超超临界机组运行技术研究精品PPT课件
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USC机组要防止蒸汽中的盐类沉淀或浓缩，
对金属产生危害。
防止给水带入的腐蚀产物带入锅炉。 防止水蒸气的高温氧化问题
TPRI
超（超）临界条件蒸汽的 高温氧化特性
TPRI
超（超）临界条件蒸汽的高温氧化特性
超超临界机组的温度参数提高到 580℃～600℃，甚至提高到650℃，对 金属材料提出了更高的要求，除了高温 强度指标外，还应充分考虑材料的抗水 蒸汽氧化能力和抗氧化层剥落能力。
l9Ni11Nb)
630～650
低温再热器
10CrMo910
580
省煤器
15MiCuMoNb5
500
TPRI
监测蒸汽中的氢含量
为了及时发现过热器和再热器高温氧化 的变化情况，可以通过监测蒸汽中的氢 含量监测高温氧化的变化和发展。下图 为国外某超超临界机组对过热器和再热 器蒸汽中的氢含量监测研究结果
TPRI 超超临界机组存在问题
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。
TPRI
超（超）临界机组关键技术
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。
TPRI
超（超）临界机组化学控制 水的特性
TPRI
水的理论临界状态
水的理论临界状态为：22.115MPa和 374.15℃。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， 二者参数也不再有任何差别。
TPRI
腐蚀产物的沉积问题
USC锅炉的温度比超临界锅炉的要 高。在“蒸发段”沉积的，主要并 非是盐类，主要的是从给水带入的 腐蚀产物氧化铁。它是影响锅炉安 全运行最主要的杂质。但盐类沉积 物也会影响锅炉的传热 。
TPRI
小结
SC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。
TPRI在典型汽机蒸汽条件下杂质在过热蒸汽的溶解度
TPRI
氢氧 化钠 平衡 溶解 度和 汽机 蒸汽 条件
TPRI
盐类的溶解和沉积
盐类在蒸汽中的溶解度，是随着蒸汽的密度 的升高而增加的。
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SC和 USC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 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 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，又会由于溶解度降 低而变成沉淀或浓液，对金属产生危害。
控制适当的热负荷并维持较高的重量流速； 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
TPRI
水 和 蒸 汽 的 物 理 性 质 与 温 度 的 关 系
TPRI
水汽的溶解和杂质的沉积特性
随着温度压力参数的提高，水汽 的溶解特性与盐类和腐蚀产物的沉积 特性也发生了显著变化，对机组设备 运行的影响也随之改变。因此，研究 超超临界条件下的水质控制技术，对 于保证设备的安全经济运行至关重要。
TPRI 超临界条件下水汽的物理特性
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 生类膜态沸腾，水中的盐类等杂质在受热面 浓缩。
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。
饱和蒸汽的密度随压力的提高而逐渐接近 于同温度下水的密度，直至二者的密度相 等时的一点 。
TPRI
超临界和超超临界的定义
超临界发电机组的压力一般在24Mpa， 过热蒸汽温度一般在530~570 ℃ 。
USC机组的压力达到30~35MPa，蒸汽 温度达到593~650 ℃或者更高参数
任何新汽或再热汽温度超过566 ℃。
TPRI
对凝结水精处理的要求
Na2SO4 和NaOH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 蒸汽中钠含量超过1 µg/kg 时，Na2SO4会在 第一再热器工作压力高于7.0 MPa时产生沉淀， 并随后在含钠量0.1 µg/kg的条件下，在压力 低于7.0 MPa的汽轮机中产生沉积。当再热器 存在干状态的Na2SO4时，锅炉停用时就会引 起再热器的停用腐蚀。而NaOH会在USC锅炉 的运行时，在二级再热器中，会形成浓缩液，
对奥氏体钢产生腐蚀。因此必需控制蒸汽中 的Na含量小于1µg/kg 才行。
TPRI
凝结水精处理必要性的研究
在机组启动过程中，能大大缩短水汽质量达 到合格的时间；
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30~50%和75 ~ 90%。
TPRI
超（超）界机组运行技术研究
超（超）临界机组水汽化学控制技术
2006年3月
TPRI
超（超）临界机组水化学控制技术内容
1. 水的特性 2. 高温氧化控制技术-蒸气含氢量监测技术
和防止超温技术 3. 腐蚀产物控制技术-OT、防沉积技术 4. 除盐技术-凝结水精处理技术 5. 停运腐蚀控制技术-停备用保养技术
TPRI受热面的金属材料和允许的工作温度
受热面
管子材料
允许温度(℃)
螺旋管困水冷壁 13CrMo44(15CrMo)
560
垂直管屏水冷壁 15Mo3(16Mo)
530
屏式过热器
10CrMo910(12Cr2 Mo)
580
高温过热器
X20CrMoV121
630～650
高温再热器
X20CrMoV121 X8CrMiNbl6B(1Cr
TPRI
丹麦某电厂超超临界机组蒸汽中氢含量 一天的变化情况
TPRI
超（超）临界机组化学控制 凝结水精处理
TPRI凝结水精处理技术
凝结水精处理必要性的研究 对凝结水精处理的出水水质的要求 凝结水精处理过滤系统的设置 离子交换设备的类型 凝结水精处理系统深度除盐与过滤系统的匹
配 超（超）临界机组凝结水精处理系统的选择 树脂再生技术
对金属产生危害。
防止给水带入的腐蚀产物带入锅炉。 防止水蒸气的高温氧化问题
TPRI
超（超）临界条件蒸汽的 高温氧化特性
TPRI
超（超）临界条件蒸汽的高温氧化特性
超超临界机组的温度参数提高到 580℃～600℃，甚至提高到650℃，对 金属材料提出了更高的要求，除了高温 强度指标外，还应充分考虑材料的抗水 蒸汽氧化能力和抗氧化层剥落能力。
l9Ni11Nb)
630～650
低温再热器
10CrMo910
580
省煤器
15MiCuMoNb5
500
TPRI
监测蒸汽中的氢含量
为了及时发现过热器和再热器高温氧化 的变化情况，可以通过监测蒸汽中的氢 含量监测高温氧化的变化和发展。下图 为国外某超超临界机组对过热器和再热 器蒸汽中的氢含量监测研究结果
TPRI 超超临界机组存在问题
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。
TPRI
超（超）临界机组关键技术
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。
TPRI
超（超）临界机组化学控制 水的特性
TPRI
水的理论临界状态
水的理论临界状态为：22.115MPa和 374.15℃。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， 二者参数也不再有任何差别。
TPRI
腐蚀产物的沉积问题
USC锅炉的温度比超临界锅炉的要 高。在“蒸发段”沉积的，主要并 非是盐类，主要的是从给水带入的 腐蚀产物氧化铁。它是影响锅炉安 全运行最主要的杂质。但盐类沉积 物也会影响锅炉的传热 。
TPRI
小结
SC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。
TPRI在典型汽机蒸汽条件下杂质在过热蒸汽的溶解度
TPRI
氢氧 化钠 平衡 溶解 度和 汽机 蒸汽 条件
TPRI
盐类的溶解和沉积
盐类在蒸汽中的溶解度，是随着蒸汽的密度 的升高而增加的。
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SC和 USC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 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 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，又会由于溶解度降 低而变成沉淀或浓液，对金属产生危害。
控制适当的热负荷并维持较高的重量流速； 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
TPRI
水 和 蒸 汽 的 物 理 性 质 与 温 度 的 关 系
TPRI
水汽的溶解和杂质的沉积特性
随着温度压力参数的提高，水汽 的溶解特性与盐类和腐蚀产物的沉积 特性也发生了显著变化，对机组设备 运行的影响也随之改变。因此，研究 超超临界条件下的水质控制技术，对 于保证设备的安全经济运行至关重要。
TPRI 超临界条件下水汽的物理特性
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 生类膜态沸腾，水中的盐类等杂质在受热面 浓缩。
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。
饱和蒸汽的密度随压力的提高而逐渐接近 于同温度下水的密度，直至二者的密度相 等时的一点 。
TPRI
超临界和超超临界的定义
超临界发电机组的压力一般在24Mpa， 过热蒸汽温度一般在530~570 ℃ 。
USC机组的压力达到30~35MPa，蒸汽 温度达到593~650 ℃或者更高参数
任何新汽或再热汽温度超过566 ℃。
TPRI
对凝结水精处理的要求
Na2SO4 和NaOH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 蒸汽中钠含量超过1 µg/kg 时，Na2SO4会在 第一再热器工作压力高于7.0 MPa时产生沉淀， 并随后在含钠量0.1 µg/kg的条件下，在压力 低于7.0 MPa的汽轮机中产生沉积。当再热器 存在干状态的Na2SO4时，锅炉停用时就会引 起再热器的停用腐蚀。而NaOH会在USC锅炉 的运行时，在二级再热器中，会形成浓缩液，
对奥氏体钢产生腐蚀。因此必需控制蒸汽中 的Na含量小于1µg/kg 才行。
TPRI
凝结水精处理必要性的研究
在机组启动过程中，能大大缩短水汽质量达 到合格的时间；
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30~50%和75 ~ 90%。
TPRI
超（超）界机组运行技术研究
超（超）临界机组水汽化学控制技术
2006年3月
TPRI
超（超）临界机组水化学控制技术内容
1. 水的特性 2. 高温氧化控制技术-蒸气含氢量监测技术
和防止超温技术 3. 腐蚀产物控制技术-OT、防沉积技术 4. 除盐技术-凝结水精处理技术 5. 停运腐蚀控制技术-停备用保养技术
TPRI受热面的金属材料和允许的工作温度
受热面
管子材料
允许温度(℃)
螺旋管困水冷壁 13CrMo44(15CrMo)
560
垂直管屏水冷壁 15Mo3(16Mo)
530
屏式过热器
10CrMo910(12Cr2 Mo)
580
高温过热器
X20CrMoV121
630～650
高温再热器
X20CrMoV121 X8CrMiNbl6B(1Cr
TPRI
丹麦某电厂超超临界机组蒸汽中氢含量 一天的变化情况
TPRI
超（超）临界机组化学控制 凝结水精处理
TPRI凝结水精处理技术
凝结水精处理必要性的研究 对凝结水精处理的出水水质的要求 凝结水精处理过滤系统的设置 离子交换设备的类型 凝结水精处理系统深度除盐与过滤系统的匹
配 超（超）临界机组凝结水精处理系统的选择 树脂再生技术