高压汽包炉炉水的加药处理

摘 要：高压汽包炉运行中为防止锅炉结垢，加入磷酸盐处理的应用已相当广泛，当锅炉运行不稳定、负荷发生异常变化时，炉水的水质会出现严重的不合格，使汽包及炉管腐蚀、爆管等，严重影响锅炉的安全运行。因此，探讨高压汽包炉运行中炉水水质出现异常并在最短的时间内予以消除，以免由于炉水水质不合格而引起蒸汽品质不合格，从而影响机组的安全运行是文章研究的重点。研究结果表明，高压炉水加磷酸盐处理，辅助加氢氧化钠的处理来调整锅炉水质，能快速消除炉水水质的异常情况，是保证机组正常运行不留后患的重要手段之一。

关键词：加药处理；调整水质；磷酸盐；氢氧化钠

引言

高压汽包炉在运行时，随着高温高压蒸汽的不断产生，炉水不断进行浓缩，为防止在汽包锅炉中产生钙镁等垢，除了保证给水水质外，通常还需要在锅炉水中投加磷酸盐，使随给水进入锅内的钙镁离子在锅内不生成钙镁水垢而形成水渣，随锅炉排污排除。但在大量的生产实践中会发现，只加磷酸盐处理高压汽包炉炉水，当锅炉负荷短期内变化大时，经常会出现一些异常，且异常出现后用传统的调整水质的方法短期内很难调整合格，这些异常处理不好会造成锅炉结垢，影响锅炉的安全运行。

1 机组状况

我单位是由2×6MW的机组，锅炉为循环硫化床锅炉，蒸发量为240t/h的汽包锅炉，汽包的压力为10Mpa，炉水的外处理是原水经多介质过滤器过滤后进入反渗透，经混床深度除去阴阳离子后作为补充水，用氨水调节PH值在8.8～9.2后送入除氧器进行热力除氧，通过加联氨进一步除去残余氧后作为给水送入锅炉的汽包中。为进一步消除随给水带入汽包中的残余硬度，对炉水加入磷酸三钠，使钙镁离子形成松软水渣等，通过调整连续排污、定期排污的排污量，维持汽包内水离子的相对平衡，防止锅炉汽包、炉管等结垢。锅炉正常运行时各项指标见表一（正常值），此时蒸汽品质优良，既能满足高压机组汽轮机蒸汽品质的各项指标要求，又能满足低磷排放的环保要求。

2 防垢的原理

向汽包内加入磷酸盐溶液，使锅炉水中经常维持一定量的磷酸根离子。由于锅炉水处在沸腾条件下，而且它的碱性较强（PH：9-10）。因此炉水中的钙离子与磷酸根会发生下列反应：

10Ca+6PO43-+2OH-→Ca10（OH）2（PO4）6（碱式磷酸钙）

生成的碱式磷酸钙是一种松软的水渣，易随锅炉排污除去，且不会粘附在锅内转变成水垢。随给水进入汽包的Mg2+量常常是较少的，在沸腾的碱性锅炉水中，它会和随给水带入的SiO32-发生下列反应：

3Mg+2SiO32-+2OH-+H2O→3MgO.2SiO2.2H2O↓（蛇纹石）

此反应生成的蛇纹石呈水渣形态，易随锅炉水的排污除去。

但是当锅炉水中PO43-过多时，有可能生成Mg3（PO4）2。由于Mg3（PO4）2在高温水中的溶解度非常小，能粘附在炉管内形成二次水垢。这种二次水垢是一种导热性很差的松软水垢且不易排污除去。因此，炉水加药要严格控制的PO43-含量。

3 生产中常出现的异常情况及危害

由于我厂机组配套的锅炉是循环硫化床，以烧劣质煤为主要原料，锅炉运行不稳定，造成机组负荷波动较大，极大地影响了炉水水质控制，现场检测的数据往往会出现以下情况。炉水PH值降低，磷酸盐降低直至测不到磷酸根。PH值一直在下降，最后锅炉水质呈酸性，对锅炉形成了酸性腐蚀。其酸性腐蚀原理如下：

在高温下（>300℃），炉水水质呈酸性，造成Fe→Fe2++2e

2H++2e→2H→H2

生成的氢气受到沉积物的阻碍，不能很快扩散到汽水混合物区域，因此，促使金属管壁和沉积物之间积累起多量氢，这些氢有一部分可能扩散到金属内部和碳钢中的碳化铁（渗碳体）发生下列反应

Fe3C+2H2→3Fe+CH4

因而造成碳钢脱碳，金相组织受到破坏，并且由于反应产物CH4会在金属内部产生压力，使金属组织中逐渐产生裂纹，大大影响锅炉的安全运行。

异常指标见表1。

查锅炉运行DCS曲线数据，从2：00～2：15锅炉的蒸发量从170t/h突然上升至240t/h，随后蒸发量基本稳定在220t/h～240t/h之间（正常运行允许的波动范围），由于锅炉的蒸发量在短短的15分钟内急剧变化，导致炉水水质工况出现上述情况发生，炉水的PH、磷酸根不断下降。为了把炉水调整合格，立即启动加药设备，向炉内加磷酸三钠溶液，发现炉水的电导急剧上升，但改变不了磷酸根的下降趋势，同时对锅炉进行排污调整，从多年的运行情况看，采用这样正常的处理方式，效果不好，最少也要经过8-20小时或更长时间，才能恢复正常。

4 异常情况下采取的应急措施

用磷酸盐-PH协调控制方法会大大降低调整时间。立即停止向炉水内加磷酸三钠，向炉水内加10%的氢氧化钠溶液，先调整炉水的PH，运行二十至三十分钟后排污，再开始加入氢氧化钠溶液，如此反复几次，炉水在3-5小时内能合格。调整时炉内水质变化情况如下表2。

表2

从表2可以看出，当高压炉水出现表一的异常状况时，采用磷酸盐-PH协调处理，可以短时间内消除炉水的异常，尽快维护锅炉的安全运行。

5 结束语

汽包炉的加磷酸盐处理，防止锅炉结垢，目前是我国中高压炉普遍采用的炉内化学处理方法，在今后一段时间还会被广泛采用。多年来的实践证明：为确保锅炉的正常运行必须采取以下措施：锅炉的运行负荷要相对稳定；用磷酸三钠——氢氧化钠协调处理炉水水质适用范围更广，可以避免锅炉的酸性腐蚀；用氢氧化钠稀溶液来协调处理锅炉水质，炉水的PH控制在9～10的范围内即可，要加强PH的监督，防止对锅炉造成碱性腐蚀。

目前，高压汽包锅炉在我国多个行业广泛应用，如造纸业、化工、电力等，随着锅炉参数的不断升高，对锅炉的安全运行有了更高的要求，做好炉内加药处理，有效防止锅炉的结垢、腐蚀等，显得尤为迫切。为提高生产经济效益和满足安全生产要求，做好炉外水处理和炉内水处理工作，是消除水汽品质不良对设备材质的危害，延长设备使用寿命，降低成本，减轻维护负担的一项很重要的工作。探讨快速消除炉水水质异常方法，探讨最佳水质调整途径，是今后发展的目标。

作者简介：乔金枝（1966，2-），女，籍贯：河南省焦作市，现职称：工程师，学历：本科，研究方向：水质加药净化处理、循环水处理、炉内加药处理，膜应用技术等。