超超临界机组运行技术研究-李志刚

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1、超（超）临界机组运行技术研究超（超）临界机组水汽化学控制技术李志刚西安热工研究院有限公司2010年超（超）临界机组水化学控制技术内容水的特性除盐技术-凝结水精处理技术腐蚀产物控制技术-OT、防沉积技术停运腐蚀控制技术-停备用保养技术高温氧化控制技术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℃。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

2、的问题，是保证超（超）临界机组设计和运行成功的关键。超（超）临界机组化学控制水的特性水的理论临界状态随着压力的提高，水的饱和温度相应随之提高，汽化潜热减小，水和汽的密度差也随之减小。当压力提高到22MPa时，汽化潜热为零，汽和水的密度差也等于零，该压力称之为临界压力，水在该压力下加热到374.15℃时，即全部汽化成蒸汽，该温度称之为临界温度(即相变点)。水的理论临界状态为：压力22.115MPa、温度374.15℃和密度0.32g/cm3。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。超临界压力工质状态超临界压力与临界压

3、力时情况相同，当水被加热到相应压力下的相变点温度时，即全部汽化。因此，超临界压力下水变成蒸汽不再存在汽水两相区。由此可知，超临界压力直流锅炉中，由水变成过热蒸汽经历了两个阶段，即加热和过热，而工质状态由未饱和的水变为干饱和蒸汽，后变为过热蒸汽。水的物理性质变化通常条件下，水是极性溶剂，可以溶解包括盐类在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物则微溶或不溶。超临界参数下，水汽流体粘度、比热、导热系数和比容等参数发生了显著变化，超临界水同时具有极性与非极性溶剂的溶解性能。汽水密度超临界水的密度随温度和压力在气体和液体之间变化。温度一定时，超临界水的密度随压力增加变大压力

4、一定时，超临界水的密度随温度增加减小汽水其他性质与密度的关系超临界水的黏度随密度增加有变大的趋势超临界水的介电常数随密度增加有变大的趋势超临界水的离子积随密度增加有变大的趋势超临界水的扩散系数随密度增加有减小的趋势汽水其他性质与温度的关系超临界水的黏度在高密度时随温度增加下降，在低密度时随温度增加上升超临界水的介电常数随温度增加下降到10左右超临界水的离子积随温度和压力的增加而变大比容当压力达到临界压力时，水和蒸汽的比容相等，临界比容为0.00317m3／kg。在临界压力以下时，水一旦达到饱和温度，蒸发时工质的比容以垂直线方式急剧上升。而在临界和超临界压力时，虽然

5、没有像临界压力以下的蒸发现象，但在相变点附近，工质的比容还是增加得相当快，也即密度显著减小。大比热特性在相变点附近温度稍有变化时，不同超临界压力对应的比热变化很大，且都有一个最大比热区，不过随着压力的提高在最大比热区比热的变化稍有减缓。超临界压力水的比热随温度的提高而增加，而蒸汽的比热随温度的提高而减小。粘度、比热、导热系数比容显著变化超临界压力下的传热特性在亚临界压力下，水达到饱和温度时，开始蒸发，工质的比容和焓值迅速增加。在超临界压力时，达到相变点，工质比容和焓值仍有迅速增加的现象，但随压力的增加，其增加幅度逐渐减小。另外到达相变点，工质的动力粘度μ，导热系数

6、λ和密度ρ均有显著下降热焓从温度0℃作为计算基准点，使工质达到规定的热力状态参数(p、t、x时)，总共吸收的热量叫做热焓(简称焓)。对于超临界压力，焓是压力和温度的函数：临界压力和超临界压力在相变点附近，同样当温度稍有变化时，焓值变化很大，但是超过一定压力以后，焓值变化减缓。超临界压力水蒸气的其它特性超临界压力水蒸气在相变点附近除了工质的比容、比热、焓有明显变化之外，工质的动力粘度μ、导热系数λ均有显著的降低，而普朗特数Pr明显增大。超临界水普朗特数随着温度不断升高明显变化（流体的比容、粘度的乘积与导热系数之比称为普朗特数）随着温度不断升高，动力粘度μ和导热系数λ

7、先是下降，而后略有上升，而当普朗特数Pr达到最大值后，随着温度升高而降低，超临界条件下的类膜态沸腾在超临界参数下，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传热恶化，由于这种传热恶化现象类似于亚临界压力时的膜态沸腾，因而就称之类膜态沸腾。其壁温飞升值，决定于热负荷和管内质量流速的大小。超临界条件下的汽水分层流动和盐类等杂质的浓缩在超临界压力下的水平管也会出现类似亚临界压力下的汽水分层流动，引起上下壁温差，发生传热恶化时，管子上部和底部的上下壁温差可达100℃。在管子热负荷较高时也可能导致传热恶化，同时由于盐

8、类等杂质的