磷酸鹽處理技術(shù)在汽包鍋爐爐水調(diào)節(jié)中的應(yīng)用

1、磷酸鹽處理技術(shù)在汽包鍋爐爐水調(diào)節(jié)中的應(yīng)用從 1927 年起，汽包鍋爐就采用磷酸鹽處理工藝調(diào)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(dāng)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(shù)經(jīng)歷了高磷酸鹽處理、協(xié)調(diào)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(guò)程。它的每一次技術(shù)改進(jìn)，都適應(yīng)了水汽品質(zhì)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(zhuǎn)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(diào)磷酸鹽 -pH 處理 （PO=344磷酸鹽處理，在實(shí)際應(yīng)用中仍因苛性鈉腐蝕嚴(yán)重而淘汰。 等成分磷酸 3-=2 8mg/L），保證了沉積時(shí)固、液成分的協(xié)調(diào)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(wèn)題，而“苛性腐蝕”問(wèn)題主 要有爐水中酸性 3-+/ ，Na，pH=9.0 9.7 物質(zhì)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(dá)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(duì)平衡磷酸鹽處理的改進(jìn) 高磷酸鹽處理3-= 1030 高磷酸鹽處理控制指標(biāo)對(duì)于壓力 2.5MPa鍋爐，PO4mg/L， pH = 10 12；對(duì)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(yīng)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(zhuǎn)化為容易隨排污排除的軟 渣。目前，我國(guó)有四十余萬(wàn)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(jié)垢仍然比較嚴(yán)重，需要頻繁的化學(xué)清洗除垢。協(xié)調(diào)磷酸鹽 -pH 處理 (Coordinated Phosphate-pH Control) 針對(duì)磷酸鹽處理中存在游離 NaOH，導(dǎo)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(diǎn)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(guò)加入 NaHPO來(lái)消除游 42 離堿 度，使?fàn)t水中磷酸鹽始終處于 NaPO狀態(tài)，其控制指標(biāo) : pH= 9. 5 433- + 3- =3Na。由于在實(shí)際應(yīng)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(yīng)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(biāo)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?yàn)檩^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?fàn)t水中溶解性硅變成硅酸鈉而使溶解攜帶減少； 同時(shí)，堿性爐 水中生成的泥渣更具流動(dòng)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(yán)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(shù)中， 認(rèn)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(diào)的， Congruent) ，但研究表明， 在高溫下從 NaPO 過(guò)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(diào) 的 ( Incongruent) ；這就解釋了爐管表面析出沉積物時(shí)為什么會(huì)出 現(xiàn)游離 NaOH。目前協(xié)調(diào) pH-磷酸鹽處理或協(xié)調(diào)磷酸鹽 -pH 處理皆指 +3-= / : 爐水 NaPO， Congruent ，而非 Coordinate 簡(jiǎn)稱(chēng) CPT)。其控制指標(biāo) 為 43-=2 8 mg/L， PO 實(shí)際控制中一般為 2.5 2.8) ；pH=

7、9 410。目前我國(guó)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(jìn)的 CPT ，一般應(yīng)用于亞臨界包 鍋爐，其鍋爐壓力高，凝汽器也比較嚴(yán)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(lái)的酸性磷酸鹽腐蝕問(wèn)題，一些廠家只加 NaPO，這實(shí)際變?yōu)榧兇獾?磷 43酸鹽處理 (PT) 。無(wú)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(diào)問(wèn)題，其問(wèn)題的本質(zhì)是由于暫時(shí)消失現(xiàn)象的出現(xiàn)時(shí)，酸性磷酸鈉鹽 (NaHPO、NaHPO與) 保護(hù)

8、性 FeO膜之間發(fā)生反應(yīng)，生成磷酸鐵鈉、磷 424423 酸亞鐵鈉及堿式磷酸鐵鈉等， 導(dǎo)致了爐管的腐蝕。 由于擔(dān)心苛性脆化 與苛性腐蝕問(wèn)題，在磷酸鹽處理過(guò)程中， 一直嚴(yán)格控制爐水游離 NaOH， 但隨著給水品質(zhì)的提高與鍋爐制造工藝的改進(jìn)， 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(zhì)如氯化物、硫酸鹽相關(guān)。 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(duì)磷酸鹽“暫時(shí)消失”問(wèn)題，一方面是盡量降低爐水中磷

9、酸鹽含量， 使“暫時(shí)消失”減輕；另一方面是繼續(xù)改進(jìn)磷酸鹽處理方法，盡量消 除“暫時(shí)消失”現(xiàn)象。平衡磷酸鹽處理 (EPT) 即是這種努力的結(jié)果， 1986 年加拿大的 Stodola 首先報(bào)道了平衡磷酸鹽處理 (EPT)在安大略 水電局(Ontario Hydro) 27 臺(tái)汽包鍋爐 (總?cè)萘繛?12 000 MW)上的成 功運(yùn)用；該局的汽包鍋爐在采用 CPT時(shí)遇到了嚴(yán)重的磷酸鹽 “暫時(shí)消 失”問(wèn)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(shí)消失”基本消失了，爐管腐蝕問(wèn)題大 大減少了，鍋爐的化學(xué)清洗周期最少也延長(zhǎng)了一倍。 EPT的主要特點(diǎn)是盡量降低爐

10、水中磷酸鹽含量，使之達(dá)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(yīng)完畢，即達(dá)到“平衡” ；是指在鍋 爐水冷壁管上磷酸鹽的沉積與溶解達(dá)到“平衡” ，在爐管表面酸式磷 酸鹽沉積物與 FeO反應(yīng)，導(dǎo)致 FeO保護(hù)膜不斷溶解與爐水中磷酸鹽 43343-) 不斷消耗，此過(guò)程一直進(jìn)行到酸式磷酸鹽與 FeO(PO反應(yīng)達(dá)到平衡， 443以及爐水過(guò)飽和 NaPO溶液中酸式磷酸鹽沉積與溶解達(dá)到平衡為止。 433- 含量越高，在達(dá)到平衡時(shí)所需要反應(yīng) PO顯然，如果爐水本體溶液 中 4 的

11、酸式磷酸鹽就越多，導(dǎo)致的爐管腐蝕就越嚴(yán)重，過(guò)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(wú)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(shí)消失”與爐管腐蝕會(huì)降低到最小程度。 在機(jī)組未投運(yùn)凝結(jié)水 精處理高速混床時(shí)，兩種“平衡”狀態(tài)都存在，在機(jī)組投運(yùn)凝結(jié)水精 處理高速混床時(shí)，以第種“平衡”為主。EPT的優(yōu)點(diǎn) : 基本不發(fā)生磷酸鹽“暫時(shí)消失” ，爐水水質(zhì)容易控制， 鍋爐負(fù)荷變化時(shí)爐水 PH 值穩(wěn)定?；瘜W(xué)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(yīng)而帶來(lái)的危險(xiǎn)。由 CPT轉(zhuǎn)向 EPT時(shí)， EPT能夠明顯阻止鍋 爐 CPT時(shí)的腐蝕。 采用 EPT時(shí)明顯減少了爐水加藥量， 蒸汽品質(zhì)有 所提高。對(duì)于水冷壁管上的 FeO保護(hù)層， 由于存在游離 NaOH，EPT比 CPT能 提 43 供更有效的保護(hù)。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(rèn)為是 EPT的改進(jìn)，其控制指標(biāo) 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(diǎn)： 1. 水質(zhì)控制穩(wěn)定、簡(jiǎn)易。 3- 、pH均在合格范 圍內(nèi)，過(guò)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(dāng)調(diào)整加藥泵行程即可。 2.pH 控制穩(wěn)定、波動(dòng)范圍小。 3. 爐水電導(dǎo)率大幅下降。由于加藥量 減少，水質(zhì)改善，爐水電導(dǎo)率從過(guò)去的 ( 單獨(dú)低磷酸鹽處理時(shí) )30 us/cm 上下降到 815 us cm，說(shuō)明爐水含鹽量大幅下降，對(duì)降低水 冷壁管的沉積物將大有好處。 4. 配藥操作簡(jiǎn)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?fàn)t水含鹽量得到進(jìn)一步的下降， 配藥更加方便易行。 5. 機(jī)組啟動(dòng)時(shí)， 水質(zhì)臺(tái)格需時(shí)少