超臨界機(jī)組汽水系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物遷徙過程研究.pdf

1、碳約束條件下燃煤機(jī)組的超低排放標(biāo)準(zhǔn)給超臨界發(fā)電技術(shù)帶來新的要求。目前超臨界機(jī)組通常采用提高蒸汽參數(shù)來提高機(jī)組效率，由538℃、572℃到600℃，再到620℃及“700℃計劃”，蒸汽參數(shù)提高的同時給機(jī)組的高溫受熱面帶來新的挑戰(zhàn)。汽水系統(tǒng)各部件的材料腐蝕問題是影響機(jī)組安全高效運行的關(guān)鍵問題，當(dāng)前汽水系統(tǒng)腐蝕問題均集中于金屬側(cè)，包括低溫條件下流動加速腐蝕和高溫條件下的高溫氧化問題，而汽水系統(tǒng)內(nèi)腐蝕產(chǎn)物的量是系統(tǒng)腐蝕程度的直接表征因素，且受工

2、質(zhì)物性參數(shù)的影響在整個汽水系統(tǒng)內(nèi)生成、遷徙、沉積。因此針對超臨界機(jī)組汽水系統(tǒng)內(nèi)腐蝕產(chǎn)物遷徙過程研究意義重大。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了影響流動加速腐蝕的主要因素?；谖镔|(zhì)平衡建立了腐蝕產(chǎn)物的生成模型。分析了孔隙率、擴(kuò)散系數(shù)和pH對腐蝕速率的影響，其中孔隙率和擴(kuò)散系數(shù)與腐蝕速率成正比關(guān)系，pH與腐蝕速率成反比關(guān)系。⑵開展了鐵馬氏體鋼T92和T22在溫度600℃，壓力0.1MPa、8MPa和25MPa，不同環(huán)境中的氧化試驗。結(jié)

3、果顯示Cr含量的增加有利于金屬的抗氧化性，T92的腐蝕速率在三種環(huán)境中均低于T22。同時隨著壓力的升高，T92和T22的腐蝕速率增加。由于Cr在超臨界水環(huán)境的揮發(fā)現(xiàn)象，T92和T22鋼的抗腐蝕性差異隨著壓力的升高而逐漸減小。開展了T92、T22和TP347HFG在不同溶解氧條件下的氧化試驗(0ppb、2000ppb)，試驗溫度600℃，壓力25MPa。結(jié)果顯示溶解氧加速了金屬的氧化速率。同時發(fā)現(xiàn)溶解氧和超臨界水都參與了氧化反應(yīng)。分析了腐

4、蝕產(chǎn)物的沉積過程。亞臨界環(huán)境下工質(zhì)中腐蝕產(chǎn)物Fe2+會向γ-Fe2O3、γ-FeOOH和α-FeOOH轉(zhuǎn)變，超臨界環(huán)境下腐蝕產(chǎn)物Fe2+會發(fā)生快速氧化生成γ-Fe2O3和α-Fe2O3，沉積形成最外層氧化物。⑶分析了汽水系統(tǒng)工質(zhì)物性參數(shù)密度、離子積、介電常數(shù)對腐蝕產(chǎn)物遷徙過程的影響。一方面工質(zhì)物性參數(shù)變化直接影響了系統(tǒng)部件的腐蝕機(jī)理，由低壓給水段的流動加速腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)殄仩t高溫受熱面的高溫氧化腐蝕。另一方面影響了腐蝕產(chǎn)物的形態(tài)及溶解度，低溫

5、給水段腐蝕產(chǎn)物主要以離子態(tài)存在，鍋爐高溫受熱面超臨界態(tài)下腐蝕產(chǎn)物主要以顆粒狀存在，且溶解度降低了3～5個數(shù)量級。數(shù)據(jù)顯示汽水系統(tǒng)工質(zhì)內(nèi)約85％的腐蝕產(chǎn)物來源于低溫給水段，約90％的腐蝕產(chǎn)物在鍋爐內(nèi)發(fā)生沉積，包括省煤器、水冷壁、過熱器。探討了加氧處理對汽水系統(tǒng)中腐蝕產(chǎn)物遷徙過程的影響。溶氧對于流動加速腐蝕有明顯的抑制作用，加氧處理工況下工質(zhì)中的腐蝕產(chǎn)物濃度比全揮發(fā)性給水處理工況下下降了約80％;溶氧對于高溫受熱面有明顯的危害作用，加速了高