磷酸鹽處理技術在汽包鍋爐爐水調節(jié)中的應用

1、磷酸鹽處理技術在汽包鍋爐爐水調節(jié)中的應用從 1927 年起，汽包鍋爐就采用磷酸鹽處理工藝調節(jié)爐水水工況，目 前，磷酸鹽處理仍是汽包鍋爐首選的爐水處理工藝。 從當初的低參數(shù)、 小容量工業(yè)鍋爐工況到現(xiàn)代高參數(shù)、 大容量發(fā)電鍋爐， 磷酸鹽處理技 術經(jīng)歷了高磷酸鹽處理、協(xié)調磷酸鹽 -pH 處理、精確控制、等成分磷 酸鹽處理、低磷酸鹽處理、平衡磷酸鹽處理、低磷酸鹽 - 低氫氧化鈉 處理等變革過程。它的每一次技術改進，都適應了水汽品質的要求。 高磷酸鹽處 3- =10 30mg/L），其作用主要是為了控制鈣、鎂水垢的生成，理（ PO4加入 Na3PO4使鍋爐水中鈣、鎂硬渣轉化為容易隨排污排除的軟渣。協(xié)3-

2、3- =2 4 mg/L ） 50mg/L）和精確控制（ PO調磷酸鹽 -pH 處理 （PO=344磷酸鹽處理，在實際應用中仍因苛性鈉腐蝕嚴重而淘汰。 等成分磷酸 3-=2 8mg/L），保證了沉積時固、液成分的協(xié)調一致。 PO鹽處理（ 43-=1mg/L），是將爐水中磷酸鹽含量大幅度降低，低磷 酸鹽處理（ PO4 消除酸性磷酸鹽的腐蝕問題，而“苛性腐蝕”問題主 要有爐水中酸性 3-+/ ，Na，pH=9.0 9.7 物質控制。平衡磷酸鹽處理 （PO=2.4mg/L 43-=3.0 3.5 ，NaOH=1.0mg/L），其主要作用是盡量 降低爐水中磷 PO4酸鹽含量，使其達到平衡水平。 而低磷

3、酸鹽 - 低氫氧 化鈉處理 3-=0.2 1.0mg/L ，pH=9.19.6PO（， NaOH=0.2 0.8mg/L )，4 是對平衡磷酸鹽處理的改進 高磷酸鹽處理3-= 1030 高磷酸鹽處理控制指標對于壓力 2.5MPa鍋爐，PO4mg/L， pH = 10 12；對于壓力在 3.8 5.8MPa 之間的中壓汽包鍋爐 (發(fā) 3- =5 15 mg/L，pH=911 電用) ，PO。 4高磷酸鹽處理主要應用于 中低壓汽包鍋爐上，其作用主要是為了控制鈣、鎂水垢的生成，加入 NaPO使鍋爐給水中帶入的鈣硬、鎂 4 3 硬轉化為容易隨排污排除的軟 渣。目前，我國有四十余萬工業(yè)鍋爐采用這一處理方

4、式。采用高磷酸 鹽處理的鍋爐，其結垢仍然比較嚴重，需要頻繁的化學清洗除垢。協(xié)調磷酸鹽 -pH 處理 (Coordinated Phosphate-pH Control) 針對磷酸鹽處理中存在游離 NaOH，導致鉚接鍋爐“苛性脆化” +3- PONa/ 與爐管內(nèi)表面 “苛性腐蝕” 而提出。 其要點是控制爐水中 4摩爾比為 3 :1 ，以防止游離 NaOH形成；為此通過加入 NaHPO來消除游 42 離堿 度，使爐水中磷酸鹽始終處于 NaPO狀態(tài)，其控制指標 : pH= 9. 5 433- + 3- =3Na。由于在實際應用中發(fā)現(xiàn) PO；/ PO =350mg/L ；10.6 44 +3-比難以控

5、制，該處理方式主要應用于壓 / 仍有苛性鈉腐蝕，且 NaPO4 力小于 13. 7MPa 鍋爐。精確控制 (Precision Control)3-為 24mg/L；NaOH =15其控制指標是 : PO50mg/L ，pH= 4。其 主要作用是防止磷酸鎂泥垢及降低爐水中可溶性硅含11.5 10.5 量。因為較低的磷酸鹽含量可防止磷酸鎂生成，較高的游離NaOH堿度可使爐水中溶解性硅變成硅酸鈉而使溶解攜帶減少； 同時，堿性爐 水中生成的泥渣更具流動性， 易隨排污排走。 但該種控制方式由于游 離 NaOH堿度高，苛性腐蝕嚴重而淘汰。等成分磷酸鹽處理 (Congruent PhosphateTrea

6、tment ， CPT) 在上述磷酸鹽處理技術中， 認為爐管表面析出的固相物與液相中成分 是一致的 (即是協(xié)調的， Congruent) ，但研究表明， 在高溫下從 NaPO 過飽和溶液中析出的是 NaHPO沉積物，其固、液相成分是不協(xié) 4423調 的 ( Incongruent) ；這就解釋了爐管表面析出沉積物時為什么會出 現(xiàn)游離 NaOH。目前協(xié)調 pH-磷酸鹽處理或協(xié)調磷酸鹽 -pH 處理皆指 +3-= / : 爐水 NaPO， Congruent ，而非 Coordinate 簡稱 CPT)。其控制指標 為 43-=2 8 mg/L， PO 實際控制中一般為 2.5 2.8) ；pH=

7、9 410。目前我國超高壓以上汽包鍋爐普遍采用這一處理方式。低磷酸鹽處理 (Low Phosphate Treatment ，LPT) 低磷酸鹽處理有兩種情況，一是改進的 CPT ，一般應用于亞臨界包 鍋爐，其鍋爐壓力高，凝汽器也比較嚴密，可將爐水中磷酸鹽含量大 幅度降低，控制在 1mg/L 左右，其它不變。 二是為消除 NaHPO帶 42 來的酸性磷酸鹽腐蝕問題，一些廠家只加 NaPO，這實際變?yōu)榧兇獾?磷 43酸鹽處理 (PT) 。無一例外地存在酸性磷酸鹽腐蝕 (CPT)磷酸鹽處理 pH-采用協(xié)調問題，其問題的本質是由于暫時消失現(xiàn)象的出現(xiàn)時，酸性磷酸鈉鹽 (NaHPO、NaHPO與) 保護

8、性 FeO膜之間發(fā)生反應，生成磷酸鐵鈉、磷 424423 酸亞鐵鈉及堿式磷酸鐵鈉等， 導致了爐管的腐蝕。 由于擔心苛性脆化 與苛性腐蝕問題，在磷酸鹽處理過程中， 一直嚴格控制爐水游離 NaOH， 但隨著給水品質的提高與鍋爐制造工藝的改進， 基本消除了鉚接、 脹 接鍋爐，即“苛性脆化”不再發(fā)生；而“苛性腐蝕”主要與爐水中酸 性物質如氯化物、硫酸鹽相關。 因此，人們大膽采用 NaOH處理 (CausticTreatment ， CT)，并取得了良好的效果。平衡磷酸鹽處理 (Equilibrium Phosphate Treatment， EPT)針對磷酸鹽“暫時消失”問題，一方面是盡量降低爐水中磷

9、酸鹽含量， 使“暫時消失”減輕；另一方面是繼續(xù)改進磷酸鹽處理方法，盡量消 除“暫時消失”現(xiàn)象。平衡磷酸鹽處理 (EPT) 即是這種努力的結果， 1986 年加拿大的 Stodola 首先報道了平衡磷酸鹽處理 (EPT)在安大略 水電局(Ontario Hydro) 27 臺汽包鍋爐 (總容量為 12 000 MW)上的成 功運用；該局的汽包鍋爐在采用 CPT時遇到了嚴重的磷酸鹽 “暫時消 失”問題，水冷壁管也因氫脆或腐蝕疲勞而損壞；在改為 EPT后，爐 水 pH 值穩(wěn)定了，磷酸鹽“暫時消失”基本消失了，爐管腐蝕問題大 大減少了，鍋爐的化學清洗周期最少也延長了一倍。 EPT的主要特點是盡量降低爐

10、水中磷酸鹽含量，使之達到平衡水平， 且僅加 NaPO一種藥劑，并容許爐水中存在少量游離 NaOH。 43是指 爐水中的磷酸鹽含量正 : 中其“平衡”的含義有兩種 EPT好和凝汽器泄漏的硬度相互反應完畢，即達到“平衡” ；是指在鍋 爐水冷壁管上磷酸鹽的沉積與溶解達到“平衡” ，在爐管表面酸式磷 酸鹽沉積物與 FeO反應，導致 FeO保護膜不斷溶解與爐水中磷酸鹽 43343-) 不斷消耗，此過程一直進行到酸式磷酸鹽與 FeO(PO反應達到平衡， 443以及爐水過飽和 NaPO溶液中酸式磷酸鹽沉積與溶解達到平衡為止。 433- 含量越高，在達到平衡時所需要反應 PO顯然，如果爐水本體溶液 中 4 的

11、酸式磷酸鹽就越多，導致的爐管腐蝕就越嚴重，過多的磷酸鹽 含量 3-含量， PO使之不發(fā)生或很少發(fā)有害無益。 如果盡量減少爐水 本體中 4 生酸式磷酸鹽沉積，僅滿足平衡所需的磷酸鹽，則磷酸鹽 “暫時消失”與爐管腐蝕會降低到最小程度。 在機組未投運凝結水 精處理高速混床時，兩種“平衡”狀態(tài)都存在，在機組投運凝結水精 處理高速混床時，以第種“平衡”為主。EPT的優(yōu)點 : 基本不發(fā)生磷酸鹽“暫時消失” ，爐水水質容易控制， 鍋爐負荷變化時爐水 PH 值穩(wěn)定?；瘜W加藥量與排污量減少。+3-比值 Na / PO 鍋爐更干凈，所需清洗次數(shù)比以前大為減少。因 4 高(3.0 3.5) ，避免了磷酸鈉鹽與水冷壁

12、管上的腐蝕產(chǎn)物、沉積物 的相互反應而帶來的危險。由 CPT轉向 EPT時， EPT能夠明顯阻止鍋 爐 CPT時的腐蝕。 采用 EPT時明顯減少了爐水加藥量， 蒸汽品質有 所提高。對于水冷壁管上的 FeO保護層， 由于存在游離 NaOH，EPT比 CPT能 提 43 供更有效的保護。低磷酸鹽 -低氫氧化鈉處理 ( Low Phosphate-low Sodium Hydroxide) 低磷酸鹽 - 低氫氧化鈉處理可以認為是 EPT的改進，其控制指標 3- Cl 9.6 ，NaOH =0.2 0.8mg/L，PO是: pH=9.1=0.2 1.0mg/L ， 42- 0.2 mg/L 、SiO 0

13、.2mg/L 。 0.2 mg/L 、SO 24低磷酸鹽加氫 氯化鈉處理方式的優(yōu)點： 1. 水質控制穩(wěn)定、簡易。 3- 、pH均在合格范 圍內(nèi)，過去由于 pH不穩(wěn)定且偏低，所以為了控制 PO4 常常顧此失彼， 現(xiàn)因 pH穩(wěn)定，只要事先配好的加藥濃度適當調整加藥泵行程即可。 2.pH 控制穩(wěn)定、波動范圍小。 3. 爐水電導率大幅下降。由于加藥量 減少，水質改善，爐水電導率從過去的 ( 單獨低磷酸鹽處理時 )30 us/cm 上下降到 815 us cm，說明爐水含鹽量大幅下降，對降低水 冷壁管的沉積物將大有好處。 4. 配藥操作簡易、加藥量少。由于加藥 量很小，故采用分析純的磷酸三鈉及氫氧化鈉代替工業(yè)純的磷酸三鈉， 使爐水含鹽量得到進一步的下降， 配藥更加方便易行。 5. 機組啟動時， 水質臺格需時少