热力设备表面水垢的形成和防止培训课件

热力设备表面水垢的形成和防止第一节水垢和水渣第二节汽包锅炉的磷酸盐处理第二节汽包锅炉的NaOH处理第四节锅炉的化学清洗第一节水垢和水渣一、水垢和水渣的定义二、水垢的特性组成、分类、危害二、水渣的特性四、钙镁水垢的形成及其防止成分、特征及生成部位；形成的原因；防止方法防止方法:（1）制备高质量的补给水，彻底清除掉原水中的硬度。（2）保证汽轮机凝结水的水质。（3）采用磷酸盐水质调节处理，使进入炉水中的钙、镁离子形成一种不粘附在受热面的水渣，随锅炉排污排除掉。五、硅酸盐水垢的形成及防止成分、特征及生成部位；形成的原因；防止方法防止方法应尽量降低给水中硅化合物、铝和其他金属氧化物的含量，即要求保证补给水和凝结水的水质。具体措施：日常水质监测时，至少每个季度应对热力系统的水质进行一次全硅分析。另外，如果凝汽器发生泄漏，由于冷却水中含有大量的胶体硅，即使有凝结水精处理设备也无法全部除出。所以应加强凝汽器的维护与管理，防止发生泄漏，是防止结硅酸盐垢的重要方法之一。六、氧化铁垢的形成和防止成分、特征及生成部位；形成的原因；防止方法防止方法：1.锅炉运行采用合适的水工况。2.在给水系统或凝结水系统中装电磁过滤器或其它除铁过滤器，以减少水中的含铁量。3.补给水设备和管道、疏水箱、除氧器水箱、返回水水箱等内壁衬橡胶或涂漆防腐。4.减少疏水箱中疏水或生产返回水箱中水的含铁量。七、铜垢的形成及防止成分、特征及生成部位：牢固地贴附在金属表面且垢中每层的含铜量各不相同，表层含铜量可达到70%～90%，越靠近金属表面，垢层的含铜量就越低，一般只有7%～20%甚至更低

形成的原因：铜离子在带负电量多、局部热负荷高的地方获得电子而析出金属铜，即Cu2++2e→Cu，而在面积很大的邻近区域上进行铁释放电子过程，即Fe→Fe2++2e。

防止方法：1.避免炉管局部热负荷过高。2.减少给水的含铜量，即防止系统中铜制件的腐蚀。第二节汽包锅炉的磷酸盐处理(1)氢氧化钠处理：为了减缓水冷壁管腐蚀，向炉水中加入适量氢氧化钠的处理，简称CT。(2)全挥发处理：锅炉给水加氨和联氨或只加氨，炉水不再加任何药剂的处理，简称AVT。(3)磷酸盐处理；为了防止炉内生成钙镁水垢和减少水冷壁管腐蚀，向炉水中加入适量磷酸三钠的处理。一、磷酸盐处理的作用(1)防止在水冷壁管生成钙镁水垢及减缓其结垢的速率。在锅炉水呈沸腾状态和pH值较高（pH＝9～10）的条件下，加入一定数量的磷酸盐后，炉水中的钙离子与磷酸根离子发生反应生成的碱式磷酸钙溶度积很小，呈松散的水渣状态，可借锅炉排污排出炉外。另外，锅炉水中PO43-含量适当时，Mg2+在沸腾着的碱性炉水中与给水带入的SiO32-生成的蛇纹石呈水渣形态，易随锅炉水的排污排出。(2)增加炉水的缓冲性，防止水冷壁管发生酸性或碱性腐蚀。(3)降低蒸汽对二氧化硅的溶解携带，改善汽轮机沉积物的化学性质。二、炉水磷酸盐处理的方式(1)磷酸盐处理，简称PT。为了防止炉内生成钙镁水垢和减少水冷壁管腐蚀，向炉水中加入适量磷酸三钠的处理。(2)协调pH-磷酸盐处理，简称CPT。为了防止炉水产生游离氢氧化钠，同时向锅炉水中加入Na2HPO4和Na3PO4，维持Na+与PO43-的摩尔比为2.6～3.0，pH值为9~10的磷酸盐处理(3)低磷酸盐处理，LPT。为了防止炉内生成钙镁水垢和减少水冷壁管腐蚀，向炉水中加入少量磷酸三钠的处理。(4)平衡磷酸盐处理，EPT。维持炉水中磷酸三钠含量低于发生磷酸盐隐藏现象的临界值，同时允许炉水中含有不超过1mg/L的游离氢氧化钠，以防止水冷壁管发生酸性磷酸盐腐蚀以及防止炉内生成钙镁水垢的处理。三、炉水磷酸盐处理可能出现的问题出现的问题，采用PT、CPT和LPT均可能发生磷酸盐隐藏现象。磷酸盐隐藏现象可使有些锅炉发生酸性磷酸盐腐蚀。使极少数锅炉的过热器和汽轮机发生积盐现象。1．易溶盐的隐藏现象概念：当汽包锅炉负荷升高时，炉水中的某些易溶盐(Na3PO4、Na2SiO3和Mg2SO4等)的浓度明显降低，当负荷降低或停炉时，这些盐类的浓度重新增高，这种现象称为盐类的隐藏现象产生原因：(1)发生磷酸盐隐藏现象的运行条件：炉水中磷酸盐的含量。不管炉水中的钠与磷酸根摩尔比值为多少，只要炉水中有一定的磷酸盐，升负荷时，磷酸根浓度超过临界值，就有可能出现磷酸盐暂时消失现象。这个临界值随温度的升高而降低。炉管上的沉积物。炉管上有沉积物给炉水的介质浓缩创造了条件，所以在同样的条件下，炉管上有沉积物的锅炉易发生磷酸盐隐藏现象。热负荷分配不均匀。发生炉水磷酸盐暂时消失现象的最重要条件是热负荷分配不均匀。在高热负荷区域的炉管，炉水极易深度浓缩，极易发生磷酸盐暂时消失现象。(2)与易溶盐在高温炉水中的溶解特性有关

防止方法：控制炉水磷酸盐的含量。改善锅炉的运行工况。2．酸性磷酸盐腐蚀发生酸性磷酸盐腐蚀的条件：

Na+与PO43-的摩尔比低于2.5；炉水温度大于177℃；沉积在管壁上的磷酸盐浓度超过一个临界值。腐蚀发生时磷酸钠盐和炉管表面Fe3O4保护膜反应生成NaFePO4，反应导致炉水pH值升高，PO43-浓度降低；而当温度和压力降低时，反应产物NaFePO4溶解于水，产生低Na+与PO43-摩尔比的酸性溶液，pH值降低，四、磷酸盐处理的发展历史五、汽包锅炉磷酸盐处理方式的选择六、磷酸盐处理时的炉水质量标准关于标准的说明如下：(1)适用的锅炉压力等级。试验结果表明，当炉水中磷酸盐的浓度维持在0.5mg/L～0.75mg/L时，汽包压力超过19.5MPa后，蒸汽溶解杂质的能力急剧增强，蒸汽的含钠量超标。所以，DL/T805.2-2004中规定，采用磷酸盐处理时锅炉汽包的最高压力为19.3MPa。(2)氯离子。炉水中氯离子会破坏金属表面氧化膜引起炉管腐蚀，而蒸汽中的氯离子会引起汽轮机应力腐蚀破裂，所以亚临界机组对氯离子的控制比较严格。与PT相比，LPT炉水中的磷酸根浓度低，相应地氢氧根浓度也降低，采用LPT比PT氯离子控制更低些。(宜选用)汽包两侧取样与加药示意汽包一侧取样与加药示意

七、磷酸盐处理的加药1．加药部位2．加药

(1)配制系统

溶液配制应注意以下问题：①配药用水。一般使用锅炉补给水或凝结水将固体或液体药剂配制成溶液②用药纯度的要求。汽包压力为5.9MPa～15.8MPa的锅炉，使用的磷酸盐的纯度应为化学纯或以上级别。汽包压力为15.7MPa～19.3MPa的锅炉，使用的磷酸盐的纯度应为分析纯或以上级别；如果辅助使用氢氧化钠，其纯度也应为分析纯或以上级别。③配药溶液箱材质的要求。通常使用耐腐蚀不锈钢溶液箱④对加药系统的要求。对组成加药系统的管路、阀门、泵和表计等都应使用耐腐蚀材料。管径不宜太细，防止堵塞；管径也不宜太粗，防止因更换溶液箱的药液而发生加药滞后现象。通常加药管的内径选择8～10mm为宜。(2)加药方式。从运行方式分有间断加药和连续加药(3)加药剂量的控制方法。可分为自动加药和手动加药。自动加药的控制信号可来自磷酸盐在线仪表信号，也可以来自炉水电导率在线仪表信号。前者要求磷酸盐在线仪表的检测应准确，后者要求凝汽器(钛管或不锈钢管)无泄漏，给水中无硬度。

八、磷酸盐处理的运行控制下面以EPT为例，介绍运行控制方法。1．启动控制方法锅炉点火启动期间应优先使用PT方式。2．正常运行控制方法(1)找炉水磷酸盐的平衡点。(2)炉水中游离NaOH含量的计算。由下图计算得出游离NaOH的含量。曲线自下而上NH3的浓度分别为0，0.05，0.1，0.15，…、0.75mg/L。例：当炉水pH=9.5，NH3的浓度为0.4mg/L、PO43-浓度为0.28mg/L(即0.3×10-5mol/L)时，查图2得出炉水中PO43-和NaOH的总浓度为2.4×10-5mol/L，则NaOH含量为?NaOH含量为：2.4×10-5mol/L－0.3×10-5mol/L＝2.1×10-5mol/L，即0.84mg/L。3．水质异常时的处理如果出现给水有硬度或炉水的pH值大幅度下降或升高、凝结水中的含钠量骤增等现象之一时，紧急处理措施如下：(1)加大锅炉的排污量及泄漏检查。对于有凝结水精处理的机组，应检查混床漏氯离子及漏树脂等情况并对炉水中的氯离子进行测定；对于没有凝结水精处理的机组，重点检查凝汽器是否发生泄漏。然后根据出现的具体情况，再采用(2)、(3)规定的处理措施。

(2)加大磷酸盐的加药量。如果进入炉水的钙镁过多，使磷酸根的浓度大幅度下降，则应加大磷酸盐的加入量。(3)加入适量的NaOH以维持炉水的pH值合格。4．EPT时应注意的问题(1)由于平衡磷酸盐处理允许游离NaOH存在，这就存在碱性腐蚀的危险。所以，在机组转向EPT水工况之前应先进行化学清洗，清除管壁上的沉积物，以防止沉积物下碱性腐蚀引起的爆管事故。(2)和其它几种磷酸盐处理相比，EPT时炉水的缓冲性下降，因此必须采取措施防止凝汽器泄漏，尤其是Cl-和SO42-进入给水系统，并且保证补给水的纯度。第三节炉水氢氧化钠处理一、炉水氢氧化钠处理1．炉水氢氧化钠处理原理在炉水中，由于氢氧化钠与氧化铁反应生成了二价和三价铁的羟基络合物，使金属表面形成致密的保护膜，从而减缓水冷壁管的腐蚀。研究表明，锅炉水冷壁氧化膜的完整性与炉水中氯离子浓度、氧浓度和氢氧根浓度有关炉水氢氧化钠处理的目的是在溶液中保持适量的OH-，抑制因炉水中氯离子、机械力和热应力对氧化膜的破坏作用。2．炉水氢氧化钠处理的使用条件(1)锅炉热负荷分布均匀，水循环良好。(2)在采用氢氧化钠处理前宜对锅炉进行化学清洗。(3)给水氢电导率(25℃)应小于0.20μS/cm。(4)水冷壁有孔状腐蚀的锅炉应谨慎使用。3．CT的优缺点采用CT的优点如下：(1)降低了水冷壁酸性腐蚀的风险。(2)有利于实施给水加氧处理。由分析可知，尽量降低炉水氯离子和O2的浓度，适当维持氢氧根的浓度，是汽包炉给水加氧处理的原则。其中，提高氢氧根的浓度和维持尽量低的氯离子浓度是关键，即主要靠适量的氢氧根来抑制氯离子的破坏作用，维护氧化膜的完整性。

(3)NaOH能提高炉水pH值，增强四氧化三铁氧化膜的稳定性和保护性，降低铁垢的形成速度。(4)与磷酸盐处理相比，CT可以避免因负荷波动引起的磷酸盐“隐藏”现象所产生的问题，且炉水水质比较容易控制。此外，该种处理方式不会出现磷酸盐垢。(5)CT可以减缓硅酸盐垢形成速度，降低垢中硅酸盐的含量。采用CT的缺点如下：(1)不能防止钙镁水垢的生成。(2)可能发生碱性腐蚀。如果水冷壁有孔状腐蚀，即使氢氧化钠浓度不超标也可能发生碱性腐蚀。在水冷壁高热负荷区，游离的NaOH会在沉积物下使锅炉水高度浓缩，当锅炉水中游离的NaOH浓度仅为1～5mg/L时，沉积物下NaOH的质量分数可达到5%～10%。当沉积物下NaOH的质量分数大于5%时，即可发生碱性腐蚀。但只要不存在诸如胀、铆接不严密处的锅炉水深度浓缩区和保证沉积物下NaOH的质量分数小于5%，就不会发生碱性腐蚀。(3)对给水水质要求严格。采用CT时，给水氢电导率(25℃)应小于0.20µS/cm，要比磷酸盐处理严格。二、氢氧化钠处理的运行控制1．机组启动时的加药处理机组正常启动时，给水加氨的同时也应向炉水中加入适量的氢氧化钠。氢氧化钠加入量可为运行时的1～2倍，启动过程中通过锅炉排污使其达到运行控制值。2．运行与监控(1)水汽质量监督。采用CT时，热力系统运行中监测的水汽质量项目除了按GB/T12145规定项目外，应增加炉水氢电导率和炉水氯离子含量的监测项目。汽包压力MPapH(25℃)电导率氢电导率氢氧化钠a氯离子bµS/cm(25℃)mg/L5.9～12.69.2～9.7－≤3.0≤1.5－12.7～15.69.2～9.7＜10≤2.0≤1.5≤0.4015.7～18.39.2～9.5＜10≤1.5≤1.0c≤0.20分段蒸发锅炉净段9.2～9.5＜8≤2.0≤1.2≤0.2盐段9.2～9.8＜15≤3.0≤2.0≤0.4a炉水氢氧化钠控制值下限应通过试验确定，其余控制指标按照国标GB/T12145执行b汽包炉采用给水加氧处理时氯离子含量控制在不大于0.15mg/L；c汽包炉采用给水加氧处理时氢氧化钠含量控制在0.4～0.8mg/L。4.确定氢氧化钠的加药剂量炉水中游离氢氧化钠的浓度不像磷酸根那样可以直接测量，也不能通过测量炉水的pH值直接求出，因为炉水中的氨对测量结果有一定的影响。在锅炉正常运行期间，可以查下图，确定游离氢氧化钠的浓度。4．加药量的控制方法(1)手动控制方法。将NaOH配制成浓度约为0.1%的稀溶液，用计量泵打入汽包。根据检测的炉水氨、pH值计算游离NaOH的含量，调节计量泵的出力实现对炉水中NaOH含量的控制。(2)自动控制方法。为了消除氨对pH值的影响，首先进行脱氨处理，然后检测脱氨后炉水的pH值。对于压力为5.9～15.6MPa的汽包锅炉，游离氢氧化钠的浓度不应超过1.5mg/L；脱氨后炉水的pH值的上、下限分别为9.57和9.20，实施时先配制0.1%左右浓度的NaOH溶液，用计量泵打入汽包。可用脱氨后炉水的pH值信号控制计量泵的出力，实现对炉水NaOH含量的控制。现象危害原因处理措施炉水pH低于下限可能引起酸性腐蚀氢氧化钠加入量不足；给水受酸性水或有机物等污染加大氢氧化钠加入量，迅速恢复炉水pH值炉水pH超过上限可能引起碱性腐蚀氢氧化钠加入量过多；给水受碱性水或生水等污染加大锅炉排污，调整氢氧化钠加入量，迅速恢复炉水pH值5．水质异常时的处理第四节锅炉的化学清洗一、锅炉化学清洗的必要性二、常用清洗剂三、化学清洗添加剂缓蚀剂、钝化剂、掩蔽剂、还原剂、助溶剂四、化学清洗工艺条件和化学清洗系统五化学清洗步骤除EDTA洗炉工艺之外，洗炉的步骤是：水冲洗、碱洗或碱煮、酸洗、漂洗、钝化等步骤。六、清洗废液处理和清洗效果检查清洗效果检查:(1)清洗后的金属表面应清洁，基本上无残留氧化物和焊渣，无明显金属粗晶析出的过洗现象，不应有镀铜现象。(2)用腐蚀指示片测量的金属平均腐蚀速度应小于8g/(m2·h)，腐蚀总量应小于80g/m2，除垢率不小于90％为合格，除垢率不小于95％为优良。(3)清洗后的表面应形成良好的钝化保护膜，不应出现二次锈蚀和点蚀。(4)固定设备上的阀门、仪表等不应受到损伤。七、清洗中的化学监督（1）锅炉清洗前应检查并确认化学清洗用药品的质量、数量，监视管段和腐蚀指示片。