汽包炉水低磷酸盐处理工艺的应用

　　摘 要:火力发电厂水处理的工作就是为了保证热力系统各部分的水汽品质安全，本文结合京科发电有限公司生产实际，针对汽包炉水磷酸盐处理工艺的改进，以及低磷酸盐处理工艺的应用。简述了汽包锅炉，炉水采用低磷酸盐处理的必要性，并介绍了炉水低磷酸盐处理工艺的运行调整试验及运行工艺条件。对火电机组经济运行具有十分重要的意义。

　　关键词:汽包锅炉,低磷酸盐,腐蚀,化学监督

　　一、前言

　　在汽包锅炉中的热力循环系统中，如水质不良，就会引起水、汽系统结垢，积盐和金属腐蚀等危害，为了防止在汽包锅炉中产生结垢现象(主要是钙垢)，除了保证给水水质外，通常还需要在锅炉水中投加某些药品，使随给水进入锅内的钙离子在锅内不生成水垢，而形成水渣，随锅炉排污排掉，在发电厂的锅炉中，最宜用作锅内加药处理的药品是磷酸盐(Na3 PO4)。向锅炉水中投加磷酸盐的这种处理方法，简称为磷酸盐处理。下面介绍一下有关磷酸盐处理的原理，低磷酸盐处理监督项目控制指标及一些处理的注意事项。

　　二、磷酸盐处理的原理

　　就是用加磷酸盐溶液的办法，使锅炉水中经常维持一定量的磷酸根PO43-，由于炉水处在沸腾条件下，而且它的碱性较强(锅炉水的PH一般在9—10的范围内)，因此，炉水中的钙离子与磷酸根会发生下列反应：

　　10Ca2++6 PO43-+2OH- Ca10(OH)2(PO4)6

　　生成的碱式磷酸钙是一种松散的水渣，易随锅炉排污排掉，且不会粘附在锅内转变成水垢，采用磷酸盐对锅炉水进行处理时，常用的药品为磷酸三钠(Na3 PO4·12H2O)根据锅炉的长期运行实践，为了保证锅炉磷酸盐处理的防垢效果，对炉水监督项目及控制的标准为：

　　水水质经常波动，那么PO43-的量应控制得高一些，但是，锅炉水中的PO43-不应太多，太多不仅随排污水排出的药量会增多，使药品的消耗增加，而且还会引起许多不良后果：1、增加锅炉水的含盐量，影响蒸汽的品质;2、有生成Mg3(PO4)2的可能，由于Mg3(PO4)2在高温水中的溶解度非常小，能粘附在炉管内形成二次水垢，这种二次水垢是一种导热性很差的松软水垢，这又增加了锅炉的排污量;3、若锅炉水含铁量较大时，有生成磷酸盐铁垢的可能;4、容易在高压和超高压的锅炉中发生Na3 PO4 “隐藏”现象。

　　所谓的“隐藏”现象是：当锅炉负荷增高时，炉水中的某些易溶盐的浓度明显降低，而当炉负荷减少或停炉时，这些钠盐的浓度重新增高，这种现象就为盐类“隐藏”现象，也称盐类暂消失现象。这种现象的实质是：在锅炉负荷增高时，炉水中的某些易溶盐有一部分将从炉水中析出，沉积在炉管管壁上，结果使其在锅炉水中的浓度降低，而在锅炉负荷减少时或停炉时，沉积在炉管管壁上的钠盐又被溶解下来，使它们在锅炉水中的浓度重新增高，直接影响化验结果。所以我们应尽量防止这种现象的发生。

　　三、低磷酸盐处理的实际应用情况

　　在火力发电企业，协调磷酸盐处理工艺应用时间较长，达二十多年。但在使用中出现了很多问题，过去机组容量小些，问题不是太明显。随着机组容量、参数的提高，电网调峰力度的加大，协调磷酸盐处理工艺暴露出的问题越来越多。在深度调峰(调峰负荷超过 50%)过程中，很多锅炉都发生磷酸盐暂时消失现象;有些锅炉在较大的变动工况下，连续好几天测不出磷酸根，发生了严重的盐类暂时消失现象;还有些锅炉发生了明显的皿状腐蚀，一种酸性磷酸盐腐蚀特征。

　　从专业角度分析，磷酸盐处理主要存在着两方面问题：一是产生酸性磷酸盐腐蚀。酸性磷酸盐腐蚀通常发生在有汽囊或汽水冷却不正常的部位，相关测试研究表明，发生酸性磷酸盐腐蚀的直接原因是因为加入Na2HPO4;二是发生磷酸盐暂时消失现象。在机组负荷剧烈波动的情况下，采用磷酸盐处理的炉水会发生盐类暂时消失现象，炉水在变动负荷下的盐类暂时消失与盐类回溶都会导致磁性氧化铁保护层的溶解，加速炉管的腐蚀。发生磷酸盐暂时消失现象的主要条件是磷酸盐在炉水中的含量，另外还和炉管表面的清洁程度和热负荷有关。很显然，协调磷酸盐处理工艺不能避免所存在的这两方面问题。

　　四、 加强炉内低磷酸盐处理工艺的管理

　　工艺优化采用低磷酸盐处理工艺，从机理上保证了炉内处理工况的合理性、安全性、可靠性，但是否能达到预想的效果，还有待我们的日常管理。

　　4.1 保证磷酸三钠的纯度。与协调磷酸盐处理工艺比较，采用低磷酸盐处理工艺后,炉水中控制的磷酸根浓度降低了很多。所以优化了炉内处理工艺后，可以节约可观的药品费用。但磷酸根浓度降低后，炉水的缓冲性也大幅度降低，所以采用低磷酸盐处理工艺后，必须提高炉水的清洁程度，尽量避免外界杂质对炉水的污染。为此对加入的炉水校正药品必须保证一定的纯度级别，如加入的磷酸三钠要使用分析纯级，不能使用工业品级别的。采用了低磷酸盐处理工艺，减少了药品用量，提高药品纯度后应该不会增加运行费用。

　　4.2 配制合适的加药浓度。炉水控制的磷酸根浓度降低后,药箱中配制的药液浓度也要相应降低。炉水中的磷酸根浓度要求小于 3mg/L，我们多数汽包锅炉控制在 0.5-2mg/L。为维持炉水的pH值，在磷酸根浓度降低后，还要辅以 NaOH 处理。磷酸三钠和NaOH分别配制，加入一定量的氢氧化钠。一般情况下，控制磷酸根浓度小于 2mg/L，炉水pH值可达 9.2—9.6， 炉水电导率通常为 5—15μS/m。 我们还可以根据炉水的PH值来调整氢氧化钠的加药量。

　　4.3 注意机组启停及调峰时的水质控制。机组在启停过程中，负荷起伏较大，如磷酸盐浓度控制不当，容易发生盐类暂时消失现象，给炉管带来腐蚀危险。停炉时，负荷降低，有可能发生沉积的磷酸盐回溶，使磷酸根不断增加，pH 大幅度下降;启动时，负荷上升，如炉管沉积物较多，易于发生隐藏现象可能测不出。针对上述情况，要通过试验采取措施：停炉时，提前少加或停加磷酸三钠;启动时，氢氧化的加入量应适当增加。

　　结束语：

　　炉水水质是否正常直接关系到机组安全运行，需要化学与锅炉运行人员密切配合，连排、定排按规程进行，不可疏忽大意。要使炉水水质得到全面提高，低磷酸盐处理工艺的应用，需要我们在实践的过程中，不断总结和提高。

　　参考文献

　　[1]《中华人民共和国电力行业标准超临界火力发电机组水汽质量标准》 中华人民共和国发展和改革委员会主编，中国电力出版社

　　[2]《中华人民共和国电力行业标准化学监督导则》 中华人民共和国发展和改革委员会主编，中国电力出版社

　　[3]《热力设备的腐蚀与防护》， 王杏卿编，武汉水利电力学院

　　[4]《腐蚀与防护手册-腐蚀理论·试验及监测分册》化学工业部化工机械研究院主编，化学工业出版社出版

　　[5]电厂化学技术 王淑勤、 赵毅主编，中国电力出版社

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