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(nèi)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(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/ T 12145 - 1999) 中,對(duì)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(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 所以臨界參數(shù)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(diǎn)在于爐水的含鹽量可以很低,可保證過熱蒸汽的品質(zhì), 防止鍋爐、汽機(jī)因鹽類的存在引起的各種腐蝕, 不存在磷酸加藥處理時(shí)可能出現(xiàn)的磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象。揮發(fā)性處理的缺點(diǎn)是鍋爐水的緩沖性較弱, 給水水質(zhì)的波動(dòng)易造成鍋爐水的pH 值不合格。因此特別強(qiáng)調(diào)給水水質(zhì)的合格與穩(wěn)定。采用100 %凝結(jié)水精處理或保證凝汽器不泄漏的機(jī)組可滿足這樣的要求。另外,其熱力系統(tǒng)宜為無銅材料系統(tǒng),以防止含氨量過高造成銅系統(tǒng)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(zhì)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(dāng)?shù)膲A性, 維持鍋爐水適當(dāng)?shù)膒H 值,并對(duì)鍋爐水酸、堿污染具有較強(qiáng)的緩沖性,因而具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力;而全揮發(fā)性處理的鍋爐水對(duì)酸的緩沖能力很弱。在沒有設(shè)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的機(jī)組, 磷酸鹽加藥處理增強(qiáng)了抵御機(jī)組凝汽器偶然泄漏和啟動(dòng)時(shí)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(jī)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(xué)處理技術(shù)。

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(duì)等協(xié)調(diào)磷酸鹽處理、協(xié)調(diào)磷酸鹽處理(CPT) 、協(xié)調(diào)-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(xié)調(diào)處理時(shí), 在管內(nèi)水循環(huán)受干擾處、高熱負(fù)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(yīng)生成磷酸亞鐵鈉(NaFePO4) , 產(chǎn)生酸性磷酸鹽腐蝕。

(2) 產(chǎn)生磷酸鹽“暫時(shí)消失”,導(dǎo)致鍋爐水水質(zhì)異常,引起鍋爐堿、酸性腐蝕。在高熱負(fù)荷區(qū)域或機(jī)組在短時(shí)大幅度升負(fù)荷時(shí), 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(dāng)短時(shí)大幅降低機(jī)組負(fù)荷時(shí), 鍋爐水磷酸根含量又很快上升,pH 下降。磷酸鹽“暫時(shí)消失”時(shí), 會(huì)引起沉積物下堿性介質(zhì)(NaOH) 濃縮腐蝕、爐管過熱, 并與其他沉積物反應(yīng)形成復(fù)雜水垢。磷酸鹽重新返回時(shí), 又會(huì)引起沉積物下酸性介質(zhì)(NaH2PO4 或Na2HPO4 ) 濃縮, 出現(xiàn)局部酸性環(huán)境,破水冷壁管表面氧化保護(hù)膜,引起磷酸鹽酸性腐蝕和應(yīng)力腐蝕。酸性磷酸鹽腐蝕的典型產(chǎn)NaFePO4 , 它大量存在時(shí)會(huì)使高參數(shù)鍋爐水冷壁管形成明顯的蝕坑或腐蝕穿孔。

2、產(chǎn)生磷酸鹽“暫時(shí)消失”的條件

產(chǎn)生磷酸鹽“暫時(shí)消失”的條件如下:

(1) 鍋爐水總磷酸根含量較高。當(dāng)磷酸根濃度小于l mg/ L 時(shí),負(fù)荷波動(dòng)對(duì)鍋爐水水質(zhì)影響很小, 磷酸鹽“暫時(shí)消失”可不考慮。真正不會(huì)發(fā)生磷酸鹽“暫時(shí)消失”時(shí)的磷酸根濃度為0. 3 mg/ L 。

(2) 水冷壁管內(nèi)壁有沉積物。金屬氧化物的存在對(duì)磷酸鹽的溶解度有很大的影響, 如Na3PO4 與Fe3O4 共存時(shí),Na3PO4 的溶解度下降1/ 3～1/ 2。因此,保持水冷壁管內(nèi)壁的清潔有助于防止磷酸鹽“暫時(shí)消失”, 可以此間接判斷鍋爐的臟污程度。

(3) 具有高的熱負(fù)荷。當(dāng)采用的磷酸鹽處理方式使磷酸根濃度較高時(shí), 在熱負(fù)荷較高的高參數(shù)爐中,不可避免存在磷酸鹽“暫時(shí)消失”。

3、各種常規(guī)磷酸鹽處理工藝的特點(diǎn)

各種常規(guī)磷酸鹽處理工藝具有下列各自的特點(diǎn):

(1) 純磷酸鹽處理( PT) 時(shí), 僅向鍋爐水中加入Na3PO4 ,控制PO43 - 在2～8 mg/ L 間,可達(dá)到防垢目的,但存在磷酸鹽“暫時(shí)消失”。此時(shí),磷酸鹽在水冷壁管內(nèi)壁沉積,產(chǎn)生游離的NaOH , 而沉積物中游離的NaOH 若發(fā)生濃縮會(huì)引起水冷壁管堿性腐蝕。

(2) 對(duì)等協(xié)調(diào)磷酸鹽處理時(shí), 同時(shí)向鍋爐水中加入Na2HPO4 和Na3PO4 ,按Na3PO4 水解曲線進(jìn)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(shí)消失”時(shí),磷酸鹽沉積并非以Na3PO4 形式析出。在365 ℃時(shí),它是以Na2. 65 H0. 35 PO4 形式析出; 在300 ℃時(shí), 它是以Na2. 85H0. 15 PO4 形式析出。因而, 仍可產(chǎn)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(xié)調(diào)磷酸鹽處理(CPT) 時(shí),同時(shí)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(shí)消失”, 同時(shí), 因加入了Na2HPO4 ,降低了Na+ /PO43-之比, 使沉積物產(chǎn)生對(duì)水冷壁管酸性磷酸鹽腐蝕。

(4) 磷酸鹽—PH協(xié)調(diào)或等成份磷酸鹽處理時(shí), 同時(shí)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(shí)消失”,也無法避免沉積物對(duì)水冷壁管酸性磷酸鹽的腐蝕。

三、磷酸鹽處理工藝的新進(jìn)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(dāng)其濃度為只能與硬度起反應(yīng)的極限濃度時(shí),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(shí)消失”, 以利用自然產(chǎn)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(shí)消失”。尤其對(duì)高熱負(fù)荷的鍋爐, 磷酸鹽“暫時(shí)消失”仍然存在。鍋爐冷啟動(dòng)時(shí),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(shí)消失”受到控制。由于鍋爐水磷酸鹽濃度低,緩沖性弱,對(duì)鍋爐水質(zhì)要求高,且要求水質(zhì)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(shí)消失”。由于此時(shí)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(duì)鍋爐水水質(zhì)要求高,且要求水質(zhì)穩(wěn)定。
 

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