爐水磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象治理的研究

1、爐水磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象治理的研究摘要：磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象是目前高參數(shù)機組較為常見的生產(chǎn)問題。本文對爐水磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象的特征、危害及治理方法進行了深入分析。平衡磷酸鹽處理對治理爐水磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象效果明顯。關(guān)鍵詞：爐水；磷酸鹽；隱藏；平衡磷酸鹽；處理1磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象的主要特征磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象的主要特征是鍋爐負(fù)荷升高時，爐水中的磷酸鹽濃度明顯降低，而負(fù)荷降低時，爐水中的磷酸鹽濃度明顯升高，并伴隨著爐水pH的波動，常見的現(xiàn)象是高PO43-濃度，低pH；低PO43-濃度，高pH。在鍋爐啟動期間主要表現(xiàn)為：鍋爐啟動時爐水黑渾、磷酸根和堿度很低、pH很低，有時甚至小于6.0;此時雖然以最大沖程

2、向鍋爐內(nèi)連續(xù)注入磷酸三鈉溶液，仍然檢測不出PO43-，同時pH不能得到明顯提高。2. 磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象的危害性 磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象的主要特征是鍋爐負(fù)荷升高時，爐水中的磷酸鹽濃度明顯降低，而負(fù)荷降低時，爐水中的磷酸鹽濃度明顯升高，并伴隨著爐水pH的波動，常見的現(xiàn)象是PO43-濃度升高，pH降低，PO43-濃度降低，pH升高。其主要有以下危害：首先，會發(fā)生酸性磷酸鹽腐蝕，這是與磷酸鹽“隱藏”和再溶出相關(guān)的一種腐蝕形式，主要是析出的磷酸鹽與金屬保護膜發(fā)生反應(yīng)，使保護膜遭到破壞，導(dǎo)致腐蝕的加速。酸性磷酸鹽腐蝕和堿性溝槽腐蝕很相似，一般發(fā)生在向火側(cè)，其腐蝕產(chǎn)物分兩層，外層為黑色，內(nèi)層為灰色并含有NaF

3、ePO4化合物，這樣會造成水冷壁腐蝕減薄，最終導(dǎo)致水冷壁爆管。其次，磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象主要發(fā)生在熱負(fù)荷高的管壁上，形成的易溶鹽附著物因其傳熱不良可以導(dǎo)致爐管金屬嚴(yán)重超溫過熱，以至引起爐管損壞。2 原因分析2.1鍋爐運行條件下的磷酸鈉溶液的溶解度特性對于純磷酸三鈉溶液，隨著溫度的升高，磷酸三鈉的溶解度溫度系數(shù)為正值，到120左右時，達到最大。以后隨著溫度的升高，磷酸三鈉溶解度溫度系數(shù)變?yōu)樨?fù)值，溫度越高，溶解度越小。對于Na2OP2O5H2O體系在275到325及其附近溫度，Na+/PO43-比在1.62.8條件下，溶解度溫度系數(shù)是負(fù)數(shù)。比如Na+/PO43-比為2.0的溶液，其溶解度從大約297

4、時的1.5mol磷酸鹽降到340時的0.15mol磷酸鹽，然后再降到353時的0.05mol磷酸鹽，或者說每提高50，其溶液度的下降超過一個數(shù)量級。當(dāng)存在NaOH或NaCl時，磷酸三鈉的溶解度及其溫度系數(shù)受到影響，影響程度隨它們濃度的增高而增大，一般情況下，溶解度增大。對于亞臨界參數(shù)的鍋爐，額定負(fù)荷運行時爐水的溫度為336左右，爐水中NaOH和NC在正常運行條件下在爐水中的濃度是非常低的，接近g/L級，因此，磷酸三鈉在此溫度下溶解度是非常低的，尤其在爐水高度濃縮的區(qū)域，極易呈固態(tài)析出。3爐水磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象的治理3.1堿洗除去NaFePO4根據(jù)以上分析可知，爐水磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象主要原因為水

5、冷壁表面沉積的NaFePO4在不同溫度下的溶解和沉積引起的?？刹捎脷溲趸c溶解NaFePO4，具體反應(yīng)式為：NaFePO4 + NaOH Na3PO4 + Fe(OH)2 實施方法為：當(dāng)爐水溫度大于316時，加入低濃度氫氧化鈉，維持爐水pH在9.810.0，檢測爐水鐵離子變化，同時加大排污，一般處理24小時即可。3.2 采用平衡磷酸鹽處理3.2.1平衡磷酸鹽處理原理 隨著鍋爐參數(shù)的提高和水處理技術(shù)的不斷完善，使得磷酸鹽處理也由最初防止硬度垢的生成逐漸轉(zhuǎn)化為緩沖爐水pH值和防止腐蝕，磷酸鹽水工況也由最初的維持高濃度的PO43-向低濃度和超低濃度方向發(fā)展，就目前鍋爐水工況處理的技術(shù)發(fā)展情況來看，解

6、決亞臨界參數(shù)鍋爐存在的磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象采用平衡磷酸鹽處理是行之有效的處理方法之一.平衡磷酸鹽處理時，只加磷酸三鈉，爐水中磷酸根上限為平衡濃度，下限濃度有關(guān)規(guī)程有明確規(guī)定，根據(jù)機組水質(zhì)情況給出。在實施平衡磷酸鹽處理過程中，磷酸根濃度一般控制在較低水平，爐水pH可能會低于標(biāo)準(zhǔn)下限9.0，可加少量NaOH進行調(diào)節(jié)(一般不超過1.0mg/L）。平衡磷酸鹽處理特點是仍屬于磷酸鹽處理的范圍，在保留磷酸鹽處理優(yōu)點的同時，又彌補了磷酸鹽處理的不足。利用原有的磷酸鹽加藥、取樣設(shè)備、分析儀器即可滿足要求。3.2.2實施平衡磷酸鹽處理前水質(zhì)要求：凝結(jié)器嚴(yán)密不泄漏，保證給水、爐水無硬度；給水PH值仍控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)

7、（9.19.4）；爐水電導(dǎo)率(25)控制在30s/cm以內(nèi)。3.2.3平衡磷酸鹽處理實施 從運行情況看,爐水磷酸根控制在臨界濃度（0.85mg/L）下,爐水磷酸根在負(fù)荷變化較大時,只有小幅的變化,且游離NaOH均小于1mg/L,采用平衡磷酸鹽處理工藝后有效的抑制了爐水磷酸鹽“隱藏現(xiàn)象”。3.2.3.2爐水控制指標(biāo)總含鹽量mg/L二氧化硅mg/L氯離子mg/L磷酸根mg/L硬度mmol/LpH(25)電導(dǎo)率(25)S/cm200.201.00.53.009.39.730備注：如果爐水的pH值偏低，允許連續(xù)加氫氧化鈉，但爐水游離的氫氫氧化鈉濃度不要超過1mg/L，磷酸鹽濃度控制可盡量控制在低限，p

8、H控制在高限。3.2.4 平衡磷酸鹽處理幾點注意事項3.2.4.1必須保證磷酸三鈉與氫氧化鈉的純度。與協(xié)調(diào)磷酸鹽處理工藝比較，采用平衡磷酸鹽處理工藝后,爐水中控制的磷酸根濃度降低了很多。所以優(yōu)化了爐內(nèi)處理工藝后，可以節(jié)約可觀的藥品費用。但磷酸根濃度降低后，爐水的緩沖性也大幅度降低，所以采用平衡磷酸鹽處理工藝后，必須提高爐水的清潔程度，盡量避免外界雜質(zhì)對爐水的污染。為此對加入的爐水校正藥品必須保證一定的純度級別，如加入的磷酸三鈉和氫氧化鈉要使用分析純級，不能使用工業(yè)品。3.2.4.2配制合適的加藥濃度。爐水控制的磷酸根濃度降低后,藥箱中配制的藥液濃度也要相應(yīng)降低。采用協(xié)調(diào)磷酸鹽處理工藝時，配制的

9、磷酸三鈉濃度一般為25，而現(xiàn)在采用平衡磷酸鹽處理工藝后,根據(jù)配制的磷酸三鈉濃度要降低至0.5以下。為維持爐水的 pH值，在磷酸根濃度降低后，還要輔以NaOH處理。磷酸三鈉和NaOH不必分別配制，可在配制的磷酸三鈉藥液中，加入一定量的苛性鈉。通過試驗藥品配制濃度為：NaOH母液配制濃度為0.1%，磷酸鹽母液配制濃度為0.2%。采取一個配藥箱混合配制共同加藥的方式。 3.2.4.3進行連續(xù)均勻地加藥處理。運行加藥調(diào)整試驗中發(fā)現(xiàn)，要想避免發(fā)生磷酸鹽暫時消失現(xiàn)象，爐水中的磷酸根濃度要小于0.85mg/L，最好在0.6mg/L （超低磷酸鹽處理）以下。但我們目前沒有這么做，只要求將磷酸根濃度控制在一定范

10、圍內(nèi)，控制小于0.85mg/L， 即按平衡磷酸鹽處理工藝的水質(zhì)條件控制。爐水中雖維持較小的磷酸鹽濃度，但爐水的緩沖性相對較大，適應(yīng)性強，同時也便于監(jiān)督控制。但現(xiàn)在我們機組不是自動加藥，日常水汽監(jiān)督仍靠手工分析?？渴止し治觯茈y控制均勻，監(jiān)督到位。二是爐水的緩沖性十分小，水質(zhì)工況很難穩(wěn)定。從我廠的幾年運行工況來看，爐水磷酸根濃度維持越穩(wěn)定，水質(zhì)工況越好。如不連續(xù)均勻地加藥，磷酸根濃度忽高忽低，水質(zhì)工況就不好，爐水的pH和磷酸根合格率就較低。3.2.4.4當(dāng)負(fù)荷波動較大，磷酸鹽濃度變化較大時，應(yīng)加強排污。3.2.5異常水質(zhì)處理方式異常水質(zhì)按異常處理原則進行調(diào)整。爐水磷酸根濃度降低后，爐水的緩沖性就

11、降低，對異常水磷酸鹽暫時消失現(xiàn)象，加之水質(zhì)較差，磷酸根有可調(diào)的適應(yīng)性就差，爐水一旦發(fā)生異常情況，如凝汽器出現(xiàn)泄漏，就要少加或停加苛性鈉處理。如果爐水水質(zhì)異常比較嚴(yán)重，就要按異常處理原則調(diào)整，或改變處理工況，乃至停爐消缺。3.2.5.1若有以下情況之一者，應(yīng)視為異常水質(zhì)：a.凝汽器大量泄漏時；b.給水測出有硬度時；c.爐水測出有硬度時。d.其它引起爐水水質(zhì)有較大波動的情況。3.2.5.2水質(zhì)異常時，首先應(yīng)加大排污，然后增加磷酸鹽的加入量，控制爐水磷酸鹽濃度在1.02.0mg/L。3.2.5.3異常情況完畢后，應(yīng)及時恢復(fù)到平衡磷酸鹽處理控制方式。4 結(jié)論4.1防止?fàn)t水磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象主要在于減少或減緩熱力系統(tǒng)的腐蝕，減少磷酸亞鐵鈉在水冷壁表面的沉積