汽包爐鍋爐水的處理工藝
一、全揮發(fā)性加藥處理方式(AVT)
NH3 為常用的堿化劑之一, 由于直流爐不允許爐內含有鹽類,常采用加NH3 的全揮發(fā)處理。全揮發(fā)處理也可用于汽包爐。在《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》(GB/ T 12145 - 1999) 中,對亞臨界汽包爐有磷酸鹽和揮發(fā)性處理2 種鍋爐水處理方式下的水質標準, 所以臨界參數鍋爐存在磷酸鹽和揮發(fā)性2 種處理方式。揮發(fā)性處理的優(yōu)點在于爐水的含鹽量可以很低,可保證過熱蒸汽的品質, 防止鍋爐、汽機因鹽類的存在引起的各種腐蝕, 不存在磷酸加藥處理時可能出現的磷酸鹽“隱藏”現象。揮發(fā)性處理的缺點是鍋爐水的緩沖性較弱, 給水水質的波動易造成鍋爐水的pH 值不合格。因此特別強調給水水質的合格與穩(wěn)定。采用100 %凝結水精處理或保證凝汽器不泄漏的機組可滿足這樣的要求。另外,其熱力系統宜為無銅材料系統,以防止含氨量過高造成銅系統的氨蝕。
二、磷酸鹽處理方式
鍋爐水磷酸鹽處理具有與水中鈣、鎂類物質形成松軟水渣的特性, 是汽包防垢、防腐的重要措施。磷酸鹽處理可為鍋爐水提供適當的堿性, 維持鍋爐水適當的pH 值,并對鍋爐水酸、堿污染具有較強的緩沖性,因而具有較強的適應能力;而全揮發(fā)性處理的鍋爐水對酸的緩沖能力很弱。在沒有設凝結水精處理系統的機組, 磷酸鹽加藥處理增強了抵御機組凝汽器偶然泄漏和啟動時的給水發(fā)生污染的能力。鍋爐水中存在磷酸鹽,由于共沉積作用,可減少飽和
蒸汽攜帶氯化物和硫酸鹽等離子, 從而減緩汽輪機的酸性腐蝕。所以磷酸鹽處理至今仍是汽包爐水的 主要化學處理技術。
1、常規(guī)磷酸鹽處理工藝
常規(guī)磷酸鹽處理工藝有純磷酸鹽處理( PT) 、對等協調磷酸鹽處理、協調磷酸鹽處理(CPT) 、協調-pH 或等成分磷酸鹽處理工藝。
（1）常規(guī)磷酸鹽處理工藝存在的問題采用常規(guī)磷酸鹽處理工藝存在以下問題: 采用協調處理時, 在管內水循環(huán)受干擾處、高熱負荷區(qū)、熱力或水力循環(huán)受影響的部位, NaH2PO4 或Na2HPO4 與爐管表面的磁性氧化鐵及鐵反應生成磷酸亞鐵鈉(NaFePO4) , 產生酸性磷酸鹽腐蝕。
(2) 產生磷酸鹽“暫時消失”,導致鍋爐水水質異常,引起鍋爐堿、酸性腐蝕。在高熱負荷區(qū)域或機組在短時大幅度升負荷時, 鍋爐水中的磷酸鹽以磷酸鈉和磷酸氫二鈉混合物形式沉積于水冷壁管上, 鍋爐水磷酸鹽含量很快降低,pH 升高。相反, 當短時大幅降低機組負荷時, 鍋爐水磷酸根含量又很快上升,pH 下降。磷酸鹽“暫時消失”時, 會引起沉積物下堿性介質(NaOH) 濃縮腐蝕、爐管過熱, 并與其他沉積物反應形成復雜水垢。磷酸鹽重新返回時, 又會引起沉積物下酸性介質(NaH2PO4 或Na2HPO4 ) 濃縮, 出現局部酸性環(huán)境,破水冷壁管表面氧化保護膜,引起磷酸鹽酸性腐蝕和應力腐蝕。酸性磷酸鹽腐蝕的典型產NaFePO4 , 它大量存在時會使高參數鍋爐水冷壁管形成明顯的蝕坑或腐蝕穿孔。
2、產生磷酸鹽“暫時消失”的條件
產生磷酸鹽“暫時消失”的條件如下:
(1) 鍋爐水總磷酸根含量較高。當磷酸根濃度小于l mg/ L 時,負荷波動對鍋爐水水質影響很小, 磷酸鹽“暫時消失”可不考慮。真正不會發(fā)生磷酸鹽“暫時消失”時的磷酸根濃度為0. 3 mg/ L 。
(2) 水冷壁管內壁有沉積物。金屬氧化物的存在對磷酸鹽的溶解度有很大的影響, 如Na3PO4 與Fe3O4 共存時,Na3PO4 的溶解度下降1/ 3～1/ 2。因此,保持水冷壁管內壁的清潔有助于防止磷酸鹽“暫時消失”, 可以此間接判斷鍋爐的臟污程度。
(3) 具有高的熱負荷。當采用的磷酸鹽處理方式使磷酸根濃度較高時, 在熱負荷較高的高參數爐中,不可避免存在磷酸鹽“暫時消失”。
3、各種常規(guī)磷酸鹽處理工藝的特點
各種常規(guī)磷酸鹽處理工藝具有下列各自的特點:
(1) 純磷酸鹽處理( PT) 時, 僅向鍋爐水中加入Na3PO4 ,控制PO43 - 在2～8 mg/ L 間,可達到防垢目的,但存在磷酸鹽“暫時消失”。此時,磷酸鹽在水冷壁管內壁沉積,產生游離的NaOH , 而沉積物中游離的NaOH 若發(fā)生濃縮會引起水冷壁管堿性腐蝕。
(2) 對等協調磷酸鹽處理時, 同時向鍋爐水中加入Na2HPO4 和Na3PO4 ,按Na3PO4 水解曲線進行加藥控制,控制Na + / PO43 - 之比R 為3. 0 ,以消除鍋爐水中游離的NaOH。但在發(fā)生磷酸鹽“暫時消失”時,磷酸鹽沉積并非以Na3PO4 形式析出。在365 ℃時,它是以Na2. 65 H0. 35 PO4 形式析出; 在300 ℃時, 它是以Na2. 85H0. 15 PO4 形式析出。因而, 仍可產生游離的NaOH,無法避免常規(guī)磷酸鹽處理帶來的堿性腐蝕。
(3) 協調磷酸鹽處理(CPT) 時,同時向鍋爐水中加入Na2HPO4 和Na3PO4 , 控制Na+ /PO43- 之比R在2.3～2.8，防止了常規(guī)磷酸鹽處理帶來的堿性腐蝕危害,但不能消除磷酸鹽“暫時消失”, 同時, 因加入了Na2HPO4 ,降低了Na+ /PO43-之比, 使沉積物產生對水冷壁管酸性磷酸鹽腐蝕。
(4) 磷酸鹽—PH協調或等成份磷酸鹽處理時, 同時向鍋爐水中加入Na2HPO4 和Na3PO4 , 控制Na + / PO43 - 之比R 在2. 3～2. 8 ,pH 值為9～10。防止了堿性腐蝕的危害, 減輕了酸性腐蝕危害,但不能真正消除磷酸鹽“暫時消失”,也無法避免沉積物對水冷壁管酸性磷酸鹽的腐蝕。
三、磷酸鹽處理工藝的新進展
1、平衡磷酸鹽處理
平衡磷酸鹽處理( EPT) 是向鍋爐水中加入Na3PO4 ,當其濃度為只能與硬度起反應的極限濃度時,即為平衡濃度, 幾乎無多余的磷酸鹽發(fā)生沉積。PO43 - 的濃度一般控制在0. 5～2. 4 mg/ L ,允許發(fā)生一定程度的磷酸鹽“暫時消失”, 以利用自然產生游離的NaOH , 使鍋爐水pH 為9.0～9. 6 , 允許游離的NaOH 濃度小于l mg/ L 。該法既能防垢,又能防酸、堿腐蝕。但無法完全避免磷酸鹽“暫時消失”。尤其對高熱負荷的鍋爐, 磷酸鹽“暫時消失”仍然存在。鍋爐冷啟動時,鍋爐水磷酸根含量上升和pH 下降,常需輔以NaOH 處理, 以使磷酸鹽“暫時消失”受到控制。由于鍋爐水磷酸鹽濃度低,緩沖性弱,對鍋爐水質要求高,且要求水質穩(wěn)定。
2、低磷酸鹽-低氫氧化鈉處理
低磷酸鹽- 低氫氧化鈉處理是控制爐水磷酸鹽濃度小于l mg/ L , 以消除磷酸鹽“暫時消失”。由于此時鍋爐水的pH 值小于9 , 為保持鍋爐水的pH 值為9. l～9. 6 ,再輔以NaOH 處理,并使NaOH 濃度小于l mg/ L 。低磷酸鹽- 低氫氧化鈉處理同樣對鍋爐水水質要求高,且要求水質穩(wěn)定。
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