锅炉炉水处理

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1、锅炉炉水处理,掌握锅炉内部汽水理化过程，弄清发生热力设备腐蚀、结垢和引起蒸汽污染的原因，以便调整锅炉的水化学工况，使机组达到长期安全经济运行的目的。,水垢和水渣及其危害,结垢：某些杂质进入锅炉后，在高温、高压和蒸发、浓缩的作用下，部分杂质会从炉水中析出固体物质并附着在受热面上。 水垢：在热力设备受热面水侧金属表面上生成的固态附着物 。 水渣：炉水中的悬浮物或沉积物称之为水渣 。,水垢的分类,钙镁水垢 钙镁化合物的含量约占90% 硅酸盐水垢 二氧化硅的含量为40%50%，铁和铝的氧化物含量为25%30%。 氧化铁垢 垢中Fe3O4占90%以上，大型锅炉水冷壁垢的主要成分是氧化铁。 铜垢 垢中金属

2、铜的含量达到20%以上。 磷酸盐垢 主要为：Na4FeOH(PO4)21/3NaOH,水垢和水渣对锅炉的危害（5点）,（1）影响热传导（见表4-1） （2）引起垢下腐蚀 ： 由于沉积物的传热性很差，使得沉积物下金属壁温升高，因而渗透到沉积物下面的炉水就会发生剧烈蒸发浓缩。其浓缩液往往有很强的腐蚀性，导致炉管腐蚀甚至爆管。 （3）影响炉水循环： 如果锅炉水中的水渣过多，也会堵塞炉管，影响炉水循环。一般这种现象只发生在中压以下的锅炉。严重时，炉管堵死，并引起爆管。,物质名称 导热系数 单位W/mK 硫酸盐垢： 0.582.33 硅酸盐垢： 0.230.47 碳酸盐垢： 0.470.70 磷酸盐垢：

3、 0.500.70 油脂类水垢： 0.0580.12 氧化铁垢： 2.33.5 水冷壁用碳钢： 4758 纯水： 0.580.70,水垢等物质的导热系数,（4）增加煤耗： 锅炉结垢后燃煤发出的热量不能很好地传递给炉水，造成排烟温度升高，增加了排烟热损失。当水冷壁结垢量达到300400g/m2，通常每发1kwh的电量就增加煤耗12g。 （5）降低锅炉的使用寿命： 水冷壁因结垢而引起高温蠕变，水冷壁因结垢而引起高温蠕变，发生胀粗或减薄现象，或结垢后因酸洗减薄而影响使用寿命。发生胀粗或减薄现象，或结垢后因酸洗减薄而影响使用寿命。,防止产生水垢的方法,减少进入给水中杂质的含量 防止水、汽系统发生腐蚀，

4、尽量减少给水铜、铁含量 采用适当的炉水处理方法,易溶盐的隐藏现象和防止,磷酸盐、硅酸盐 （1） 与盐类的特性有关：当水温超过200以后，磷酸钠和硅酸钠的溶解度急剧下降，在高温炉水中磷酸三钠的溶解度是非常小的。 （2） 与某些化学反应有关 ：在炉管内表面上的Fe3O4垢量和炉水中的H2PO3-浓度一定时，管壁温度越高，越容易生成磷酸铁钠和磷酸亚铁钠。 （3）与热负荷有关：炉管热负荷不同时，炉管内水的沸腾和流动工况也不同。 偏燃、局部热负荷过高容易发生盐类的隐藏现象,炉水处理,1. 磷酸盐处理：为了防止炉内生成钙、镁水垢和减少水冷壁管腐蚀，向炉水中加入适量磷酸三钠的处理，英文为phosphate

5、treatment，简称 PT。 2. 氢氧化钠处理：为了减缓水冷壁管腐蚀，向炉水中加入适量氢氧化钠的处理，英文为caustic treatment，简称CT。 3. 全挥发处理：锅炉给水加氨和联氨或只加氨，炉水不再加任何药剂的处理，英文为all-volatile treatment，简称AVT。,炉水磷酸盐处理,磷酸盐处理 (PT) phosphate treatment 为了防止炉内生成钙镁水垢和减少水冷壁管腐蚀，向炉水中加入适量磷酸三钠的处理。 协调pH-磷酸盐处理 (CPT) congruent phosphate treatment为了防止炉水产生游离氢氧化钠，维持Na离子与磷酸根的

6、摩尔比为2.6-3.0的磷酸盐处理。 注1:协调pH-磷酸盐处理包含国外所称等成分磷酸盐处理，在我国统称协调pH-磷酸盐处理。 注2:为了防止发生酸性磷酸盐腐蚀，将Na*与PO牛的摩尔比由原来的2.3-2.8提高到2.6-3.0； 低磷酸盐处理 (LPT) low phosphate treatment 为了防止炉内生成钙镁水垢和减少水冷壁管腐蚀，向炉水中加入少量磷酸三钠的处理； 平衡磷酸盐处理 (EPT) equilibrium phosphate treatment 维持炉水中磷酸三钠含量低于发生磷酸盐隐藏现象的临界值同时允许炉水中含有不超过 lmg/L的游离氢氧化钠，以防止水冷壁管发生酸

7、性磷酸盐腐蚀以及防止炉内生成钙镁水垢的处理,炉水磷酸盐处理（PT）的作用,可消除炉水中的硬度 提高杂质对炉管腐蚀的抵抗能力 减缓水冷壁的结垢速率 改善蒸汽品质、改善汽轮机沉积物的化学性质和减缓汽轮机腐蚀,关于磷酸盐处理（PT）标准的说明,磷酸盐处理适用的锅炉压力等级,常规磷酸盐处理炉水控制标准及各指标的来源依据 1) 压力规定 本标准规定，只有汽包压力低于15.8MPa的锅炉才能采用PT。 2)二氧化硅 炉水中的二氧化硅含量指标是由蒸汽二氧化硅指标决定的。20(4%+0.4%)=454.5g/L 3）氯离子:氢电导率0.3S/cm推算氯离子然后携带系数计算24.3(0.4%+0.07%) =5

8、170g/L 取0.8系数，即4mg/L ； 4）磷酸根 磷酸盐的加入量要兼顾中和炉水中的硬度和维持炉水pH值的双重作用。 5）pH值 主要考虑锅炉运行过程中的防腐要求，通常下限不得低于9.0，提高炉水pH可以控制蒸汽的含硅量。 6）电导率 控制有两个作用，一是控制炉水中的杂质不能过度浓缩以免引起腐蚀，二是控制磷酸盐的加药量不能太高以免引起磷酸盐的隐藏。,采用PT时炉水质量标准,炉水低磷酸盐处理（LPT）标准的说明,低磷酸盐处理炉水控制标准及各指标的来源依据 1）压力规定 5.919.3MPa 2）二氧化硅 20(7.8%+0.2%)=250g/L 3）氯离子 3(0.4%+0.2%) =50

9、0g/L 4）磷酸根 一般不允许给水有硬度成分。 5）pH值 主要考虑锅炉运行过程中的防腐要求，通常下限不得低于9.0。 6）电导率：控制有两个作用，一是避免炉水中的杂质过度浓缩以免引起腐蚀，二是控制磷酸盐的加药量不能太高以免引起磷酸盐隐藏。数值来源于锅炉长期运行的实践经验,采用LPT时炉水质量标准,平衡磷酸盐处理（EPT）,维持炉水中磷酸三钠含量低于发生磷酸盐隐藏现象的临界值，同时允许炉水中含有不超过1mg/L游离氢氧化钠，以防止水冷壁管发生酸性磷酸盐腐蚀以及防止炉内生成钙镁水垢的处理称为平衡磷酸盐处理，英文为：equilibrium phosphate treatment，简称EPT。,采

10、用EPT时炉水质量标准,炉水氢氧化钠处理,为了防止锅炉腐蚀，向炉水中加入适量氢氧化钠的处理称为炉水氢氧化钠处理，英文为：caustic treatment ，简称CT。,氢氧根的氧的部分和金属氧化膜最外侧的原子因化学吸附而结合，一方面使金属表面的化学结合力饱和，从而改变了金属/溶液界面的结构，大大提高了阳极反应的活化能，致使金属同腐蚀介质的化学反应能力显著减小。由于氢氧根在吸附过程中排挤原来吸附在金属表面的水分子层，这也就降低了金属的离子化过程。因此，氢氧根的吸附作用使得金属保持钝化状态。同时，由于氢氧化钠与氧化铁形成了二价铁以及三价铁的羟基络合物，使金属表面形成致密的保护膜。,炉水氢氧化钠处

11、理的原理,炉水氢氧化钠处理各指标的来源依据,1）pH 标准中规定pH值的下限为9.2，比磷酸盐处理高0.2，主要是考虑炉水的缓冲性弱。上限考虑不发生碱性腐蚀。 2）电导率 控制电导率有两个作用，一是可防止加药过量，炉水每增加1mg/L氢氧化钠可使电导率增加约3S/cm。二是适当控制炉水含盐量，防止因浓缩引起腐蚀。大致可以这样认为，锅炉加药和杂质在炉水中浓缩产生的电导率各占一半。 3）氢电导率 控制氢电导率可以间接控制阴离子(尤其是强酸阴离子) 的含量。 4）NaOH 控制氢氧化钠浓度的上限，其目的是在保证炉水碱度的前提下，防止过量氢氧化钠可能带来的碱腐蚀或在高热负荷区浓缩引起苛性脆化。 5）氯

12、离子是破坏金属表面氧化膜，引起腐蚀的主要阴离子，应加以控制。,汽包锅炉氢氧化钠处理炉水质量标准,氢氧化钠浓度的确定,设NaOH的浓度为b(mg/L)，氨的浓度为c(mg/L)，,采用LPT或EPT时游离NaOH的计算图,曲线自下而上NH3的浓度分别为0，0.05，0.1，0.150.75mg/L,炉水采用氢氧化钠处理的优、缺点,优点： 1）降低了水冷壁酸性腐蚀的风险 2）允许炉水有较高浓度的氯化物 3）可以减缓水冷壁的结垢现象 缺点： 1）不能消除炉水中的硬度成分 2）可能发生苛性脆化 3）对给水水质要求严格，采用氢氧化钠处理时，给水氢电导率(25)通常应小于0.20S/cm，比 磷酸盐处理要

13、求严格。,炉水全挥发处理,锅炉给水加氨和联氨或只加氨，炉水不再加任何药剂的处理称为炉水全挥发处理，英文为all-volatile treatment，简称AVT。 优点：不向锅炉中加入任何固体药剂，不存在浓缩、蒸干、隐藏等现象。 缺点：不能消除炉水中的硬度成分；炉水pH值较低。,炉水采用AVT应注意的事项,(1) 为了使炉水pH9.0，给水pH值应大于9.2。 (2) 水、汽系统氨含量偏高，使铜部件易发生氨腐蚀。 (3) 炉水的缓冲性弱，给水氢电导率最好小于0.2S/cm。 (4) 由于高温状态下炉水pH值偏低，所以，以分子状态溶解携带的杂质在蒸汽中的含量明显增高。 (5) 一旦发现给水有硬度

14、，炉水应立即转化为PT。,炉水采用AVT时炉水pH值较低的原因,1）因为氨的汽、水分配系数较大 2）高温状态下氨的碱性弱。,图4-1 氨的汽、水分配系数 (来自锅炉实测数据),图4-2 温度对pH值的影响,给水与炉水处理的加药,加药方式 从运行方式分，有间断加药和连续加药 从加药压力分，有高压加药与低压加药 从控制方式分，有电导式控制加药和电 极式控制加药,加药配制方面应注意的问题,配药用水：除盐水 药品纯度 ：分析纯 药箱材质：不锈钢（304） 加药系统：自动控制系统,1) 按加药方式，可分为自动加药和手动加药。自动加药的控制信号可以为磷酸盐在线仪表信号，也可以为炉水电导率在线仪表信号。前者

15、要求磷酸盐在线仪表的检测应准确，后者要求凝汽器(钛管或不锈钢管) 无泄漏，给水中无硬度。 2) 按运行方式，可分为连续加药和间断加药。,磷酸盐的加药控制方法,氢氧化钠的加药剂量及控制方法,当炉水pH值低于9.4时，炉水中游离氢氧化钠浓度不可能超过1.0mg/L。当炉水pH值低于9.57时，炉水中的游离氢氧化钠浓度不可能超过1.5mg/L。,1）控制电导率pH = 8.566+lg(S/cm) 使用条件：凝结水100%经过精处理 2）控制pH值 由于pH值的测量准确性比电导率差，pH仪表的维护工作量比电导率仪大，所以使用起来不太方便。这种控制方法对凝汽器经常有泄漏并且没有凝结水精处理的机组非常有

16、效。,采用AVT方式加氨量与方法,锅炉的排污方式 1）连续排污是从汽包中连续排放炉水。 2）定期排污是按一定时间(如1天、1周等) 从炉水循环的最低点排放部分炉水。,锅炉的排污,锅炉的排污率计算： 锅炉排污率可根据杂质在炉水的进出平衡得出以下公式： 式中 P锅炉排污率，%； cG锅炉给水中某种物质的浓度，g/L； cB蒸汽中某种物质的浓度，g/kg； cP排污水水中某种物质的浓度，g/L。,1、汽包锅炉的水汽系统流程 2、炉水监督的特点：密切关注给水和蒸汽质量的变化，研究、推广新的炉水处理方法与工艺，加强水处理及运行条件的控制。 3、对炉水监督的要求 1)新投运的锅炉应进行热化学试验； 2)机组运行过程中的要求； 3)发生爆管或机组正常检修时的要求； 4、机组调试与启动中的炉水监督 1）机组调试阶段 2)机组启动阶段,炉水监督技术,炉水质量劣化处理,当炉水质量劣化时，应迅速检查取样是否有代表