磷酸盐处理技术在汽包锅炉炉水调节中的应用

1、磷酸盐处理技术在汽包锅炉炉水调节中的应用从1927年起，汽包锅炉就采用磷酸盐处理工艺调节炉水水工况， 目前，磷酸盐处理仍是汽包锅炉首选的炉水处理工艺。从当初的低参 数、小容量工业锅炉工况到现代高参数、大容量发电锅炉，磷酸盐处 理技术经历了高磷酸盐处理、协调磷酸盐-pH处理、精确控制、等成分 磷酸盐处理、 低磷酸盐处理、 平衡磷酸盐处理、 低磷酸盐 -低氢氧化钠 处理等变革过程。它的每一次技术改进，都适应了水汽品质的要求。高磷酸盐处理（PO43-=1030mg/L）,其作用主要是为了控制钙、镁水垢的生成， 加入Na3P0使锅炉水中钙、镁硬渣转化为容易随排污排除的软渣。协 调磷酸盐-pH处理（PO

2、43-=350mg/L）和精确控制（PO43-=24 mg/L） 磷酸盐处理，在实际应用中仍因苛性钠腐蚀严重而淘汰。等成分磷酸 盐处理（PO43-=28mg/L）,保证了沉积时固、液成分的协调一致。 低磷酸盐处理（PO43-=1mg/L），是将炉水中磷酸盐含量大幅度降低， 消除酸性磷酸盐的腐蚀问题，而“苛性腐蚀”问题主要有炉水中酸性 物质控制。平衡磷酸盐处理（PO43-=2.4mg/L ， p H =9.0 9.7 ， Na+/PO3-=3.03.5 , NaOH=1.0mg/L）,其主要作用是尽量降低炉水中磷 酸盐含量， 使其达到平衡水平。 而低磷酸盐-低氢氧化钠处理3-（PO43-=0.2

3、 1.0mg/L， pH=9.19.6， NaOH=0.2 0.8mg/L）， 是对平衡磷酸盐处理的改进高磷酸盐处理高磷酸盐处理控制指标对于压力W 2.5MPa咼炉，PO3-= 1030mg/L, pH= 1012;对于压力在3.85.8MPa之间的中压汽包锅炉(发 电用) ， PO43-=515 mg/L， pH=911。高磷酸盐处理主要应用于中低压汽包锅炉上,其作用主要是为了控制钙、镁水垢的生成,加入 Na3PO4 使锅炉给水中带入的钙硬、镁 硬转化为容易随排污排除的软渣。目前,我国有四十余万工业锅炉采 用这一处理方式。采用高磷酸盐处理的锅炉,其结垢仍然比较严重, 需要频繁的化学清洗除垢。

4、协调磷酸盐-pH处理(Coordinated Phosphate-pH Control)针对磷酸盐处理中存在游离NaOH导致铆接锅炉“苛性脆化” 与炉管内表面“苛性腐蚀”而提出。 其要点是控制炉水中 Na+ / PO43- 摩尔比为3 :1 ，以防止游离NaO形成；为此通过加入NaHPO来消除游 离碱度，使炉水中磷酸盐始终处于NaPQ状态，其控制指标：pH=9. 5 10.6； PO43- =3 50mg/L ； Na+ / PO 43- = 3。由于在实际应用中发现 仍有苛性钠腐蚀，且Na7 PQ3-比难以控制，该处理方式主要应用于压 力小于13. 7MPa锅炉。精确控制 (Precisio

5、n Control)3-其控制指标是：PQ 4-为24mg/L; NaOH =15 50mg/L, pH=10.511.5。其主要作用是防止磷酸镁泥垢及降低炉水中可溶性硅含量。因为较低的磷酸盐含量可防止磷酸镁生成，较高的游离NaOH碱度可使炉水中溶解性硅变成硅酸钠而使溶解携带减少；同时，碱性炉水 中生成的泥渣更具流动性，易随排污排走。但该种控制方式由于游离 NaOl碱度高，苛性腐蚀严重而淘汰。等成分磷酸盐处理 (Congruent PhosphateTreatment ， CPT) 在上述磷酸盐处理技术中，认为炉管表面析出的固相物与液相 中成分是一致的 ( 即是协调的， Congruent)

6、，但研究表明，在高温下 从NaPO过饱和溶液中析出的是NaHPO沉积物，其固、液相成分是不协 调的 ( Incongruent) ；这就解释了炉管表面析出沉积物时为什么会出 现游离NaOH目前协调pH-磷酸盐处理或协调磷酸盐-pH处理皆指Congruent，而非Coordinate，简称CP。其控制指标为：炉水Na7 PO3" = 2.2 2.85 (实际控制中一般为 2.5 2.8) ; PO/=2 8 mg/L, pH=4 10。目前我国超高压以上汽包锅炉普遍采用这一处理方式。低磷酸盐处理 (Low Phosphate Treatment , LPT) 低磷酸盐处理有两种情况,一

7、是改进的 CPT ,一般应用于亚临 界包锅炉,其锅炉压力高,凝汽器也比较严密,可将炉水中磷酸盐含 量大幅度降低，控制在1mg/L左右，其它不变。二是为消除NaHPO带来的酸性磷酸盐腐蚀问题，一些厂家只加NaPO,这实际变为纯粹的磷 酸盐处理 (PT)。采用协调pH-磷酸盐处理(CPT)无一例外地存在酸性磷酸盐腐蚀 问题，其问题的本质是由于暂时消失现象的出现时，酸性磷酸钠盐(NazHPO NaHPG)与保护性FeO膜之间发生反应，生成磷酸铁钠、磷 酸亚铁钠及碱式磷酸铁钠等，导致了炉管的腐蚀。由于担心苛性脆化 与苛性腐蚀问题， 在磷酸盐处理过程中， 一直严格控制炉水游离 NaOH， 但随着给水品质

8、的提高与锅炉制造工艺的改进，基本消除了铆接、胀 接锅炉，即“苛性脆化”不再发生；而“苛性腐蚀”主要与炉水中酸 性物质如氯化物、硫酸盐相关。因此，人们大胆采用NaO处理(Caustic Treatment，CT)，并取得了良好的效果。平衡磷酸盐处理 (Equilibrium Phosphate Treatment ， EPT)针对磷酸盐“暂时消失”问题，一方面是尽量降低炉水中磷酸 盐含量， 使“暂时消失” 减轻； 另一方面是继续改进磷酸盐处理方法， 尽量消除“暂时消失”现象。平衡磷酸盐处理 (EPT) 即是这种努力的 结果，1986年加拿大的Stodola首先报道了平衡磷酸盐处理(EPT)在安

9、大略水电局(Ontario Hydro) 27台汽包锅炉(总容量为12 000 MW上的 成功运用；该局的汽包锅炉在采用CPT寸遇到了严重的磷酸盐“暂时消 失”问题，水冷壁管也因氢脆或腐蚀疲劳而损坏； 在改为EPT后,炉水 pH 值稳定了， 磷酸盐“暂时消失” 基本消失了， 炉管腐蚀问题大大减 少了，锅炉的化学清洗周期最少也延长了一倍。EP啲主要特点是尽量降低炉水中磷酸盐含量，使之达到平衡水 平，且仅加NaPO种药剂，并容许炉水中存在少量游离 NaOHEPT中其“平衡”的含义有两种：是指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”；是指在锅 炉水冷壁管上磷酸盐的沉积与

10、溶解达到“平衡”，在炉管表面酸式磷 酸盐沉积物与FqQ反应，导致FqQ保护膜不断溶解与炉水中磷酸盐 (PC43-)不断消耗，此过程一直进行到酸式磷酸盐与FeO反应达到平衡， 以及炉水过饱和NaPQ溶液中酸式磷酸盐沉积与溶解达到平衡为止。 显然，如果炉水本体溶液中P03-含量越高，在达到平衡时所需要反应 的酸式磷酸盐就越多，导致的炉管腐蚀就越严重，过多的磷酸盐含量 有害无益。如果尽量减少炉水本体中P03-含量，使之不发生或很少发 生酸式磷酸盐沉积，仅满足平衡所需的磷酸盐，则磷酸盐“暂时消 失”与炉管腐蚀会降低到最小程度。 在机组未投运凝结水精处理高速 混床时，两种“平衡”状态都存在，在机组投运凝

11、结水精处理高速混 床时，以第种“平衡”为主。EP啲优点：基本不发生磷酸盐“暂时消失”，炉水水质容易 控制，锅炉负荷变化时炉水PH值稳定。化学加药量与排污量减少。 锅炉更干净，所需清洗次数比以前大为减少。因 Na+ / P0 43-比值 高(3.03.5)，避免了磷酸钠盐与水冷壁管上的腐蚀产物、沉积物的 相互反应而带来的危险。由CPT专向EPT时，EPT能够明显阻止锅炉CPT 时的腐蚀。采用EPT寸明显减少了炉水加药量，蒸汽品质有所提高。 对于水冷壁管上的FeO保护层，由于存在游离NaOH EPT：匕CPT能提 供更有效的保护。低磷酸盐 - 低氢氧化钠处理 ( Low Phosphate-low

12、 Sodium Hydroxide)低磷酸盐-低氢氧化钠处理可以认为是EPT勺改进，其控制指标是：PQ3-=0.2 1.0mg/L ,NaOH =0.2 0.8mg/L ,pH=9.1 9.6 , Cl2-< 0.2 mg/L、SO4 < 0.2 mg/L、SiO 2 < 0.2mg/L。低磷酸盐加氢氯化钠处理方式勺优点： 1. 水质控制稳定、简易。 过去由于pH不稳定且偏低，所以为了控制PG?"、pH匀在合格范围内， 常常顾此失彼，现因pH稳定，只要事先配好的加药浓度适当调整加药 泵行程即可。2.pH控制稳定、波动范围小。3.炉水电导率大幅下降。 由于加药量减少， 水质改善， 炉水电导率从过去的 ( 单独低磷酸盐处理 时)30 us/cm上下降到815 us/cm,说明炉水含盐量大幅下降，对降 低水冷壁管的沉积物将大有好处。 4. 配药操作简易、加药量少。由于 加药量很小，故采用分析纯的磷酸三钠及氢氧化钠代替工业纯的磷酸 三钠，使炉水含盐量得到进一步的下降，配药更加方便易行。 5. 机组 启动时，水质台格需时少。