高壓汽包爐爐水的加藥處理

摘 要：高壓汽包爐運行中為防止鍋爐結垢，加入磷酸鹽處理的應用已相當廣泛，當鍋爐運行不穩定、負荷發生異常變化時，爐水的水質會出現嚴重的不合格，使汽包及爐管腐蝕、爆管等，嚴重影響鍋爐的安全運行。因此，探討高壓汽包爐運行中爐水水質出現異常并在最短的時間內予以消除，以免由于爐水水質不合格而引起蒸汽品質不合格，從而影響機組的安全運行是文章研究的重點。研究結果表明，高壓爐水加磷酸鹽處理，輔助加氫氧化鈉的處理來調整鍋爐水質，能快速消除爐水水質的異常情況，是保證機組正常運行不留后患的重要手段之一。

關鍵詞：加藥處理；調整水質；磷酸鹽；氫氧化鈉

引言

高壓汽包爐在運行時，隨著高溫高壓蒸汽的不斷產生，爐水不斷進行濃縮，為防止在汽包鍋爐中產生鈣鎂等垢，除了保證給水水質外，通常還需要在鍋爐水中投加磷酸鹽，使隨給水進入鍋內的鈣鎂離子在鍋內不生成鈣鎂水垢而形成水渣，隨鍋爐排污排除。但在大量的生產實踐中會發現，只加磷酸鹽處理高壓汽包爐爐水，當鍋爐負荷短期內變化大時，經常會出現一些異常，且異常出現后用傳統的調整水質的方法短期內很難調整合格，這些異常處理不好會造成鍋爐結垢，影響鍋爐的安全運行。

1 機組狀況

我單位是由2×6MW的機組，鍋爐為循環硫化床鍋爐，蒸發量為240t/h的汽包鍋爐，汽包的壓力為10Mpa，爐水的外處理是原水經多介質過濾器過濾后進入反滲透，經混床深度除去陰陽離子后作為補充水，用氨水調節PH值在8.8～9.2后送入除氧器進行熱力除氧，通過加聯氨進一步除去殘余氧后作為給水送入鍋爐的汽包中。為進一步消除隨給水帶入汽包中的殘余硬度，對爐水加入磷酸三鈉，使鈣鎂離子形成松軟水渣等，通過調整連續排污、定期排污的排污量，維持汽包內水離子的相對平衡，防止鍋爐汽包、爐管等結垢。鍋爐正常運行時各項指標見表一（正常值），此時蒸汽品質優良，既能滿足高壓機組汽輪機蒸汽品質的各項指標要求，又能滿足低磷排放的環保要求。

2 防垢的原理

向汽包內加入磷酸鹽溶液，使鍋爐水中經常維持一定量的磷酸根離子。由于鍋爐水處在沸騰條件下，而且它的堿性較強（PH：9-10）。因此爐水中的鈣離子與磷酸根會發生下列反應：

10Ca+6PO43-+2OH-→Ca10（OH）2（PO4）6（堿式磷酸鈣）

生成的堿式磷酸鈣是一種松軟的水渣，易隨鍋爐排污除去，且不會粘附在鍋內轉變成水垢。隨給水進入汽包的Mg2+量常常是較少的，在沸騰的堿性鍋爐水中，它會和隨給水帶入的SiO32-發生下列反應：

3Mg+2SiO32-+2OH-+H2O→3MgO.2SiO2.2H2O↓（蛇紋石）

此反應生成的蛇紋石呈水渣形態，易隨鍋爐水的排污除去。

但是當鍋爐水中PO43-過多時，有可能生成Mg3（PO4）2。由于Mg3（PO4）2在高溫水中的溶解度非常小，能粘附在爐管內形成二次水垢。這種二次水垢是一種導熱性很差的松軟水垢且不易排污除去。因此，爐水加藥要嚴格控制的PO43-含量。

3 生產中常出現的異常情況及危害

由于我廠機組配套的鍋爐是循環硫化床，以燒劣質煤為主要原料，鍋爐運行不穩定，造成機組負荷波動較大，極大地影響了爐水水質控制，現場檢測的數據往往會出現以下情況。爐水PH值降低，磷酸鹽降低直至測不到磷酸根。PH值一直在下降，最后鍋爐水質呈酸性，對鍋爐形成了酸性腐蝕。其酸性腐蝕原理如下：

在高溫下（>300℃），爐水水質呈酸性，造成Fe→Fe2++2e

2H++2e→2H→H2

生成的氫氣受到沉積物的阻礙，不能很快擴散到汽水混合物區域，因此，促使金屬管壁和沉積物之間積累起多量氫，這些氫有一部分可能擴散到金屬內部和碳鋼中的碳化鐵（滲碳體）發生下列反應

Fe3C+2H2→3Fe+CH4

因而造成碳鋼脫碳，金相組織受到破壞，并且由于反應產物CH4會在金屬內部產生壓力，使金屬組織中逐漸產生裂紋，大大影響鍋爐的安全運行。

異常指標見表1。

查鍋爐運行DCS曲線數據，從2：00～2：15鍋爐的蒸發量從170t/h突然上升至240t/h，隨后蒸發量基本穩定在220t/h～240t/h之間（正常運行允許的波動范圍），由于鍋爐的蒸發量在短短的15分鐘內急劇變化，導致爐水水質工況出現上述情況發生，爐水的PH、磷酸根不斷下降。為了把爐水調整合格，立即啟動加藥設備，向爐內加磷酸三鈉溶液，發現爐水的電導急劇上升，但改變不了磷酸根的下降趨勢，同時對鍋爐進行排污調整，從多年的運行情況看，采用這樣正常的處理方式，效果不好，最少也要經過8-20小時或更長時間，才能恢復正常。

4 異常情況下采取的應急措施

用磷酸鹽-PH協調控制方法會大大降低調整時間。立即停止向爐水內加磷酸三鈉，向爐水內加10%的氫氧化鈉溶液，先調整爐水的PH，運行二十至三十分鐘后排污，再開始加入氫氧化鈉溶液，如此反復幾次，爐水在3-5小時內能合格。調整時爐內水質變化情況如下表2。

表2

從表2可以看出，當高壓爐水出現表一的異常狀況時，采用磷酸鹽-PH協調處理，可以短時間內消除爐水的異常，盡快維護鍋爐的安全運行。

5 結束語

汽包爐的加磷酸鹽處理，防止鍋爐結垢，目前是我國中高壓爐普遍采用的爐內化學處理方法，在今后一段時間還會被廣泛采用。多年來的實踐證明：為確保鍋爐的正常運行必須采取以下措施：鍋爐的運行負荷要相對穩定；用磷酸三鈉——氫氧化鈉協調處理爐水水質適用范圍更廣，可以避免鍋爐的酸性腐蝕；用氫氧化鈉稀溶液來協調處理鍋爐水質，爐水的PH控制在9～10的范圍內即可，要加強PH的監督，防止對鍋爐造成堿性腐蝕。

目前，高壓汽包鍋爐在我國多個行業廣泛應用，如造紙業、化工、電力等，隨著鍋爐參數的不斷升高，對鍋爐的安全運行有了更高的要求，做好爐內加藥處理，有效防止鍋爐的結垢、腐蝕等，顯得尤為迫切。為提高生產經濟效益和滿足安全生產要求，做好爐外水處理和爐內水處理工作，是消除水汽品質不良對設備材質的危害，延長設備使用壽命，降低成本，減輕維護負擔的一項很重要的工作。探討快速消除爐水水質異常方法，探討最佳水質調整途徑，是今后發展的目標。

作者簡介：喬金枝（1966，2-），女，籍貫：河南省焦作市，現職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：水質加藥凈化處理、循環水處理、爐內加藥處理，膜應用技術等。