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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2010/12/30 11:29:33
摘要：阐述了超临界直接空冷机组的特殊性，针对这些特殊性，提出了超临界直流锅炉理应采用“氧——氨联合处理”和“全挥发处理”两种方式联合水处理，凝结水全部进行精处理。
超临界机组是指主蒸汽压力24.1MPa,主蒸汽温度538℃，再热蒸汽温度538℃的机组，超临界机组均为直流锅炉。直流锅炉水、汽系统的工作原理、结构和运行工况都与汽包锅炉有很大不同，因此它对水质也有特殊的要求。直流锅炉中给水依靠给水泵产生的压力、顺序流经省煤器、水冷壁、过热器等受热面。水流一次通过，完成水的加热、蒸发和过热过程，全部变成过热蒸汽锅炉。
空冷机组的凝汽方式主要有直冷式（ACC）和间冷式（IDC）。直冷式是指汽机排出的乏汽直接与空气进行表面式换热,将凝结蒸汽的潜热排入大气；间冷式是指排汽先与中间冷却介质换热,而中间介质再与空气进行表面式换热,将凝结蒸汽的潜热间接地排入大气。中间介质如除盐冷却水是循环使用的。直冷系统多采用机力通风，间冷系统多采用自然通风空气对流塔。空冷散热器有时为钢材，有时为铝材或钢铝复合型。间冷凝汽器可以是混合式或表面式，表面式凝汽器换热管可以是铜管或钢管。
现就超临界直冷机组的水化学问题进行分析。机力通风直接空冷机组的水汽循环系统见下图。
1、锅炉；2、过热器；3、汽轮机；4、空冷凝汽器；5、凝结水泵；6、凝结水精处理系统；7、旁路系统；8、低压加热器；9、除氧器；10、给水泵；11、高压加热器；12、凝结水箱；13、风机；14、发电机
直冷机组的凝汽设备是个庞大的金属散热器。为满足与环境空气对流换热的需要，散热器具有相当大的表面积（换热表面约为132万m2）。而且，散热器相对远离汽机尾部，因而需要一个较大的排汽通道。汽机排出的低密度蒸汽通过金属导管、散热器，完成凝汽过程中产生了腐蚀产物，危害热力设备。直冷设备的介质空间庞大且在微真空下运行，漏入空气的机会多。由于系统pH值高，使漏入的CO2主要以碳酸盐的形式存在，难以通过系统中的除气方式除去，从而会导致整个热力系统的腐蚀。
直流锅炉对水质有较高的要求。锅炉补给水处理系统要产出合格的除盐水，凝结水要经过100%的精处理系统处理，给水——凝结水水质调节处理方面，要求采用适宜的挥发性药品处理。
1腐蚀原理分析
根据氧化膜生成机理，电厂水汽循环系统又可以分为电化学反应和化学反应两个反应区。水与碳钢反应生成氧化膜的机理依据湿度条件有所不同，从常温到350℃左右的范围内，水与碳钢通过电化学反应生成氧化膜。在400℃以上，水或蒸汽与碳钢通过化学反应生成氧化膜。在300℃以下的无氧纯水中，金属铁是腐蚀电池中的阳极，在反应中放出电子被氧化成为Fe2＋，Fe2＋与水中的氢氧根反应生成氢氧化亚铁，在200℃以下，Fe2＋转化为Fe3＋。由铁电极和氧电极构成微电池，电极反应为：
阳极阴极
Fe－2e＝Fe2＋O2＋H2O＋4e＝4OH-
总的反应方程式为：
2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2
进一步发生反应为：
3Fe2＋＋4H2O＝4Fe3O4＋2e＋8H-
反应生成的Fe3O4磁性氧化铁由三价氧化铁和二价氧化铁（Fe2O3·FeO）组成，溶解度很低。但是，这样产生的Fe3O4的晶体间有间隙，水可以从空隙渗入到钢材表面而引起腐蚀，没有好的防腐效果，当中性高纯水加入微量氧化剂时，使水中Fe2＋离子氧化变成稳定的r——Fe2O3，使Fe3O4层上逐渐覆盖上一薄层致密的Fe2O3，从而保护钢材。反应式为：
2Fe2＋＋1/2O2＋2H2O＝Fe2O3＋4H＋
但是水中Cl-和SO2-能与铁形成络合物而溶于水中，破坏保护膜，反应方程式是：
2Fe2＋＋H2O＋1/2O2＋8Cl-＝2［FeCl4］-＋2OH-
所以，水的纯度和pH值应控制在能使保护膜存在的范围内。
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