磷酸鹽隱藏現(xiàn)象的分析及處理方法

磷酸鹽隱藏現(xiàn)象的分析及處理方法趙陽(yáng)【期刊名稱】《浙江電力》【年（卷），期】1999（018）002【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)（P49-50,55）【關(guān)鍵詞】鍋爐;水處理;磷酸鹽;爐水;超高壓鍋爐【作者】趙陽(yáng)【作者單位】溫州發(fā)電廠【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】工業(yè)技術(shù)1999年第2期浙江電力49磷酸鹽隱藏現(xiàn)象的分析及處理方法溫州發(fā)電廠趙陽(yáng)（325602）1問(wèn)題的提出我廠兩臺(tái)鍋爐是上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-420/13.7超高壓鍋爐；根據(jù)部頒化學(xué)監(jiān)督的標(biāo)準(zhǔn)，爐水的磷酸根濃度應(yīng)保持在2~8mg/L;PH值要求維持在9~10之間；可是我廠經(jīng)常發(fā)生磷酸根達(dá)不到7.n,ig/L,而R（即爐水的鈾磷比）值偏高的現(xiàn)象盧?見(jiàn)表1（本文的所有數(shù)據(jù)都取自2號(hào)爐）。表11998年Z月8日額定負(fù)荷下的爐水疆各斂時(shí)間19:0020:0021:0022:0023:00爐水PH值9.309.539.499.399.41爐水（磷m酸u根濃度L）°.s1111爐水納磷比（R）值5.795.274.934.334.44為了解決這問(wèn)題，降低爐水的堿值，對(duì)爐水實(shí)行磷酸鹽的協(xié)調(diào)處理，用不同比例的磷酸三納和磷酸氫二納進(jìn)行試驗(yàn)，在鍋爐額定負(fù)荷、壓力下的數(shù)據(jù)如表2、表3。表Z采用加磷醺三納與磷隘氫二納摩爾比為（1:2）的溶班即R值為2.33的爐水晶質(zhì)時(shí)間（2月16日｝s:oo9:0010:0011:0012:00爐水PH值9.389.149.389.249.27爐水（磷m酸g/根。濃度1.50.811爐水鍋碗比（R）值3.553.634.273.653.76表3采用加璐醺三銷與璐戳氫二鍋摩爾比為（3:t）的溶班即R值為2.75期間爐水的晶質(zhì)時(shí)間（7月23日）6:007:00s:oo9:0010:00爐水PH值9.209.11爐水（磷m酸u根濃度L）1爐水納磷比（R）值3.854.503.673.493.22表2、表3的數(shù)據(jù)表明我廠在用不同R值的磷酸鹽進(jìn)行協(xié)調(diào)處理時(shí)，爐水磷酸根低，而R值偏高的現(xiàn)象，沒(méi)有得到改善。2原因分析爐水的R值偏高表明爐水中存在著游離的NaOH，其來(lái)源有以下兩種可能：（1）在加人的磷酸鹽中含有少量的堿性物質(zhì)，如碳酸鍋及氫氧化鍋等，使鍋內(nèi)產(chǎn)生游離的NaOHo（2）鍋爐發(fā)生磷酸鹽隱藏現(xiàn)象產(chǎn)生了游離NaOH，我們知道爐水中磷酸三銷會(huì)發(fā)生水解，水解方程式如下：Na3P04+H20.====主Na2HP04+NaOH（1）水解反應(yīng)，在一定溫度條件下達(dá)到一種動(dòng)態(tài)的平衡，然而，當(dāng)水解產(chǎn)物磷酸氫二鍋，在抽水中局部達(dá)到飽和而析出時(shí)，使?fàn)t水中Na2HP04濃度降低，使水解反應(yīng)向右發(fā)展，產(chǎn)生了游離的氫氧化鈾。以上的數(shù)據(jù)是在沒(méi)有凝汽器泄漏的情況下取得的，在這期間我廠是用高純度的磷酸鹽進(jìn)行處理的，所以造成我廠爐水R值偏大的主要原因是發(fā)生了磷酸鹽的隱藏現(xiàn)象。為了解析這問(wèn)題，先分析—下磷酸鹽隱藏的機(jī)理：磷酸鹽在水溶液中的溶解度與溫度有關(guān)，在10~120°C范圍內(nèi)，隨水溫的升高溶解度增大，當(dāng)水溫升到120C時(shí)溶解度達(dá)到最大，水的溫度繼續(xù)升高其溶解度急劇下降，超高壓鍋爐的爐水水溫達(dá)到340C,其溶解度是極小的：..當(dāng)鍋爐熱負(fù)荷很高時(shí)，管子發(fā)生了沸騰汽化過(guò)程，近管壁層爐水被濃縮到很高的濃度，很容易達(dá)到飽和濃度，特別是當(dāng)鍋爐的燃燒工況中不好及爐水循環(huán)不良時(shí)，局部發(fā)生傳熱惡化，爐1999年第2期浙江電力1問(wèn)題的提出我廠兩臺(tái)鍋爐是上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-420/13.7超高壓鍋爐；根據(jù)部頒化學(xué)監(jiān)督的標(biāo)準(zhǔn)，爐水的磷酸根濃度應(yīng)保持在2~8mg/L;PH值要求維持在9~10之間；可是我廠經(jīng)常發(fā)生磷酸根達(dá)不到7.n,ig/L，而R（即爐水的鈾磷比）值偏高的現(xiàn)象盧?見(jiàn)表1（本文的所有數(shù)據(jù)都取自2號(hào)爐）。11998年Z月8日額定負(fù)荷下的爐水疆各斂時(shí)間19:0020:0021:0022:0023:00爐水PH值9.309.539.499.399.41爐水（磷m酸u根濃度L）°.s爐水納磷比（R）值5.795.274.934.334.44為了解決這問(wèn)題，降低爐水的堿值，對(duì)爐水實(shí)行磷酸鹽的協(xié)調(diào)處理，用不同比例的磷酸三納和磷酸氫二納進(jìn)行試驗(yàn)，在鍋爐額定負(fù)荷、壓力下的數(shù)據(jù)如表2、表3。Z采用加磷醺三納與磷隘氫二納摩爾比s:oo9:0010:0011:0012:009.37g/根1）濃度1.5爐水鍋碗比（R）值3.553.634.273.653.763采用加璐醺三銷與璐戳氫二鍋摩爾比6:007:009.20爐水納磷比（R）值3.854.503.673.493.222原因分析NaOH，其來(lái)源有以下兩種可能：（1）在加人的磷酸鹽中含有少量的堿性物質(zhì)，如碳酸鍋及氫氧化鍋等，使鍋內(nèi)產(chǎn)生游離的NaOH。Na3P04+H20.====主Na2HP04+NaOH（1）水解反應(yīng)，在一定溫度條件下達(dá)到一種動(dòng)態(tài)的平衡，然而，當(dāng)水解產(chǎn)物磷酸氫二鍋，在抽水中局部達(dá)到飽和而析出時(shí)，使?fàn)t水中Na2HP04濃度降低，使水解反應(yīng)向右發(fā)展，產(chǎn)生了游離的氫氧化鈾。以上的數(shù)據(jù)是在沒(méi)有凝汽器泄漏的情況下取得的，在這期間我廠是用高純度的磷酸鹽進(jìn)行處理的，所以造成我廠爐水R值偏大的主要原因是發(fā)生了磷酸鹽的隱藏現(xiàn)象。為了解析這問(wèn)題，先分析一下磷酸鹽隱藏的機(jī)理：磷酸鹽在水溶液中的溶解度與溫度有關(guān)，在10~120°C范圍內(nèi)，隨水溫的升高溶解度增大，當(dāng)水溫升到120°C時(shí)溶解度達(dá)到最大，水的溫度繼續(xù)升高其溶解度急劇下降，超高壓鍋爐的爐水水溫達(dá)到340C,其溶解度是極小的：..當(dāng)鍋爐熱負(fù)荷很高時(shí)，管子發(fā)生了沸騰汽化過(guò)程，近管壁層爐水被濃縮到很高的濃度，很容易達(dá)到飽和濃度，特別是當(dāng)鍋爐的燃燒工況中不好及爐水循環(huán)不良時(shí)，局部發(fā)生傳熱惡化，爐501999年第2期水蒸發(fā)濃縮，使?fàn)t水中的磷酸鹽的濃度大于其飽和濃度，使磷酸固態(tài)析出。造成磷酸鹽的隱藏現(xiàn)象；當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，一方面由于爐水溫度的降低增大了磷酸鹽溶解度；另一方面由于熱負(fù)荷下降，使?fàn)t水的濃縮倍數(shù)減少，使?fàn)t水溶解磷酸鹽的能力大大增大，使析出的磷酸鹽重新溶解造成磷酸根的濃度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值。以下一組數(shù)據(jù)可以看出我廠低負(fù)荷時(shí)的磷酸根超標(biāo)及高負(fù)荷時(shí)磷酸根隱藏的情況：褻41998年2月4日在變負(fù)荷時(shí)的爐水參敏.時(shí)間13:0014:001s:oo負(fù)荷(MW)4壓力(MPa)1.SPH值9.07哥草酸根濃度(mg/L)11R組2.10我們知道：R=(3n+2)/(n+1)式中R一為溶液的鈾磷比；304.S8.49122.02‘n―為溶液中磷酸三鍋與磷酸氫二鈾的摩爾比。可以得到En=(2-R)/(R-3)(2)從表4中看出，在鍋爐高負(fù)荷時(shí)，R值大于3說(shuō)明爐水中基本無(wú)磷酸氫二鈾的存在，而低負(fù)荷時(shí)R值低到2.2以下，把R=2.2代人(2)式可以推出n為1/4,即我廠在爐壁隱藏的是磷酸三鍋與磷酸氫二鈾的混合物，其比例小于1:4(并不等于0.85:0.15)。為什么我廠用不同比例的磷酸三鈾與磷酸氫二鈾的混合物加人爐內(nèi)，其爐水的R值變化不大呢？這是因?yàn)?，如果爐內(nèi)局部傳熱惡化，爐水濃縮造成局部磷酸三鈾和磷酸氫二鈾溶液均超過(guò)飽和濃度，而使磷酸三鈾和磷酸氫二鈾析出，氫氧化鈾的溶解度遠(yuǎn)大于磷酸鹽因而很難析出。而爐水又不斷自此補(bǔ)克，又不斷蒸發(fā)，磷酸鹽不斷析出，就這樣爐水經(jīng)過(guò)幾個(gè)循環(huán)，爐水中多余的磷酸三鈾和磷酸氫二鍋均析出，磷酸三銷和磷酸氫二鈾的濃度就達(dá)到了平衡，在工況不變時(shí)基本為定值，在一定的溫度下，磷酸三鈾的水解常數(shù)K為定值，根據(jù)水解方程式(1)得：K=[Na2HP04]x[NaOH]/[Na3P04]如果Na2HP04和Na3P04濃度穩(wěn)定，爐水.中的游離的氫氧化鈾的濃度也不變，R值穩(wěn)587.68.84122.0516:0017:0018:008085971019.S11.812.812.69.349.439.519.3332.S2.S23.223.01定，因此，用不同比例磷酸鹽混合物進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，不能徹底地解決我廠的R值偏大及磷酸鹽的隱藏現(xiàn)象。3解決辦法3.1改善鍋爐的燃燒工況我廠主要燃用神木煤，該煤種發(fā)熱量高而灰熔點(diǎn)低，很容易結(jié)焦，造成局部傳熱惡化。通過(guò)改善煤種，加強(qiáng)燃燒調(diào)整及爐膛的吹灰等手段改善燃燒工況，防止結(jié)焦及傳熱惡化。3.2降低爐水的磷酸根的法度降低磷酸鹽的濃度是解決磷酸鹽隱藏的有效辦法，為了確定最佳磷酸鹽的濃度，我廣在今年做了一個(gè)試驗(yàn)，首先，在低負(fù)荷下把磷酸根濃度控制到5mg/L，然后，關(guān)閉所有的排污門，停止加磷酸鹽溶液，升負(fù)荷到額定，隨著時(shí)間推移，磷酸根穩(wěn)定在一個(gè)值(0.5mg/L)。也就是說(shuō)2號(hào)爐爐水的磷酸鹽濃度在0.5mg/L時(shí)，爐水中的磷酸鹽的析出和溶解達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡。加磷酸鹽的目的是使?fàn)t水中維持一定量的磷酸根。在鍋爐水沸騰和堿性較強(qiáng)的條件下?tīng)t水和鈣離子與磷酸根會(huì)發(fā)生下列的反應(yīng)：10Ca2++6Pc)l-+20H喃=3Ca3(P04)z?Ca(OH)zt生成的堿式磷酸鈣是一種松軟的水渣，易隨鍋爐排污排除，因?yàn)閴A式磷酸鈣是非常難溶(下轉(zhuǎn)第55頁(yè))水蒸發(fā)濃縮，使?fàn)t水中的磷酸鹽的濃度大于其飽和濃度，使磷酸固態(tài)析出。造成磷酸鹽的隱藏現(xiàn)象；當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，一方面由于爐水溫度的降低增大了磷酸鹽溶解度；另—方面由于熱負(fù)荷下降，使?fàn)t水的濃縮倍數(shù)減少，使?fàn)t水溶解磷解造成磷酸根的濃度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值。以下一組數(shù)據(jù)可以看出我廠低負(fù)荷時(shí)的磷酸根超標(biāo)及高負(fù)荷時(shí)磷酸根隱藏的情況：13:00PH值9.07R組2.10我們知道：R=(3n+2)/(n+1)304.S8.49122.02‘n―為溶液中磷酸三鍋與磷酸氫二可以得到En=(2-R)/(R-3)于說(shuō)明爐水中基本無(wú)磷酸氫二鈾的存在，而低負(fù)荷時(shí)R值低到2.2以下，把R=2.2代人(2)式可以推出n為1/4,即我廠在爐壁隱藏的是磷酸三鍋與磷酸氫二鈾的混合物，其比例小1:4(并不等于0.85:0.15)。為什么我廠用不同比例的磷酸三鈾與磷酸氫二鈾的混合物加人爐內(nèi)，其爐水的R值變化不大呢？這是因?yàn)?，如果爐內(nèi)局部傳熱惡化，爐水濃縮造成局部磷酸三鈾和磷酸氫二鈾溶液均超過(guò)飽和濃度，而使磷酸三鈾和磷酸氫二鈾析出，氫氧化鈾的溶解度遠(yuǎn)大于磷酸鹽因而很難析出。而爐水又不斷自此補(bǔ)克，又不斷蒸發(fā)，磷酸鹽不斷析出，就這樣爐水經(jīng)過(guò)幾個(gè)循環(huán)，爐水中多余的磷酸三鈾和磷酸氫二鍋均析出，磷酸三銷和磷酸氫二鈾的濃度就達(dá)到了平衡，在工況不變時(shí)基本為定值，在一定的溫度下，磷酸三鈾的水解常數(shù)=[Na2HP04]x[NaOH]/[Na3P04]如果Na2HP04和Na3P04濃度穩(wěn)定，爐水.中的游離的氫氧化鈾的濃度也不變，R值穩(wěn)587.68.842.0516:0017:0032.S定，因此，用不同比例磷酸鹽混合物進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，不能徹底地解決我廠的R值偏大及磷酸鹽的隱藏現(xiàn)象。解決辦法3.1改善鍋爐的燃燒工況我廠主要燃用神木煤，該煤種發(fā)熱量高而灰熔點(diǎn)低，很容易結(jié)焦，造成局部傳熱惡化。通過(guò)改善煤種，加強(qiáng)燃燒調(diào)整及爐膛的吹灰等手段改善燃燒工況，防止結(jié)焦及傳熱惡化。3.2降低磷酸鹽的濃度是解決磷酸鹽隱藏的有效辦法，為了確定最佳磷酸鹽的濃度，我廣在今年做了一個(gè)試驗(yàn)，首先，在低負(fù)荷下把磷酸根濃度控制到5mg/L,然后，關(guān)閉所有的排污門，停止加磷酸鹽溶液，升負(fù)荷到額定，隨著時(shí)間推移，磷酸根穩(wěn)定在—個(gè)值(0.5mg/L)。也就是說(shuō)號(hào)爐爐水的磷酸鹽濃度在0.5mg/L時(shí)，爐水中的磷酸鹽的析出和溶解達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡。加磷酸鹽的目的是使?fàn)t水中維持一定量的磷酸根。在鍋爐水沸騰和堿性較強(qiáng)的條件下?tīng)t水和鈣離子與磷酸根會(huì)發(fā)生下列的反應(yīng)：10Ca2++6Pc)l-+20H喃生成的堿式磷酸鈣是一種松軟的水渣，易隨鍋爐排污排除，因?yàn)閴A式磷酸鈣是非常難溶(下轉(zhuǎn)第55頁(yè))55實(shí)現(xiàn)的主要功能有：(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可顯示實(shí)時(shí)YX、YC、總加數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí)停電線路及當(dāng)前越限YC量(2)歷史數(shù)據(jù)某一時(shí)間段整點(diǎn)數(shù)據(jù)，最大、最小、平均值，越限數(shù)據(jù)，停電線路數(shù)據(jù)，功率因數(shù)，電壓合格率等另外，該軟件設(shè)置了與EXCEL的接口，用戶可將數(shù)據(jù)方便地倒入EXCEL作進(jìn)一步加工處理。8維護(hù)維護(hù)工作比較簡(jiǎn)單，用戶端只需安裝應(yīng)用軟件，維護(hù)人員只要增加或修改圖形、遙測(cè)遙信名稱，定期做數(shù)據(jù)庫(kù)備份即可。9結(jié)束語(yǔ)該子系統(tǒng)自1998年6月建成技運(yùn)至今，運(yùn)行情況良好。它的建成使局領(lǐng)導(dǎo)、相關(guān)管理人員能即時(shí)了解電網(wǎng)運(yùn)行情況，并為負(fù)荷預(yù)測(cè)、經(jīng)濟(jì)調(diào)度及電網(wǎng)規(guī)劃提供了強(qiáng)有力的工具。(收稿日期：1998-12-25).,“.,..，?.戶.盧、，mr-I.,?,?,?,?,?,?,?,『，?.，?.，?.，??.，，，?.，?.，..，（上接第50頁(yè)）的化合物，它的溶解度很小，所以當(dāng)鍋爐水中保持一定量的過(guò)剩~-時(shí)，可以使?fàn)t水中鈣離子的濃度非常小，這樣鍋內(nèi)就不會(huì)形成鈣垢。我「的超高壓鍋爐實(shí)行相對(duì)低濃度的磷酸鹽處理是可行的，其理由為：凝汽器用鐵管，世漏比銅管大大改善；現(xiàn)在對(duì)鈾離子進(jìn)行跟蹤，能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)凝汽器的泄漏，及時(shí)處理，不會(huì)使大量的鈣鏡離子進(jìn)入鍋爐。實(shí)際證明控制磷酸根在mg/L左右，當(dāng)發(fā)生凝汽器微量的泄漏時(shí)，鍋爐水中的磷酸根濃度能防止產(chǎn)生鈣鏡水垢。低磷酸鹽的實(shí)施我廠要求保持爐水的PH值大于9.0的前提下（由于沒(méi)有凝結(jié)水的精處理，為了防止凝汽器的微漏而產(chǎn)生水垢，要求磷酸根濃度最低維持在1mg/L左右），盡量少加磷酸鹽。爐水處理采用磷酸三鍋與磷酸氫二俐的混合物（n=3）結(jié)合純的磷酸三鈾處理，我們認(rèn)為如果沒(méi)有發(fā)生磷酸氫二鈾的析出，爐水中也就基本沒(méi)有游離的氫氧化納出現(xiàn)。因此我們認(rèn)為R值可以控制高一些，小于3就可以了，當(dāng)爐水的R值大于3時(shí)，就要加R值為2.75的磷酸鹽溶液。當(dāng)值偏低時(shí)加純的磷酸三鈾溶液。我廠實(shí)行了比較低的磷酸鹽處理以后情況有了明顯的好轉(zhuǎn)，見(jiàn)表5。在減負(fù)荷過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生大量的磷酸鹽的增加，R值也沒(méi)有大幅度的減少，達(dá)到了預(yù)期的目的。表510自1日2號(hào)爐停爐時(shí)的爐水的晶質(zhì)時(shí)間‘1:002:003:004:00s:oo6:00負(fù)荷（MW）124125828373壓力（MPa）13.73.3PH值9.159.15硫酸根濃度R值2.892.89s結(jié)束語(yǔ)我廠在高負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)磷酸根偏低及R值偏高的現(xiàn)象，低負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)磷酸根超標(biāo)及R值偏低，造成這種現(xiàn)象的主要原因是磷酸三鈾發(fā)生了水解產(chǎn)生了氫氧化鋪及磷酸氫二鍋，在高9.4632.919.479.263.2s2.932.852.862.862.24負(fù)荷時(shí)，發(fā)生的磷酸鹽隱藏現(xiàn)象使磷酸氫-二鈾析出而產(chǎn)生了游離的氫氧化鍋，低負(fù)荷時(shí)析出的磷酸氫二鍋大量溶解。解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于防止磷酸鹽的隱藏現(xiàn)象發(fā)生時(shí)磷酸氫二鍋過(guò)多析血，提出的用低磷酸鹽處理方案是可行的，它有效地緩解了我廠鍋爐的磷酸鹽隱藏現(xiàn)象。（收稿日期：1999-01-20）線路及當(dāng)前越限YC量（2）歷史數(shù)據(jù)某一時(shí)間段整點(diǎn)數(shù)據(jù)，最大、最小、平均值，另外，該軟件設(shè)置了與EXCEL的接口，用戶可將數(shù)據(jù)方便地倒入EXCEL作進(jìn)一步加工處理。8維護(hù)維護(hù)工作比較簡(jiǎn)單，用戶端只需安裝應(yīng)用軟件，維護(hù)人員只要增加或修改圖形、遙測(cè)遙信名稱，定期做數(shù)據(jù)庫(kù)備份即可。9結(jié)束語(yǔ)該子系統(tǒng)自1998年6月建成技運(yùn)至今，運(yùn)行情況良好。它的建成使局領(lǐng)導(dǎo)、相關(guān)管理人員能即時(shí)了解電網(wǎng)運(yùn)行情況，并為負(fù)荷預(yù)測(cè)、經(jīng)濟(jì)調(diào)度及電網(wǎng)規(guī)劃提供了強(qiáng)有力的工具。（收稿日期：1998-12-25）.,“.，，??戶.盧、，-,/^/,----------,,咽，.，..，?，..，?，..，..，..，..，『，..，.."，?..，，，..，..，..，的化合物，它的溶解度很小，所以當(dāng)鍋爐水中保持一定量的過(guò)剩~-時(shí)，可以使?fàn)t水中鈣離子的濃度非常小，這樣鍋內(nèi)就不會(huì)形成鈣垢。我「的超高壓鍋爐實(shí)行相對(duì)低濃度的磷酸鹽處理是可行的，其理由為：凝汽器用鐵管，世漏比銅管大大改善；現(xiàn)在對(duì)鈾離子進(jìn)行跟蹤，能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)凝汽器的泄漏，及時(shí)處理，不會(huì)使大量的鈣鏡離子進(jìn)入鍋爐。實(shí)際證明控制磷酸根在mg/L左右，當(dāng)發(fā)生凝汽器微量的泄漏時(shí)，鍋爐水中的磷酸根濃度能防止產(chǎn)生鈣鏡水垢。提下（由于沒(méi)有凝結(jié)水的精處理，為了防止凝汽器的微漏而產(chǎn)生水垢，要求磷酸根濃度最低維持在1mg/L左右），盡量少加磷酸鹽。爐水處理采用磷酸三鍋與磷酸氫二俐的混合物（n=3）結(jié)合純的磷酸三鈾處理，我們認(rèn)為如果沒(méi)有發(fā)生磷酸氫二鈾的析出，爐水中也就基本沒(méi)有游離的氫氧化納出現(xiàn)。因此我