高壓鍋爐鍋水pH值調整方案的優化

唐玉平

摘 要：火力發電廠蒸汽鍋爐在運行過程中，因其內部水汽環境的特殊性，使鍋爐容易遭受腐蝕與結垢的威脅。而調整好鍋水的pH值，對防止鍋爐的腐蝕和結垢起到至關重要的作用。適時對原有調整方案進行優化，使鍋水的pH值始終保持在標準值范圍內，確保熱力設備安全、穩定、高效運行，是生產實際中必須解決的問題。本文通過實際案例，對鍋水pH值調整方案的優化進行了詳細論述。

關鍵詞：鍋水；pH值；調整；優化

中圖分類號：TK227 文獻標識碼：A

一、前言

本鋼集團北營公司發電廠現有中、高壓蒸汽鍋爐16臺，全部采用鍋爐外除鹽與鍋內加藥相結合的水處理方式，鍋水選用磷酸三鈉處理，采用連續加藥方式。其中生產三區的4臺130t高壓蒸汽鍋爐在運行過程中發現鍋水的pH值時常有下降到標準值以下的現象，并且運用原有加藥調整方案無法使其有效回升到標準值范圍內。于是決定對原有的加藥調整方案進行優化。

二、鍋水pH值過低會產生的不利影響

1 增強水對鍋爐鋼材的腐蝕。在正常運行條件下，鍋爐內金屬表面上常覆蓋一層Fe3O4膜。這是金屬表面在高溫鍋爐水中形成的，這種膜是致密的，具有良好的保護性能，使鍋爐不易遭受腐蝕。但是，當鍋水的pH值小于8時，此保護膜會被溶解而遭受破壞，使鍋爐內金屬表面失去保護而易遭受腐蝕。

2 易形成二次水垢。當鍋水的pH值較低時，Mg2+易與PO43-反應生成磷酸鎂，磷酸鎂Mg3（PO4）2易粘在受熱面上形成二次水垢。

3 加入鍋爐內的磷酸三鈉藥劑的阻垢防垢作用不能正常發揮。

三、對問題進行分析

第三生產作業區高壓蒸汽鍋爐運行參數為：額定蒸發量130t/h ；額定蒸汽壓力9.8MPa ；額定蒸汽溫度510℃ ；汽包工作壓力11.27MPa 。鍋爐補給水采用二級除鹽水。原有鍋水pH值調整方案為，向鍋爐補給水中加入液氨，使其pH值達到9～9.5之間，向鍋爐水中加入磷酸三鈉藥劑，調整鍋水的pH值在9～10.5之間， PO43-含量在2mg/L～10mg/L之間。但是，鍋爐在運行一段時間后發現，在補給水中加入液氨及鍋水中加入磷酸三鈉藥劑量沒變的情況下，鍋水的pH值會偶爾直線下降到8以下。此時排查了整個水處理系統各段水質情況，發現混合離子交換器出水、除鹽水、鍋爐給水的pH均正常，唯有鍋水的pH值偏低，而且蒸汽的pH值與鍋爐補給水的pH值基本相當。據此判斷問題出在鍋水中，一定是鍋水中產生了酸性物消耗了鍋水的堿度，使鍋水pH大幅降低。進一步推斷出可能性原因有以下幾種：

1 該企業生產水源采用的是河水，而河水中有機物含量高。

2 其水處理除鹽系統采用的是反滲透加混床的運行方式，整套系統對有機物的去除能力不強，漏過的有機物會隨給水進入鍋爐中。

3 在對鍋爐補給水和鍋水中的氯離子和二氧化硅含量測定結果進行比對時發現，鍋水中氯離子的濃縮倍數比二氧化硅的濃縮倍數大很多倍，這說明在補給水中有未被檢出的氯成份存在，它很可能以含氯有機物的形式存在于補給水中，因而無法用常規方法檢測出來。

四、優化方案的制定

起初采用了加大磷酸三鈉加入量的方法，使鍋水PO43-含量達到8mg/L～11mg/L之間。這樣雖然小幅提升了鍋水的pH值，但是提升速度緩慢，提升幅度不夠。考慮到鍋水中PO43-含量過高會產生許多不良后果，而且磷酸三鈉調節pH值的能力有限，所以不宜繼續提高其加入量。在這種情況下，應該考慮加入一種輔助藥劑來幫助提高鍋水的pH值。經過篩選我們決定采用40%的氫氧化鈉溶液。經過反復的現場調整試驗并不斷完善，最終形成如下鍋水pH值調整方案：

1 當加藥罐（容積為2m3）內剩余的藥液用盡后，向加藥罐內注入除鹽水至8/10處，然后向加藥罐內加入25kg磷酸三鈉和10L液堿（40%氫氧化鈉溶液），開動攪拌泵攪拌至磷酸三鈉全部溶解為止，關閉攪拌泵開啟加藥泵連續向鍋爐水中加藥，調整加藥泵流量，使鍋水的pH值在9～10.5之間，PO43-含量在2mg/L～10mg/L之間，電導率≤150?S/cm ，SiO2含量≤2mg/L。并使鍋水pH值（25℃時）和PO43-測定值的交點落在圖1實線圖塊中。中途若有pH值降到9以下的情況時，再向加藥罐內補加液堿，每次加1000mL～2000mL直到鍋水的pH值回升至9以上為止。同時，密切關注蒸汽指標變化情況。務必保證蒸汽指標合格，若蒸汽指標偏高，則采用加大鍋爐排污量和調低加藥泵流量等措施使其降到合格范圍內。

2 適當提高鍋爐補給水中液氨的加入量，調整補給水的pH值在標準值9～9.5的上線范圍內，即pH值保持在9.5左右。

3 在保證除氧效果的前提下，盡量減少鍋爐補給水中除氧劑二甲基酮肟的加入量，因為過量的二甲基酮肟進入鍋爐中會分解產生酸性物。

結語

完善的優化方案實施后，鍋水的pH值等各項指標完全恢復正常。表1是鍋水指標的日常運行監控數據

優化方案從2012年5月份在本鋼北營發電廠生產三區實施以來，鍋水的pH值再未出現過大幅降低現象，偶爾有略低于9的情況，經補加液堿（40%的氫氧化鈉溶液）調整后很快回升到9以上。R值（Na/PO4摩爾比）完全控制在2.2～2.8范圍內，鍋水各項指標完全達標，蒸汽品質優良。保證了發電主體設備安全、穩定、高效運行。

參考文獻

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