锈钢管，高压加 热器应采用不锈钢管或高铬钢。
过热器和再热器管管材的选择应在考虑抗氧化
性能好的同时，更应兼顾抗氧化皮剥离性能好
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1 超临界、超超临界机组水质要 求和热力系统氧化膜特点
（2） 在300～400℃高温区，水具有的能量使 二价铁氧化为三价铁，因此在省煤器的出口 段到水冷壁的金属表面形成了内层薄而致密、 外层也较为致密的四氧化三铁氧化膜。
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建 设 标 杆 单 位ห้องสมุดไป่ตู้
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3 超临界、超超临界机组运行中存在的问题
3.1 锅炉运行压差上升速度快 采用挥发处理水化学工况的超临界、超超临
界机组，由于从给水带入的铁沉积在高压加热器 和锅炉水冷壁上，这种垢是摩擦系数大、波纹状 的水垢，造成锅炉压差上升速度快、压差大，当 锅炉压差达到限制值时，必须进行化学清洗。这 是目前超临界、超超临界机组在运行中遇到的主 要问题之一。
这一指标。
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4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制
4.2 凝结水精处理系统出水水质控制
（1） 在超临界、超超临界参数工况条件下，锅 炉受热面的温度很高，容易发生化学物质的沉积 。其中，最常见的是Na2SO4和NaOH，这类物质溶解 在蒸汽中后，会对后续的过热器、再热器及汽轮 机产生腐蚀。因此，必须控制蒸汽中的Na含量小 于1μg/kg，这样才有可能控制二级再热器中形成 的氢氧化钠浓缩液对奥氏体钢的腐蚀和锅炉停用 时Na2SO4引起的再热器腐蚀。
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3 超临界、超超临界机组运行中存在的问题
低加和高加疏水带入系统中的铁含量较大， 其溶解度达到饱和后，在除氧器出口到高加管段 析出和沉积。曾经在一台500MW超临界机组运行的 第一年中，从高加管段上清洗出80公斤的水垢。 部分超临界机组由于锅炉压差大导致限负荷运行 ，也有的机组因给水泵叶轮附着水垢后引起振动 增大。
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4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制
控制蒸汽中的钠含量小于1μg/kg，必须控制 凝结水精处理出水水质的钠含量小于1μg/kg。 另外，还需确保凝汽器在微泄漏的情况下系统 仍能达到相应的水质标准。
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3 超临界、超超临界机组运行中存在的问题
3.2 在全挥发处理水工况下超临界机组的锅炉化 学清洗周期短
从热力系统在无氧条件下氧化膜的特点可看出， 在给水采用加氨和联氨的挥发处理水工况下，除高温 段外，中低温段的氧化膜不够致密，即使水质接近理 论纯度，给水系统氧化膜释放出微量铁离子仍会在下 游热力设备发生氧化铁的污堵和沉积，而且氧化铁的 沉积速度较快，国内外运行的超临界机组经验表明， 锅炉平均化学酸洗周期约为2-3年。
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1 超临界、超超临界机组水质要 求和热力系统氧化膜特点
1.2 超临界机组热力系统氧化膜的特点 （1） 在300℃以下的无氧纯水中，金属铁和 水发生电化学反应生成的氧化膜由致密的 Fe3O4 内伸层和多孔、疏松的Fe3O4 外延层 构成。氧化膜的溶解度较高，因而致使给水 系统的铁含量较高。
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1 超临界、超超临界机组水质要 求和热力系统氧化膜特点
1.1 超临界压力下的水冷壁管可能发生类膜 态沸腾,主要是由于在管子内壁附近的流体 粘度、比热、导温系数和比容等物理参数发 生了显著变化而引起的。水的盐类杂质极易 浓缩，这对超临界、超超临界机组的水质要 求高。
控制腐蚀产物的沉积量，是超、超超临界机组水处理和水质控制的 主要目标。
DL/T912-2005超临界机组锅炉水汽质量指标（期望值）
主要控制项目 氢电导率(25℃)(μ S/cm)
给水 挥发处理 加氧处理
<0.15
<0.10
蒸汽 <0.15
精处理 后水质 <0.10
启动时 冲转前 给水质量 蒸汽质量
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2 超临界、超超临界机组的水质标准
给水的氢电导率>0.4μS/cm,如果水质仍不 好转,应在4小时内停炉。
给水PH值低于7.0，应立即停炉。 用海水冷却的电厂，当凝结水中的含钠量大
于400μg/L时，应紧急停机。
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Na（μ g/kg）
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1 超临界、超超临界机组水质要 求和热力系统氧化膜特点
（3） 随着温度的升高，氧化膜生成的反应 控制过程逐渐由电化学反应转向由化学反应 为主。
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2 超临界、超超临界机组的水质标准
尽量纯化水质，减少水中盐类杂质，降低给水中的含铁量，
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3 超临界、超超临界机组运行中存在的问题
3.3 过热器等管段的氧化皮生长速率快并容易剥 落。
3.4 凝结水精处理运行周期短，酸碱用量大，树 脂磨损量大。
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4 超临界、超超临界机组水汽品质的控制
4.1 应从化学角度考虑选材问题
为防止凝汽器泄漏造成热力系统污染，凝汽器 管要使用耐蚀管材，海水冷却的机组必须用钛 管。
为防止给水系统的腐蚀和降低腐蚀产物向受热 面转移，低压加热器应采用不锈钢管，高压加 热器应采用不锈钢管或高铬钢。
过热器和再热器管管材的选择应在考虑抗氧化
性能好的同时，更应兼顾抗氧化皮剥离性能好
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（2） 在300～400℃高温区，水具有的能量使 二价铁氧化为三价铁，因此在省煤器的出口 段到水冷壁的金属表面形成了内层薄而致密、 外层也较为致密的四氧化三铁氧化膜。
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3.1 锅炉运行压差上升速度快 采用挥发处理水化学工况的超临界、超超临
界机组，由于从给水带入的铁沉积在高压加热器 和锅炉水冷壁上，这种垢是摩擦系数大、波纹状 的水垢，造成锅炉压差上升速度快、压差大，当 锅炉压差达到限制值时，必须进行化学清洗。这 是目前超临界、超超临界机组在运行中遇到的主 要问题之一。
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4.2 凝结水精处理系统出水水质控制
（1） 在超临界、超超临界参数工况条件下，锅 炉受热面的温度很高，容易发生化学物质的沉积 。其中，最常见的是Na2SO4和NaOH，这类物质溶解 在蒸汽中后，会对后续的过热器、再热器及汽轮 机产生腐蚀。因此，必须控制蒸汽中的Na含量小 于1μg/kg，这样才有可能控制二级再热器中形成 的氢氧化钠浓缩液对奥氏体钢的腐蚀和锅炉停用 时Na2SO4引起的再热器腐蚀。
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低加和高加疏水带入系统中的铁含量较大， 其溶解度达到饱和后，在除氧器出口到高加管段 析出和沉积。曾经在一台500MW超临界机组运行的 第一年中，从高加管段上清洗出80公斤的水垢。 部分超临界机组由于锅炉压差大导致限负荷运行 ，也有的机组因给水泵叶轮附着水垢后引起振动 增大。
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控制蒸汽中的钠含量小于1μg/kg，必须控制 凝结水精处理出水水质的钠含量小于1μg/kg。 另外，还需确保凝汽器在微泄漏的情况下系统 仍能达到相应的水质标准。
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3 超临界、超超临界机组运行中存在的问题
3.2 在全挥发处理水工况下超临界机组的锅炉化 学清洗周期短
从热力系统在无氧条件下氧化膜的特点可看出， 在给水采用加氨和联氨的挥发处理水工况下，除高温 段外，中低温段的氧化膜不够致密，即使水质接近理 论纯度，给水系统氧化膜释放出微量铁离子仍会在下 游热力设备发生氧化铁的污堵和沉积，而且氧化铁的 沉积速度较快，国内外运行的超临界机组经验表明， 锅炉平均化学酸洗周期约为2-3年。
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1 超临界、超超临界机组水质要 求和热力系统氧化膜特点
1.2 超临界机组热力系统氧化膜的特点 （1） 在300℃以下的无氧纯水中，金属铁和 水发生电化学反应生成的氧化膜由致密的 Fe3O4 内伸层和多孔、疏松的Fe3O4 外延层 构成。氧化膜的溶解度较高，因而致使给水 系统的铁含量较高。