高壓汽包爐爐水的加藥處理

摘 要：高壓汽包爐運行中為防止鍋爐結(jié)垢，加入磷酸鹽處理的應用已相當廣泛，當鍋爐運行不穩(wěn)定、負荷發(fā)生異常變化時，爐水的水質(zhì)會出現(xiàn)嚴重的不合格，使汽包及爐管腐蝕、爆管等，嚴重影響鍋爐的安全運行。因此，探討高壓汽包爐運行中爐水水質(zhì)出現(xiàn)異常并在最短的時間內(nèi)予以消除，以免由于爐水水質(zhì)不合格而引起蒸汽品質(zhì)不合格，從而影響機組的安全運行是文章研究的重點。研究結(jié)果表明，高壓爐水加磷酸鹽處理，輔助加氫氧化鈉的處理來調(diào)整鍋爐水質(zhì)，能快速消除爐水水質(zhì)的異常情況，是保證機組正常運行不留后患的重要手段之一。

關(guān)鍵詞：加藥處理；調(diào)整水質(zhì)；磷酸鹽；氫氧化鈉

引言

高壓汽包爐在運行時，隨著高溫高壓蒸汽的不斷產(chǎn)生，爐水不斷進行濃縮，為防止在汽包鍋爐中產(chǎn)生鈣鎂等垢，除了保證給水水質(zhì)外，通常還需要在鍋爐水中投加磷酸鹽，使隨給水進入鍋內(nèi)的鈣鎂離子在鍋內(nèi)不生成鈣鎂水垢而形成水渣，隨鍋爐排污排除。但在大量的生產(chǎn)實踐中會發(fā)現(xiàn)，只加磷酸鹽處理高壓汽包爐爐水，當鍋爐負荷短期內(nèi)變化大時，經(jīng)常會出現(xiàn)一些異常，且異常出現(xiàn)后用傳統(tǒng)的調(diào)整水質(zhì)的方法短期內(nèi)很難調(diào)整合格，這些異常處理不好會造成鍋爐結(jié)垢，影響鍋爐的安全運行。

1 機組狀況

我單位是由2×6MW的機組，鍋爐為循環(huán)硫化床鍋爐，蒸發(fā)量為240t/h的汽包鍋爐，汽包的壓力為10Mpa，爐水的外處理是原水經(jīng)多介質(zhì)過濾器過濾后進入反滲透，經(jīng)混床深度除去陰陽離子后作為補充水，用氨水調(diào)節(jié)PH值在8.8～9.2后送入除氧器進行熱力除氧，通過加聯(lián)氨進一步除去殘余氧后作為給水送入鍋爐的汽包中。為進一步消除隨給水帶入汽包中的殘余硬度，對爐水加入磷酸三鈉，使鈣鎂離子形成松軟水渣等，通過調(diào)整連續(xù)排污、定期排污的排污量，維持汽包內(nèi)水離子的相對平衡，防止鍋爐汽包、爐管等結(jié)垢。鍋爐正常運行時各項指標見表一（正常值），此時蒸汽品質(zhì)優(yōu)良，既能滿足高壓機組汽輪機蒸汽品質(zhì)的各項指標要求，又能滿足低磷排放的環(huán)保要求。

2 防垢的原理

向汽包內(nèi)加入磷酸鹽溶液，使鍋爐水中經(jīng)常維持一定量的磷酸根離子。由于鍋爐水處在沸騰條件下，而且它的堿性較強（PH：9-10）。因此爐水中的鈣離子與磷酸根會發(fā)生下列反應：

10Ca+6PO43-+2OH-→Ca10（OH）2（PO4）6（堿式磷酸鈣）

生成的堿式磷酸鈣是一種松軟的水渣，易隨鍋爐排污除去，且不會粘附在鍋內(nèi)轉(zhuǎn)變成水垢。隨給水進入汽包的Mg2+量常常是較少的，在沸騰的堿性鍋爐水中，它會和隨給水帶入的SiO32-發(fā)生下列反應：

3Mg+2SiO32-+2OH-+H2O→3MgO.2SiO2.2H2O↓（蛇紋石）

此反應生成的蛇紋石呈水渣形態(tài)，易隨鍋爐水的排污除去。

但是當鍋爐水中PO43-過多時，有可能生成Mg3（PO4）2。由于Mg3（PO4）2在高溫水中的溶解度非常小，能粘附在爐管內(nèi)形成二次水垢。這種二次水垢是一種導熱性很差的松軟水垢且不易排污除去。因此，爐水加藥要嚴格控制的PO43-含量。

3 生產(chǎn)中常出現(xiàn)的異常情況及危害

由于我廠機組配套的鍋爐是循環(huán)硫化床，以燒劣質(zhì)煤為主要原料，鍋爐運行不穩(wěn)定，造成機組負荷波動較大，極大地影響了爐水水質(zhì)控制，現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)往往會出現(xiàn)以下情況。爐水PH值降低，磷酸鹽降低直至測不到磷酸根。PH值一直在下降，最后鍋爐水質(zhì)呈酸性，對鍋爐形成了酸性腐蝕。其酸性腐蝕原理如下：

在高溫下（>300℃），爐水水質(zhì)呈酸性，造成Fe→Fe2++2e

2H++2e→2H→H2

生成的氫氣受到沉積物的阻礙，不能很快擴散到汽水混合物區(qū)域，因此，促使金屬管壁和沉積物之間積累起多量氫，這些氫有一部分可能擴散到金屬內(nèi)部和碳鋼中的碳化鐵（滲碳體）發(fā)生下列反應

Fe3C+2H2→3Fe+CH4

因而造成碳鋼脫碳，金相組織受到破壞，并且由于反應產(chǎn)物CH4會在金屬內(nèi)部產(chǎn)生壓力，使金屬組織中逐漸產(chǎn)生裂紋，大大影響鍋爐的安全運行。

異常指標見表1。

查鍋爐運行DCS曲線數(shù)據(jù)，從2：00～2：15鍋爐的蒸發(fā)量從170t/h突然上升至240t/h，隨后蒸發(fā)量基本穩(wěn)定在220t/h～240t/h之間（正常運行允許的波動范圍），由于鍋爐的蒸發(fā)量在短短的15分鐘內(nèi)急劇變化，導致爐水水質(zhì)工況出現(xiàn)上述情況發(fā)生，爐水的PH、磷酸根不斷下降。為了把爐水調(diào)整合格，立即啟動加藥設備，向爐內(nèi)加磷酸三鈉溶液，發(fā)現(xiàn)爐水的電導急劇上升，但改變不了磷酸根的下降趨勢，同時對鍋爐進行排污調(diào)整，從多年的運行情況看，采用這樣正常的處理方式，效果不好，最少也要經(jīng)過8-20小時或更長時間，才能恢復正常。

4 異常情況下采取的應急措施

用磷酸鹽-PH協(xié)調(diào)控制方法會大大降低調(diào)整時間。立即停止向爐水內(nèi)加磷酸三鈉，向爐水內(nèi)加10%的氫氧化鈉溶液，先調(diào)整爐水的PH，運行二十至三十分鐘后排污，再開始加入氫氧化鈉溶液，如此反復幾次，爐水在3-5小時內(nèi)能合格。調(diào)整時爐內(nèi)水質(zhì)變化情況如下表2。

表2

從表2可以看出，當高壓爐水出現(xiàn)表一的異常狀況時，采用磷酸鹽-PH協(xié)調(diào)處理，可以短時間內(nèi)消除爐水的異常，盡快維護鍋爐的安全運行。

5 結(jié)束語

汽包爐的加磷酸鹽處理，防止鍋爐結(jié)垢，目前是我國中高壓爐普遍采用的爐內(nèi)化學處理方法，在今后一段時間還會被廣泛采用。多年來的實踐證明：為確保鍋爐的正常運行必須采取以下措施：鍋爐的運行負荷要相對穩(wěn)定；用磷酸三鈉——氫氧化鈉協(xié)調(diào)處理爐水水質(zhì)適用范圍更廣，可以避免鍋爐的酸性腐蝕；用氫氧化鈉稀溶液來協(xié)調(diào)處理鍋爐水質(zhì)，爐水的PH控制在9～10的范圍內(nèi)即可，要加強PH的監(jiān)督，防止對鍋爐造成堿性腐蝕。

目前，高壓汽包鍋爐在我國多個行業(yè)廣泛應用，如造紙業(yè)、化工、電力等，隨著鍋爐參數(shù)的不斷升高，對鍋爐的安全運行有了更高的要求，做好爐內(nèi)加藥處理，有效防止鍋爐的結(jié)垢、腐蝕等，顯得尤為迫切。為提高生產(chǎn)經(jīng)濟效益和滿足安全生產(chǎn)要求，做好爐外水處理和爐內(nèi)水處理工作，是消除水汽品質(zhì)不良對設備材質(zhì)的危害，延長設備使用壽命，降低成本，減輕維護負擔的一項很重要的工作。探討快速消除爐水水質(zhì)異常方法，探討最佳水質(zhì)調(diào)整途徑，是今后發(fā)展的目標。

作者簡介：喬金枝（1966，2-），女，籍貫：河南省焦作市，現(xiàn)職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：水質(zhì)加藥凈化處理、循環(huán)水處理、爐內(nèi)加藥處理，膜應用技術(shù)等。