汽包鍋爐爐內(nèi)水處理工藝及運(yùn)行

1其他常用處理目前，常用的精細(xì)處理方法包括磷酸處理（包括傳統(tǒng)磷處理、低磷處理和平衡磷處理）、氫氧化鈉和總蒸發(fā)處理。其中全揮發(fā)處理和氫氧化鈉處理只適用于給水水質(zhì)非常好的鍋爐。磷酸鹽處理的爐水有較強(qiáng)的緩沖能力,當(dāng)由于凝汽器泄漏或其它原因?qū)е聽t水出現(xiàn)劣化現(xiàn)象時,磷酸鹽處理的適應(yīng)性比較強(qiáng),因而磷酸鹽處理用得最為普遍。2減緩鍋爐的結(jié)垢腐蝕的措施磷酸鹽處理始于上個世紀(jì)20年代,已經(jīng)有80多年的歷史,對減緩鍋爐的結(jié)垢腐蝕起到了非常重要的作用。幾十年來,磷酸鹽處理在不斷地發(fā)展和改進(jìn),經(jīng)歷了從常規(guī)磷酸鹽處理到協(xié)調(diào)磷酸鹽處理、低磷酸鹽處理乃至目前比較完善的平衡磷酸鹽處理的過程。2.1磷酸鹽暫消失爐水PO43-濃度經(jīng)歷了從高到低的過程,在低壓鍋爐上使用的濃度達(dá)幾十mg/L,目前國標(biāo)《蒸汽動力設(shè)備及火力發(fā)電機(jī)組水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T12145—1999)對爐水PO43-濃度和pH的規(guī)定見表1。隨著鍋爐參數(shù)的提高,出現(xiàn)了磷酸鹽暫時消失現(xiàn)象:即鍋爐升負(fù)荷時;爐水磷酸鹽濃度下降,pH值升高;鍋爐降負(fù)荷或剛啟動時,磷酸鹽濃度又升高,pH值下降。磷酸鹽暫時消失現(xiàn)象嚴(yán)重的鍋爐,啟動時爐水的pH值會降得很低。磷酸鹽暫時消失有以下危害:易溶鹽附者著物影響傳熱,而且容易變?yōu)橛补?很多鍋爐爐管管樣上有較多的磷酸鹽證明了這一點(diǎn)。此外爐管上的易溶鹽附著物會與管壁上鐵的腐蝕物進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng),生存復(fù)雜的難溶水垢,加劇水冷壁管的結(jié)垢與腐蝕過程。2.2hco3-及nah2po4對爐管堿性腐蝕的影響協(xié)調(diào)磷酸鹽處理是在以軟化水為鍋爐補(bǔ)給水的條件下提出來的。軟化水中含有較多的HCO3-,HCO3-在爐水中受熱分解產(chǎn)生游離NaOH,使?fàn)t水pH值大大升高,從而導(dǎo)致水冷壁管發(fā)生堿性腐蝕。協(xié)調(diào)磷酸鹽處理的提出就是為了解決這個問題:加入爐內(nèi)的藥品除了Na3PO4之外,還有Na2HPO4或NaH2PO4,目的就是用酸式磷酸鹽去中和游離NaOH,以防止?fàn)t管的堿性腐蝕。協(xié)調(diào)磷酸鹽處理在國內(nèi)外均應(yīng)用了相當(dāng)長的時間,對于防止?fàn)t管的堿性腐蝕起到了積極的作用。目前基本上都以除鹽水為鍋爐補(bǔ)給水,除鹽水中HCO3-的濃度很低,爐水中由于HCO3-分解產(chǎn)生的NaOH的量很少,在此條件下,無須加入Na2HPO4或NaH2PO4。因此,在以除鹽水為鍋爐補(bǔ)給水的條件下已沒有必要采用協(xié)調(diào)磷酸鹽處理,只有在凝汽器泄漏導(dǎo)致爐水pH升高時,才可以考慮加入一些酸式磷酸鹽,但這已經(jīng)不屬于協(xié)調(diào)磷酸鹽處理的范疇。協(xié)調(diào)磷酸鹽處理的PO43-濃度范圍和常規(guī)磷酸鹽處理相同,因此也存在磷酸鹽暫時消失的問題。2.3爐水po33-濃度降低對爐水ph值的影響《蒸汽動力設(shè)備及火力發(fā)電機(jī)組水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T12145—1999)規(guī)定,亞臨界參數(shù)鍋爐采用低磷酸鹽處理,即爐水PO43-濃度為0.5mg/L～3.0mg/L。存在的問題是,爐水PO43-濃度降低時,爐水pH值也會降低,這對保持水冷壁管表面保護(hù)膜的牢固性不利。而且,雖然是低磷酸鹽處理,但由于鍋爐的參數(shù)高,因此在爐水PO43-濃度為0.5mg/L～3.0mg/L的濃度范圍內(nèi),仍然有嚴(yán)重的磷酸鹽暫時消失現(xiàn)象。有的亞臨界參數(shù)汽包鍋爐在設(shè)計上就規(guī)定爐內(nèi)水處理方式為低濃度協(xié)調(diào)磷酸鹽處理,這是完全錯誤的。亞臨界參數(shù)汽包鍋爐爐水PO43-濃度較低,爐水pH值已經(jīng)偏低,再加上Na2HPO4或NaH2PO4,pH就更低了,在此條件下容易發(fā)生酸性腐蝕。2.4平衡磷酸鹽處理如前所述,上述幾種處理方式在《蒸汽動力設(shè)備及火力發(fā)電機(jī)組水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T12145—1999)規(guī)定的范圍內(nèi)都存在著嚴(yán)重的磷酸鹽暫時消失現(xiàn)象。人們逐步認(rèn)識到磷酸鹽暫時消失現(xiàn)象的發(fā)生與鍋爐參數(shù)以及爐水PO43-濃度有關(guān),鍋爐參數(shù)越高,爐水PO43-濃度越大,越容易發(fā)生磷酸鹽暫時消失。經(jīng)過試驗(yàn)研究,人們對磷酸鹽暫時消失有以下解釋。磷酸鹽的溶解度隨爐水溫度的升高而降低:高負(fù)荷時,磷酸鹽析出并沉積在爐管上,由于Na+和PO43-的沉積是不同步的,因此磷酸鹽的析出使得爐水的Na/PO4比值增大,pH值升高;當(dāng)負(fù)荷降低時,這些化合物又重新溶解在水中,使得爐水的Na/PO4比值減小,pH值降低。此外,當(dāng)Na/PO4比值<3.5時,Na4FePO4在高溫下與腐蝕產(chǎn)物反應(yīng)生成Na4FePO4和Na4Fe(OH)(PO4)2·1/3NaOH等化合物,當(dāng)Na/PO4比值≥3.5時,反應(yīng)不發(fā)生。由于磷酸鹽暫時消失與PO43-濃度有關(guān),因此人們逐漸降低了爐水PO43-濃度,如表1所示,但在此濃度范圍內(nèi)仍然有嚴(yán)重的磷酸鹽暫時消失現(xiàn)象。平衡磷酸鹽處理是近年來發(fā)展起來的一種先進(jìn)的爐內(nèi)水處理技術(shù)。平衡磷酸鹽處理既保持了磷酸鹽處理的緩沖性,又可以徹底避免發(fā)生磷酸鹽暫時消失現(xiàn)象。其技術(shù)關(guān)鍵是通過試驗(yàn)找出不發(fā)生磷酸鹽暫時消失現(xiàn)象的爐水磷酸鹽允許最大濃度(即平衡點(diǎn)),使?fàn)t水磷酸鹽含量降低至平衡濃度以下,同時為了避免pH偏低,向爐水中加入少量NaOH。此外,Na/PO4比應(yīng)≥3.5,以避免磷酸鹽和氧化鐵反應(yīng)生成復(fù)雜的難溶水垢。3采用平衡鹽處理的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用實(shí)例3.1加藥量減少計算a)氫氧化鈉(NaOH)摩爾質(zhì)量是40g,磷酸鹽(Na3PO4·12H2O)的摩爾質(zhì)量是380g,前者僅是后者的1/9.5,因此爐內(nèi)加藥量減少。b)爐水含鹽量降低,可減輕爐管的結(jié)垢,減緩爐管的腐蝕速度,減少飽和蒸汽的攜帶,減輕蒸汽通流部分和汽輪機(jī)的積鹽,延長熱力設(shè)備的使用壽命。c)鍋爐的化學(xué)清洗周期延長(可延長至2倍以上)。3.2水冷壁氫腐蝕爆管10次重大事件及其改進(jìn)陽光發(fā)電公司1號鍋爐為壓臨界參數(shù)汽包鍋爐。1996年底投產(chǎn),1997年8月15日～1998年9月9日,由于凝汽器泄漏及爐水處理方式不當(dāng)?shù)仍?共發(fā)生水冷壁氫腐蝕爆管10次。1998年9月16日起,將1號爐的爐內(nèi)水處理方式改為平衡磷酸鹽處理后,至今再沒有發(fā)生過與水質(zhì)有關(guān)的爆管事故,而且熱力系統(tǒng)水汽質(zhì)量提高,鍋爐排污率降低。該項(xiàng)目科研鑒定結(jié)論為達(dá)到國際先進(jìn)水平,獲國家電網(wǎng)公司科技進(jìn)步二等獎。平衡磷酸鹽處理近年來在山西省獲得了廣泛的推廣作用,目前已有高壓到壓臨界參數(shù)的20余臺汽包鍋爐采用了平衡磷酸鹽處理方式,并且取得了比較