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1、华中电力 第10卷第3期 1997年6月 高压锅炉水磷酸盐 “隐藏” 现象 及 “平衡” 磷酸盐处理方式 湖北省电力试验研究所 许维宗 摘 要 列举了国内外高压锅炉水中发生的磷酸盐 “隐藏” 现象的实例,论述了这种 现象的危害性及对其研究进展,并介绍了国外为抑制这种现象所采取的 “平衡” 磷酸 盐处理方式的基本原理和实用效果。最后展望了炉水氢氧化钠处理的应用前景。 关键词 高压锅炉水 磷酸盐 隐藏 平衡处理 氢氧化钠 早在1931年就发现了汽包锅炉水中的 磷酸盐 “隐藏” 现象,迄今这一现象仍是锅炉 水磷酸盐处理研究中的重点所在。 近10余年 来,由于此种原因而造成的高参数锅炉酸性 腐蚀脆裂损
2、坏事故不断增多。这一现象已引 起了国内外水化学工作者的重视,提出了一 些相应的对策,并在实验的基础上提出了一 些有价值的理论见解。 1 国内外高压锅炉水磷酸盐 “隐藏” 现 象的若干实例 磷酸盐 “隐藏” 现象的特点是:当锅炉负 荷升高时,炉水的磷酸盐含量减少甚至消失, pH值和N a?PO4摩尔比值增大并可能出现 游离N aOH;当锅炉负荷降低及在停炉或启 动过程中,可发现炉水磷酸盐含量增高,pH 值和N a?PO4比值降低,这说明在炉水中存 在有酸性磷酸盐。表1和表2及图1的数据 可反映出此特点。 由列出的数据可以看出:锅 炉水中磷酸盐 “隐藏” 的程度与锅炉结构和燃 烧方式等因素有关,只
3、有在炉水中磷酸盐浓 度很低的情况下(例如日本在一些凝汽器无 泄漏的机组使锅炉水的PO4含量保持在 0 . 1mg?L)才会使磷酸盐 “隐藏” 现象得以缓 解;采用协调磷酸盐pH或 “等成分磷酸 盐” 控制方式都不能防止 “隐藏” 现象的发生。 表1 国内电厂高压锅炉发生磷酸盐 “隐藏” 现象的实例 锅 炉 编 号 锅炉 额定 负荷 t?h 锅炉 额定 压力 M Pa 试 验 日 期 试验 负荷 t?h 炉 水 分 析 磷酸根 mg?L pH 25 N a?PO4 摩尔比值 磷酸盐 “隐藏”% 左右左右左右左右 备 注 青1041011. 371980. 10. 15 3859. 26. 610
4、. 0 10. 0 3. 04 3. 44 19012. 4 13. 8 10. 0 10. 0 2. 77 2. 69 25. 8 52. 2 青1041011. 371982. 6. 4 3958. 245. 9 10. 02 9. 88 3. 21 3. 22 12313. 7813. 72 9. 82 9. 86 2. 46 2. 50 40. 2 57. 0 荆341011. 371980. 4. 12 3685. 689. 89. 710. 0 2. 84 2. 97 15416. 25 15. 89. 79. 62. 29 2. 24 65. 2 38. 0 青1067015.
5、781981. 9. 10 615101510. 0810. 12 3. 15 2. 84 39016199. 93 10. 01 2. 72 2. 51 37. 5 21. 1 常 规 磷 酸 盐 处 理 91 锅 炉 编 号 锅炉 额定 负荷 t?h 锅炉 额定 压力 M Pa 试 验 日 期 试验 负荷 MW 炉 水 分 析 磷酸根 mg?L pH 25 N a?PO4 摩尔比值 磷酸盐 “隐藏”% 左右左右左右左右 备 注 铜142013. 72 1994 7. 30 10: 0011000- 2300508. 48. 7- 100100 8. 1 4: 00505. 34. 2- 1
6、0: 001100. 110- 97. 9100 8. 4 12: 001201. 41. 43- 14: 00跳机后1046. 3 39. 6- 9796. 4 8. 1220: 00800. 99 0. 71- 8. 1310: 00停炉放水28. 9 28. 3- 96. 6 97. 5 协 调 磷 酸 盐 处 理 白 1、2 67015. 78 启动 时间 h 指 标 日 期 0481216202428323638 1990 3. 25 pH-7. 10 6. 96 7. 01 6. 12 6. 62 7. 49 9. 26 9. 12 9. 00 PO4,mg?L-111012121
7、112877 N a?PO4- 13. 6各种运行压力 热负荷, kW?m 2 各种热负荷 250 阳离子电导率, s?cm 25 50 5 3 pH 25100. 2 9. 50. 2 必须考虑 给水pH(AVT) 在采用Na3PO4 的情况下 6 3 3 应优先用N aOH调节pH,若已采用N a3PO4 不能达到推荐的pH,则只能再用N aOH使pH达到 推荐值。 表6 英国CEGB的锅炉水控制标准 NaOH处理 全挥发处 理(AVT) 运行压力 M Pa 6. 010. 016. 516. 53 不按压 力分类 NaOH浓度 mg?kg 无海水泄 漏情况下 520. 5 有海水泄 漏情
8、况下 1. 5(NaCl浓度) 氯离子浓度 mg?kg 6420. 50. 2 3 沿海燃油锅炉 5 结 论 5. 1 磷酸盐 “隐藏” 现象是锅炉水中的磷酸 盐和金属腐蚀产物之间起作用在高热负荷受 热面上析出 “非等成分” 的沉淀物引起的,这 种现象在广泛的N a?PO4摩尔比范围内和在 比纯磷酸钠饱和度低得多的浓度下发生的, 而协调磷酸盐pH或 “等成分磷酸盐” 是 以纯磷酸钠的溶解度和N a?PO4摩尔比控制 为理论依据的,所以采有这两种方法都不能 解决高参数锅炉的磷酸盐 “隐藏” 和炉水碱性 控制的问题。 国外有一种意见认为,“协调” 或 “等成分” 磷酸盐处理只适用于热负荷不高的 中
9、压锅炉,这种意见值得考虑。 5. 2 采用除盐水为补给水,尤其是凝结水经 过除盐处理后,酸腐蚀和应力腐蚀脆裂已成 (下转30页) 42 会造成盘根损坏引起真空系统泄漏。 3 现场试验及处理情况 3. 1 试验情况 1995年4月至1996年9月,我们采用 氦质谱检漏技术,分别对首阳山1、2、3号机、 新乡1、4、5号机、 郑热13、14、15号机、 鹤壁 1、2号机、 焦作6号机、 三门峡1号机、 江西 九江3、4号机,湖北荆门2、3号机共17台机 组进行了真空系统检漏及复查,并根据具体 漏点及漏率进行试验研究,判定影响各机组 真空系统严密性的主要原因(见表 1) 。 3. 2 处理情况 根据
10、试验情况,各厂对存在问题分别进 行了处理,真空严密性大幅度好转,真空明显 升高,效果显著(见表 2) 。但因检修工期及问 题不同,江西九江3、4号机、 郑热15号机仅 进行了临时处理;新乡4号机、 鹤壁1号机、 湖北荆门2、3号机部分问题未进行处理,有 待大修中彻底处理。 表2 处理情况统计表 机 组 项 目 处理前真 空下降率 kPa?m in 处理后真 空下降率 kPa?m in 真空上升 kPa 首电1号2. 00. 192. 0 首电2号3. 250. 192. 5 首电3号无法试验0. 204. 0 新乡1号无法试验0. 404. 0 新乡4号2. 00. 801. 6 新乡5号2.
11、 00. 242. 0 郑热13号1. 80. 500. 5 郑热14号1. 80. 500. 5 郑热15号2. 00. 800. 5 鹤壁1号2. 00. 601. 0 鹤壁2号无法试验0. 403. 0 焦作6号3. 00. 351. 0 三门峡1号1. 5未进行试验1. 0 九江3号2. 50. 602. 0 九江4号3. 50. 404. 5 作者简介 付晨鹏 男 工程师 周志平 男 高工 汽机室副主任 张新科 男 生产副厂长 工程师 关伟卫 男 生技处副处长 工程师 (收稿日期: 1997- 04- 22) (上接24页) 为高参数锅炉的主要腐蚀损坏形式。 因此,由 于磷酸盐 “隐
12、藏” 现象而造成的高热负荷受热 面的局部酸性条件应引起足够的重视。国外 的长期运行经验表明,以最大限度地降低炉 水磷酸盐浓度和辅以加入氢氧化钠调节炉水 pH为基础的 “平衡” 磷酸盐处理,看来是解 决上述问题的有效方法之一,建议选择适当 的锅炉机组试行。 5. 3 国外的长期运行经验表明,高参数锅炉 水的氢氧化钠处理有其独特的优点,是一种 有前景的处理方法。 顺便指出,日本水野孝之 根据磷酸根在高温水溶液中分布的计算,认 为从提高炉水pH以抑制金属腐蚀的观点来 看,磷酸钠处理和氢氧化钠处理是一样的,从 而为炉水氢氧化钠处理的正确性提供了依 据。 参考文献 1 EPR I Report TR2100195 (1991); EPR I GS26166 (1989) 2 1989, (4), 1921 3 1995, (5), 19 24 4 华东电力1995, (6), 2732 5 四川电力技术1990, (1), 1013 6 Power1993, 137(11), 170174 7 火力原子力发电1992, 43(9), 1423 8 湖北电力技术1992, (4), 1215 作者简介 许维宗 男 教授级高工 武汉市 430077 (收稿日期: 1996- 10- 22) 03
