在地球上,肉眼最常见的物质包括:水/液,空气/气(汽),土壤/固体;还有其它可见及不可知的物体;都是维持生命体系存在的基础;
以下简单的表达下对最普通的“水”的认识;水润万物而不争,它是怎么做到的;
一、水是什么
水是一种无机物,地球上最常见的物质之一,地球表面约有71%被水覆盖,存在于地球每一个角落(以不同形态),别名氧化氢;以下为其理性特性:
水是万能溶剂;
*重水D2O/氧化氘
氘(deuterium)的意思是2,表示原子量等于2的氢同位素。由重氢和氧组成的化合物称重水,分子量为20.028,比普通水分子量18.016高出约11%。重水的主要用途是在核反应堆中做“减速剂”,减小中子速度,控制核裂变过程,也是冷却剂。
二、水在自然界中存在的形式
一般来说物质有气态、液态和固态三种状态。不过,物理学中更常用的词是“相”,而不是“态”。物质的“相”的种类比一般所说的“态”的种类要多得多。也就是说,对应于同一个态,还可以有许多不同的“相”。比如,水的固态是冰,但冰有很多种不同的结晶方式,它们对应于不同的“相”,物质从一种相转换成另一种相,称为相变。水从液态(或称液相)变成气态(或称气相)就是一种相变。
水也一样:存在常规的几种状态:固/液/汽
三、发电过程中的水
对于发电过程中的水而言,化学能-->热能-->机械能-->电能的过程中,水是中间介质;从最初的原水,纯化,补水,高地加,除氧/加氧工艺,加药,汽化,过热/再热,做功再冷凝,再精处理等过程,无不是为了保证亚临界,超临界及超超临界机组的蒸汽品质,避免过度腐蚀及积盐;而作为介质的水的运行参数越来越高:温度/压力等级的提高,对材料/安全/效率的影响越来越大;可以说随着控制技术的成熟,电厂化学的作用会随着时间的推移而显现重要起来;而作为水,普通的存在,反而发挥着重要的作用;
目前主流机组大多数均为超/超超临界机组:
水的临界参数为:tc=374.15℃,Pc=22.129MPa。在临界点以及超临界状态时,将看不见蒸发现象,水在保持单相的情况下从液态直接变成汽态。一般将压力大于临界点Pc的范围称为超临界区,压力小于Pc的范围称为亚临界区。
从物理意义上讲,水的状态只有超临界和亚临界之分;而超超临界一般是应用在火电厂方面的概念,在物理学中没有这个分界点,只表示超临界技术发展的更高阶段,是常规蒸汽动力火电机组的自然发展和延伸。由于超超临界参数机组在我国投运的数量最多,超超临界是我国人为的一种区分,也称为优化的或高效的超临界参数。
超超临界与超临界的划分界限尚无国际统一的标准。我国电力百科全书认为主蒸汽压力≥27MPa为超超临界机组。2003年,我国“国家高技术研究发展计划('863'计划)”项目“超超临界燃煤发电技术”中,定义超超临界参数为蒸汽压力≥25MPa,蒸汽温度≥580℃。
以下为同行对SCWO的研究:做参考!
(1)腐蚀问题
SCWO(超临界水氧化)的操作条件非常苛刻,高温高压以及极端pH值(pH=12),导致设备极易腐蚀。有研究表明,腐蚀SCWO不锈钢反应器的主要原因是高温和氧化剂。在处理含卤素、硫或磷的有机物时产生的酸会造成反应器的严重腐蚀。而强碱性(pH>12)水溶液在超临界温度和氧化条件下对镍质合金具有高的腐蚀性。 [15]
对SCWO工艺中产生的酸性产物,至少存在一种材料能适应其腐蚀性,但这种材料对其他酸却没有抗腐能力。因此,通过选择和分离原料或针对不同的原料在反应器的不同部位应用不同的材料,可使腐蚀降到最低的程度。在水的临界点附近,合金的腐蚀速率与温度升成指数关系,温度升高,腐蚀速率增大,但当温度超过临界温度时,腐蚀速率随着温度的升高而降低。因此开发高性能耐高压反应器材料,研究镍基、钛基的合金涂层及其他复合防腐涂层,反应器的优化设计等是预防超临界水氧化法腐蚀的重要途径。 [15]
(2)盐沉积问题
大多数盐在常温下溶解度较大,但在超临界水中溶解度很低。当温度达到超临界状态时,由于盐的溶解度大幅度降低,有大量沉淀析出,沉积的盐会引起反应器堵塞,导致设备无法正常运行。盐沉积问题成为了超临界水氧化法推广应用的重要问题之一。 [15]
最好的克服堵塞问题的办法是使废水中的盐浓度最低化。低浓度含盐废水可以成功地被特殊的反应器所处理,而高浓度含盐废水最好用其他方法处理,或者反应器前段预脱盐处理,然后再进行SCWO反应。或者研究反应器本身集成脱盐连续排渣系统,如将反应釜底部设计成漏斗形状,安装排盐口,可以使盐都沉积在底部,及时排盐排渣
对于水不同态,对于换热设备材料的影响的研究,需要表征过程的不同数据,而分析仪表(例如微量溶解氧/溶解氢/脱气氢电导率等)则是作为研究和监督的眼睛而存在的;如果不能正确的获取过程中的数值及趋势,那么研究或者监督的意义则无法成立;
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