PDF《第四章 锅炉还原性水化学工况》

第四章 锅炉还原性水化学工况 为降低锅炉炉管的腐蚀速率,减小炉管沉积物与结 垢量,提高蒸汽品质,必须对锅炉水进行调节处理.

低、中压汽包锅炉、高压汽包锅炉、直流锅炉因其 压力不同、水质特点不同,而采取不同的水化学工况. 对高参数机组(高纯水作为补给水,设凝结水精处 理装置),锅炉给水不符合防腐要求(炉管腐蚀速率最 低状态),需加化学药剂调节,降低炉管腐蚀速率. 当前以防腐处理措施为主. §4-1 锅炉常见水化学工况概述 目前实际应用的锅炉水调节方式大致分三类: 1) 不含酸式盐( Na2HPO4 )的磷酸盐处理方式: 磷酸盐处理、低磷酸盐处理、平衡磷酸盐处理、 低磷酸盐低NaOH处理 2) 含酸式盐的磷酸盐处理方式: 协调pH-磷酸盐处理 3) 非磷酸盐处理方式: 氢氧化钠处理、全挥发处理、中性处理、联合处理 §4-1 锅炉常见水化学工况概述 按照锅炉水中金属的氧化还原电位划分,锅炉水化学 工况可分为两类: 1) 还原性水化学工况: 磷酸盐处理、低磷酸盐处理、平衡磷酸盐处理、 低磷酸盐低NaOH处理、氢氧化钠处理、全挥发处理 2) 氧化性水化学工况: 中性处理、联合处理 §4-2 汽包锅炉磷酸盐处理 不同水工况的出现,适应了不同时期汽包锅炉.

一、高磷酸盐处理 低压锅炉:压力介于1.3~2.5MPa 控制指标:[PO4 ]=10~30mg/L,pH=10~12 中压锅炉:压力介于3.8~5.8MPa 控制指标:[PO4 ]=5~15mg/L,pH=9~11 §4-2 汽包锅炉磷酸盐处理

二、磷酸盐处理 压力为5.9 ~ 18.3MPa之间的汽包锅炉水中采用. 压力为5.9 ~ 12.6MPa:[PO4 ]=2~10mg/L,pH=9~10.5 12.7 ~ 15.6MPa:[PO4 ]=2~8mg/L,pH=9~10 15.7~ 18.3MPa:[PO4 ]=0.5~3mg/L,pH=9~10 高压及高压以上锅炉中,磷酸盐含量大幅度降低. §4-2 汽包锅炉磷酸盐处理

三、协调磷酸盐-pH处理 磷酸盐处理存在游离NaOH?,导致苛性腐蚀 提出控制[Na]/[PO4]摩尔比,防止游离NaOH形成 加入Na2HPO4 主要应用于压力小于13.7MPa的锅炉 控制指标: [PO4 ]=3~50mg/L,pH=9.5~10.6, [Na]/[PO4]=3 使锅炉水中的磷酸盐处于纯Na3PO4状态 仍然存在NaOH腐蚀,且[Na]/[PO4]比难以控制 §4-2 汽包锅炉磷酸盐处理

四、等成分磷酸盐处理 磷酸盐处理技术中,认为炉管表面析出固相物与液 相中成分一致,即是协调的. 实际上高温下, Na3PO4 过饱和溶液中析出的是 Na2HPO4沉积物,其固、液相成分不是协调的,使锅炉 水pH值波动.同时解释了游离NaOH. 提出控制[Na]/[PO4]=2.3~2.85,保证固、液相成是 一致的.即等成分磷酸盐处理(CPT). 国内称之为 协调pH-磷酸盐处理 . §4-2 汽包锅炉磷酸盐处理 协调pH-磷酸盐处理 主要应用于压力大于13.7MPa的汽包锅炉,在国内 汽包锅炉水工况中应用较多. 控制指标: [PO4 ]=2~4mg/L,pH=9~9.3, [Na]/[PO4]=2.3~2.8 实际应用中[Na]/[PO4]=2.5~2.8 §4-2 汽包锅炉磷酸盐处理

五、低磷酸盐处理 1. 改进的CPT 主要应用在也临界汽包锅炉,由于其凝汽器严密, 可将锅炉水中磷酸根含量大幅降低,1mg/L左右,通过 加氨使pH合格;

2. 纯磷酸盐处理 为消除CPT带来的酸性磷酸盐腐蚀,不加Na2HPO4 . §4-2 汽包锅炉磷酸盐处理

六、氢氧化钠处理 随着给水品质的提高和锅炉制造工艺的改进,基本 消除可能存在的各种拉应力,使 苛性脆化 成为历史, 锅炉中腐蚀主要与酸性物质有关. 采用氢氧化钠处理,控制pH. 国外广泛使用. §4-3 平衡磷酸盐处理

一、磷酸盐 暂时消失 的研究 磷酸盐 暂时消失 的现象 当锅炉负荷升高时,锅炉水的磷酸盐含量减少甚至消失, 锅炉水pH值和Na/PO4比值增大,并可能出现游离NaOH;

当 锅炉负荷降低及停炉或启动过程中,可发现锅炉水的磷酸盐 含量增高,锅炉水pH值和Na/PO4比值降低(锅炉水中存在酸 性磷酸盐). 高压锅炉内,很容易发生.迄今这一现象仍是锅炉水磷 酸盐处理研究重点. §4-3 平衡磷酸盐处理

二、平衡磷酸盐处理原理 目的:1)尽量降低锅炉水中磷酸盐含量;

2)尽量消除 暂时消失 现象. 平衡磷酸盐(EPT):只加Na3PO4一种磷酸盐,容许 存在少量游离NaOH. 对17.93MPa锅炉控制指标: PO4 3-≤2.4mg/L、pH=9.0~9.

7、 Na/PO4=3.0~3.

5、 NaOH≤1.0mg/L、Cl-≤0.3mg/L、SO4 2-≤0.3mg/L、 SiO2≤0.16mg/L、DD≤6.0μs/cm. §4-3 平衡磷酸盐处理 EPT中 平衡 的含义: 1)锅炉水中的磷酸盐含量正好和凝汽器泄漏的硬度相互反应 完毕,即达到 平衡 ;

(如果没有投运凝结水精处理系统) 2)锅炉水冷壁管上磷酸盐的沉积与溶解达到 平衡 ,炉管 表面酸式磷酸盐沉积物与Fe3O4反应达到平衡. 当炉水中PO4 3-含量越高,化学反应平衡右移,腐蚀越严重. 磷酸盐 暂时消失 与炉管腐蚀降低到最小程度. §4-4 全挥发处理 还原性全挥发处理AVT 通过联氨消除给水中残留溶解氧来防止腐蚀,加氨水 消除给水中游离CO2,以提高pH值.亚临界直流炉

一、联氨处理 1. 联氨除氧原理 强还原性,与氧反应,与金属氧化物反应 T >

300 ℃,过剩联氨高温下迅速分解 2. 联氨除氧条件 T >

200 ℃, pH= 9~11,联氨过剩量,反应速度快 §4-4 全挥发处理

二、给水加氨处理 1. 给水加氨处理的原理 酸碱中和 由于NH3和CO2的分配系数不同,热力设备不同部位 NH3和CO2的分布不同 1) 除氧器:被除去的NH3和CO2比值小,出水pH比进水高 2) 凝汽器:抽气器抽走的CO2比NH3多,凝结水pH比蒸汽高 3) 加热器:水中NH3多,蒸汽中CO2多,汽相pH比进汽pH 低,水的pH比汽pH高. CO2越多, NH3用量越大,铜腐蚀越严重 氨处理只能是辅助措施,不能是解决pH过低的唯一措施 §3-4 全挥发处理

三、还原性全挥发处理的给水控制指标 ........