火電廠爐水加藥處理技術(shù)探析

張曉瑋ZHANG Xiao-wei

（寧夏中寧發(fā)電有限責(zé)任公司，中衛(wèi)755100）

0 引言

為了防止因鍋爐水質(zhì)引起的故障，提高鍋爐運(yùn)行時的安全性能，保證工作效率，除了要在給水水質(zhì)上下功夫以外，應(yīng)盡可能保持鍋爐清潔且無雜物，并且需要對爐水進(jìn)行處理。加強(qiáng)鍋爐排污，補(bǔ)充大量的新鮮水是最簡單的方法之一。但是，這不但損失了大量的水，也浪費(fèi)了熱能。所謂的爐水處理，就是將適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥品摻入爐水中，防止?fàn)t水蒸發(fā)時生垢，同時避免爐管被嚴(yán)重腐蝕，在不影響鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的條件下減少鍋爐排污量，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效能。因此，不管是從保證鍋爐安全運(yùn)行的角度，還是從提高鍋爐的熱效率與節(jié)水、節(jié)能等方面考慮，都應(yīng)對爐水進(jìn)行必要的處理[1]。

1 目前爐水的處理方式及應(yīng)用情況

業(yè)界廣泛應(yīng)用的爐水的處理方式包括全揮發(fā)處理（AVT）、氫氧化鈉處理（CT）以及磷酸鹽處理（PT）。當(dāng)前，全球采用AVT、CT和PT的鍋爐的比例分別為20%～25%、10%～15%和65%。而在國內(nèi)，PT汽包鍋爐的比例高達(dá)98%，CT鍋爐和AVT鍋爐的比例均達(dá)不到1%。

①全揮發(fā)處理：鍋爐給水加氨和聯(lián)氨或只加氨，無需再向爐水中添加其他藥劑；②氫氧化鈉處理：按比例要求將氫氧化鈉添加到爐水中，以防水冷壁管被過度腐蝕：③磷酸鹽處理：將等比例的磷酸三鈉添加到爐水中，一方面避免鍋爐內(nèi)產(chǎn)生水垢，另一方面防止水冷壁管被腐蝕。

2 爐水磷酸鹽處理技術(shù)

2.1 爐水磷酸鹽處理的技術(shù)背景 汽包鍋爐磷酸鹽處理工藝在應(yīng)用初期是為了避免爐內(nèi)產(chǎn)生水垢，調(diào)節(jié)爐水運(yùn)行狀態(tài)。隨著鍋爐技術(shù)參數(shù)的改進(jìn)，鍋爐開始應(yīng)用除鹽水進(jìn)行水補(bǔ)給，某些情況下因凝汽器泄露而帶入少量硬度，此時鍋爐運(yùn)行工藝除了考慮水垢問題，還要注意避免鍋爐遭受堿性腐蝕。因此，業(yè)界將除鹽水補(bǔ)給改換成高純水補(bǔ)給，并且對凝結(jié)水也進(jìn)行精處理，最大限度降低水垢生成的可能性。采用精細(xì)化的手段處理爐水，目的是增加爐水的緩沖性，減輕水對鍋爐的腐蝕程度。自此，鍋爐處理工藝經(jīng)歷了“高”磷酸鹽、“協(xié)調(diào)”磷酸鹽、“協(xié)調(diào)pH”磷酸鹽、“適度”磷酸鹽、“等成分”磷酸鹽處理等一系列漫長的變革歷程。在每一次的技術(shù)改進(jìn)中磷酸鹽都發(fā)揮出了它的獨(dú)特作用[2]。

近十年來，業(yè)界又創(chuàng)造了低磷酸鹽處理與平衡磷酸鹽處理工藝。低磷酸鹽處理工藝的上、下限參數(shù)分別是2～3mg/L和0.3～0.5mg/L。平衡磷酸鹽處理工藝實際是通過降低爐水中磷酸鹽含量，使其只能與硬度成分相互反應(yīng)，并且允許爐水中存在濃度不超過1mg/L的游離氫氧化鈉，目的是使?fàn)t水保持9.0～9.6的pH值。

據(jù)分析，有一半的用過低磷酸鹽處理與平衡磷酸鹽處理工藝的鍋爐出現(xiàn)了磷酸鹽隱藏現(xiàn)象，只有不足20%的鍋爐發(fā)生酸性磷酸鹽腐蝕。所以我國目前使用這兩種磷酸鹽處理工藝的鍋爐正逐漸增多。

2.2 磷酸鹽防垢處理的原理 磷酸鹽防垢處理工藝的原理是在鍋爐水中添加磷酸鹽溶液，以確保爐水中的磷酸根（）始終符合設(shè)計比[3]。鍋爐水沸騰時堿性較大，爐水中所含的Ca2+和會發(fā)生反應(yīng)生成一種松軟的、容易被排除的水渣Ca10(OH)2(PO)6，這種物質(zhì)不會粘附在鍋內(nèi)形成水垢。反應(yīng)的化學(xué)式為：

Ca10(OH)2(PO)6系一種溶度積極小的難溶化合物。當(dāng)鍋爐水中含有一定量的磷酸根時，會大大減少鈣離子的形成[4]，鈣離子的濃度和硫酸根離子、硅酸根離子濃度的乘積不會達(dá)到硫酸鈣或硅酸鈣的溶度積，從而避免了水垢生成。

2.3 鍋爐水中的磷酸根濃度標(biāo)準(zhǔn) 為避免爐內(nèi)生成水垢，一定要使?fàn)t水中的磷酸根始終維持一定的濃度。按照相關(guān)理論，我們可以通過推算確定磷酸跟的濃度標(biāo)準(zhǔn)，但在實際運(yùn)行中，由于鍋爐水渣實際反應(yīng)過程非常復(fù)雜，加之缺少高溫爐水中鈣化合物溶度積的相關(guān)數(shù)據(jù)，因而無法準(zhǔn)確推算鍋爐水中濃度的標(biāo)準(zhǔn)值，只能通過實踐不斷摸索試驗來確定。筆者在鍋爐運(yùn)行的實踐操作總逐漸總結(jié)出一套濃度標(biāo)準(zhǔn)（詳見表 1）[5]。

表1 鍋爐水中維持的PO3-4量

如果凝汽器頻繁泄露，使得給水硬度高低起伏較大，則需適當(dāng)調(diào)高濃度，但也要把握一個度，鍋爐水中如果超標(biāo)就會增大藥品消耗量，同時還會出現(xiàn)諸多不良后果：一是可能會生成二次水垢磷酸鎂。磷酸鎂屬于難容物質(zhì)，它在高溫水中能夠粘附在爐管內(nèi)形成松軟的導(dǎo)熱性差二次水垢；二是容易在高壓和超高壓鍋爐內(nèi)出現(xiàn)磷酸三鈉的“隱藏”現(xiàn)象；三是凝汽式電廠分段蒸發(fā)鍋爐由于水冷壁管鐵含量較高，因而可能會形成磷酸鹽鐵垢；四是使鍋爐水含鹽量升高，對蒸汽品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。

根據(jù)上述分析得知，鍋爐水中磷酸根并不是濃度越大越容易防止水垢生成，濃度超標(biāo)還可能發(fā)生反作用，為此，磷酸根濃度的控制適度最好。在鍋爐運(yùn)行過程中，如果水質(zhì)沒有大問題，可適當(dāng)減少磷酸根的量，但是考慮到防垢效果，不宜將濃度調(diào)得過低，否則會破壞爐水的pH值?？傊?，鍋爐水中的含量應(yīng)根據(jù)具體運(yùn)行要求而定，不宜過高，也不宜過低，以確保起到良好的防垢效果。

3 結(jié)語

雖然平衡磷酸鹽處理及低磷酸鹽處理的出現(xiàn)，使得已在汽包鍋爐水中使用70多年的磷酸鹽處理技術(shù)得以存在與發(fā)展，并會在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)起主導(dǎo)作用。但隨著我國電力行業(yè)的飛速發(fā)展，新建電廠或老電廠的更新改造已向電力系統(tǒng)各專業(yè)人員提出了更高的技術(shù)水平和管理水平的要求。這就要求我們在以后的工作中不斷地總結(jié)及實踐，不斷地豐富自己的知識，不斷地提高自己的技能操作水平與事故處理能力，為電力企業(yè)的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及機(jī)組的穩(wěn)發(fā)滿發(fā)作出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

[1]孫本達(dá)，楊寶紅.火力發(fā)電廠水處理實用技術(shù)問答[M].中國電力出版社，2006：146.

[2]龔秋霖，陸培平，黃興德，趙泓.火電廠化學(xué)技術(shù)監(jiān)督模式的探索與發(fā)展[J].華東電力，2009(02).

[3]李茂東，許崇武.電站鍋爐磷酸鹽隱藏及其腐蝕破壞性[J].材料保護(hù)，2001(01).

[4]方彥軍，程瑛，張紅梅.鍋爐水處理加藥變頻控制系統(tǒng)的研制[J].動力工程，2001(06).

[5]張芳，周光明等.火力發(fā)電廠化學(xué)診斷數(shù)據(jù)庫的開發(fā)與應(yīng)用[J].長沙電力學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2000(01).