超临界机组水汽理化过程系列讲座分析VIP专享VIP免费

1.钠在过热蒸汽中的溶解特性1.1溶解数据钠是由给水带入炉水和蒸汽中的最重要和主要的杂质，钠在炉水和蒸汽中的存在形态有如下几种：NaCl、Na2SO4、Na2SiO3和NaOH。这些杂质在过热蒸汽中的溶解度与此蒸汽的参数(压力和温度)有关，如图1至图4所示。从图中可以看出，蒸汽压力越高，它们在蒸汽中的溶解度越大。比较以上各图可以看出。各种钠的化合物在过热蒸汽中的溶解度是有很大差别的。从图中可以看出,蒸汽中NaCl的溶解度为几百毫克每千克，NaOH在过热蒸汽中的溶解度为几十毫克每千克，Na2SiO3的溶解度为百分之几毫克每千克，Na2SO4的溶解度为千分之几毫克每千克。所以在超临界压力蒸汽中，它们的溶解度可排列成以下顺序：NaCl>NaOH>Na2SiO3>Na2SO4在高压和超高压蒸汽中，它们的溶解度顺序也是如此；不过这时的溶解度要比超临界压力蒸汽中的数值小得多。1.2钠的化合物在直流锅炉机组内的沉积特性所有进入超临界直流锅炉机组内的杂质只有两种去向：要么被蒸汽带往汽轮机，要么沉积在锅炉炉管内。NaCl在蒸汽中的溶解度很大。所以它主要是被蒸汽溶解并带往汽轮机中，沉积在直流锅炉内的量很少。Na2SO4在蒸汽中溶解度很小，从图4中可知，在临界压力和超临界压力下，Na2SO4在蒸汽中的最小溶解度仅为20μg/kg(汽温为450℃)，所以即使在超临界压力锅炉中，当给水中Na2SO4的含量大于20μg/kg（折算成Na含量为6.5μg/kg）时硫酸钠也会沉积在锅炉炉管内。在远低于临界压力的蒸汽参数下。能被蒸汽带走的Na2SO4极少，因Na2SO4在蒸汽中的溶解度更小，所以给水中Na2SO4主要沉积在锅内。至于NaOH，虽然它在蒸汽中的溶解度较大。但是由于它能与管壁上的金属氧化物作用形成Na2FeO2(亚铁酸钠)。所以有可能部分沉积在直流锅炉炉管内。2.硅酸化合物在过热蒸汽中的溶解特性我们知道，水中硅酸化合物存在的形态是很复杂的，有溶解状态、胶体状态，以及悬浮微粒状态。而且随给水进入锅内的硅酸化合物，在高温高压条件下其形态还会发生变化。目前对于硅酸化合物在高压高温的水和蒸汽中的情况，研究得还不够。但知道给水中的硅酸化合物在蒸汽中的溶解度很大(参见图5)。所以直流锅炉给水中所含有的硅酸化合物几乎能全部被蒸汽带到汽轮机中，它们通常是不在直流锅炉中沉积的。因此直流锅炉蒸汽中的含硅量直接决定于给水的含硅量。图5SiO2在过热蒸汽中的溶解度3.金属腐蚀产物（铁、铜）在过热蒸汽中的溶解特性给水中的金属腐蚀产物主要是铁、铜的氧化物。铁的氧化物在过热蒸汽中的溶解度很小。如表5所示。在亚临界压力和超临界压力锅炉送出的过热蒸汽中，氧化铁的溶解度为10~15μg/kg(其具体数值取决于蒸汽的压力和温度)。随着蒸汽压力的增高，铁的氧化物在蒸汽中的溶解度有所增加；蒸汽压力一定时．随着过热蒸汽温度的提高，铁的氧化物在蒸汽中的溶解度降低。因为能被过热蒸汽带走的铁的氧化物量很小，所以，当给水含铁量增高时，沉积在炉管中的铁量就增加。表5铁的氧化物在过热蒸汽中的溶解度蒸汽参数P(Mpa)23.5212.748.820.200.0440.025t(℃)5805655351208070铁在蒸汽中的溶解13.108.59.56.85.5度(μg/kg)8在超临界压力直流锅炉(p=24.5MPa，t=550℃)中铁的沉积量与给水含铁量的关系如图6所示。图8给水中铜的含量与其在直流锅炉中沉积量的关系铜的氧化物在过热蒸汽中的溶解度如图7所示。由图可见，在亚临界压力(16.66MPa)以下的直流锅炉的蒸汽中，铜的氧化物的溶解度很小。所以对于亚临界压力和低于亚临界压力的直流锅炉。给水中铜的氧化物主要沉积在锅内。被蒸汽带到汽轮机中的量是较少的，给水中铜含量与其在直流锅炉中沉积量的关系见图8。对于超临界压力锅炉，因为铜的氧化物在蒸汽中的溶解度较大。所以这种锅炉给水中的铜化合物。主要是被蒸汽带到汽轮机中，并在汽轮机的蒸汽流通通道中（叶片表面）沉积。在某超临界压力汽轮机内。曾发现它的高压汽缸内各级沉积物的主要成份是氧化铜和氧化亚铜(在沉积物中氧化铜和氧化亚铜平均含量为95％)；此外。还含有磁性氧化铁(3％～8％)和硅酸(0.1％以下)；中压汽缸内各级的沉积物中也含有氧化铜(在沉积物...