锅炉给水pH值正常、炉水pH值偏低一直提不起来的问题分析及解决方法

锅炉给水pH值正常炉水pH值偏低一直提不起来的问题分析及解决方法摘要：本文通过某水泥厂锅炉炉水异常、pH值偏低一直提不起来的问题实例，分析了锅炉给水pH正常而炉水pH值偏低的4种原因，通过排除法逐步找到造成炉水pH值偏低一直提不起来问题的具体原因，并提出了解决措施，排除了锅炉腐蚀、水冷壁爆管等导致潜在锅炉系统设备安全生产隐患，保障了锅炉系统设备的安全、稳定运行。关键词：炉水pH值；炉水发红；锅水pH值偏低；磷酸盐隐藏；炉水指标异常；DOC/TOC；总有机碳；溶解性有机碳一、概况某水泥厂利用水泥生产过程中低于350摄氏度的废气分别进入2台余热锅炉，进行热交换生成水蒸气带动电机发电，水泥厂配套了一套18MW的余热发电机组。4年来，余热发电系统运行状况相对稳定，锅水pH值控制在10.5-11.5。直到2024年3月初开始，2台余热锅炉时常有炉水pH值偏低不良状况发生，从2024年4月至2024年7月期间，在锅炉给水的总硬度、溶解氧‌、全铁、电导、SiO₂、pH值均在正常范围内情况下，2台余热锅炉炉水pH值出现连续偏低，炉水外观颜色发红的异常现象，pH值长时间处在8.0-9.0，尤其是2024年6月，3次录得AQC窑头余热锅炉炉水pH值在6.4左右，7次录得窑尾SP余热锅炉炉水pH值在6.2左右。二、炉水ph值低的危害炉水pH值低主要的危害是直接破坏金属表面保护膜，引发酸性腐蚀，导致炉管、炉筒等受热面减薄甚至穿孔‌，对锅炉安全构成即时性威胁。‌‌pH值过低还会引发一系列连锁问题：‌‌1、影响磷酸盐防垢‌。磷酸根与钙离子生成易排污的水渣需要碱性环境，pH低时该反应被抑制，防垢效果变差。‌2、增加蒸汽硅酸携带‌。低pH会促进硅酸盐水解，炉水硅酸根浓度升高，导致蒸汽中硅酸携带量增加，影响蒸汽品质。‌3、腐蚀速率指数级上升‌。当pH值低于5时，腐蚀速率呈指数级增长，可能在较短时间内造成设备结构性损坏。‌‌三、炉水pH值偏低应急处理措施1、减少锅炉排污量提升锅水pH值通常锅炉给水在炉内蒸发浓缩，炉水pH值应该上升，不应该出现下降这种异常状况。刚开始水泥厂为了提高炉水pH值，采取减小锅炉连排和定排的排污量的措施，但是炉水pH没有任何变化。2、加大磷酸三钠投加量提升锅水pH值为了控制炉水pH值指标在国标范围内，水泥厂随后采取加大锅炉给水磷酸三钠的药剂量的措施来进行遏制，虽然加大磷酸三钠药剂量后炉水pH值有明显回升，但是加大药剂量后，炉水的电导率、磷酸根过高。当锅水pH值低于8.3时，加入锅炉水中的磷酸三钠与锅内的酸性物质发生化学反应生成Na2HPO4和NaH2PO4，在高热负荷的水冷壁管上会发生如下反应:Fe+NaH2PO4-NaFePO4+2H2Fe+Na2HPO4+2H2O->2NaFePO4+NaOH+4H反应生成磷酸亚铁钠NaFePO₄，这是一种外观呈黑褐色、导热性极差可以在锅炉水冷壁上沉积特殊的铁垢，磷酸亚铁钠垢还会发生垢下金属腐蚀即坑蚀，金属腐蚀坑随时间延长不断加深，会出现穿孔泄漏形成锅炉系统设备安全生产隐患。炉水磷酸根过高，不仅会引发炉水起泡、蒸汽带水问题，还会造成磷酸盐隐藏现象。锅炉高热负荷时，磷酸盐溶解度不升反降，在炉管上结晶析出形成磷酸盐垢，磷酸盐垢导热系数小，传热效率低，易造成炉管过热强度下降，经常听到有用户反映因为磷酸盐垢导致锅炉过热器结垢爆管情况；锅炉负荷下降时，锅水磷酸盐溶解度随温度下降而上升，磷酸盐垢重新溶解进入锅水中，表现在锅水检测中，锅水磷酸根指标忽高忽低波动大。磷酸根好像测不准，笔者在现实中发现，水质检测人员套用前期数据，磷酸根指标记录形同虚设的情况也屡见不鲜。3、对炉水实施磷酸三钠（Na₃PO₄）加氢氧化钠（NaOH）协调处理由于加大磷酸三钠投加量提升锅水pH值，对锅炉生产运行存在多重安全隐患，水泥厂最后采取对炉水实施磷酸三钠加氢氧化钠（Na₃PO₄+NaOH）协调处理措施来提高锅水pH值。磷酸三钠+氢氧化钠协调处理方式是工业锅炉常用的锅内水质调控方案，核心是通过两种药剂的协同作用，同时实现防垢、防腐的双重目标。磷酸三钠可与炉水中的钙、镁离子反应，生成松散的碱式磷酸钙水渣，避免形成坚硬的硫酸钙、硅酸钙水垢，还能维持炉水中的过剩磷酸根浓度，进一步降低钙离子析出风险。氢氧化钠可快速调节炉水pH值，配合磷酸三钠的水解缓冲作用，让炉水pH稳定在安全区间。二者协同能避免单一药剂的缺陷，既防止单独加磷酸三钠时pH提升不足导致的金属腐蚀，也避免单独加氢氧化钠时局部碱度过高引发的苛性脆化问题。水泥厂对炉水实施磷酸三钠加氢氧化钠Na3PO4+NaOH协调处理后，尽管锅水pH能提升到正常区间，但是加大药剂还是对锅炉设备安全生产存在隐患，必须找出导致炉水异常pH值偏低的具体原因加以解决。各位同行，各位同学，你们单位锅炉水处理中有指标异常的时候吗？又是如何处理的？关于炉水pH值偏低、锅炉腐蚀结垢爆管、蒸汽冷凝水铁超标、锅水发红、蒸汽凝结水颜色发黄、锅炉结垢不停炉停工在线除垢技术、凝汽器结垢不停机不停工在线清洗除垢技术等问题，北京化工大学颜辉I86OO475З86随时欢迎各位同仁分享锅炉设备管理使用经验，随时欢迎各位同学同仁讨论问题，交流经验心得，就解决锅炉各种实际问题相互学习。锅炉给水pH值正常炉水pH值偏低一直提不起来的问题分析及解决方法四、炉水pH值偏低问题分析由于锅炉给水pH值正常，给水进炉蒸发浓缩后pH值不升反降，需要加大剂量投加Na₃PO₄+NaOH协调处理才能将pH值控制正常范围，那么炉水中一定有中和的酸性物质，找出这些酸性物质的来源就能解决问题。根据上述情况对该水泥厂可能造成炉水pH值降低的原因进行逐个检查和分析。1、检测蒸汽冷凝回水pH值、电导、硬度、铁离子、DOC指标，未发现凝汽器有腐蚀泄漏杂质进入系统。2、检查产水设备及水汽系统所加药剂和再生药剂，药剂品质和供应来源未变，也没有发现有异常杂物。3、取产水设备出口水样检测pH值、电导、硬度、铁离子、DOC指标，发现DOC3400μg/L指标异常。4、取产水设备入口原水水样检测‌总硬度‌、总碱度、浊度‌、二氧化硅、氯离子、全铁‌、油含量、电导率、DOC、pH值，发现DOC5700μg/L指标异常。通过排查可能造成炉水pH值降低的原因，可以确定是锅炉给水原水DOC指标超标，原水中的有机物形成了水溶性胶体，通过离子交换未能去除掉，通过补给水系统直接进入了锅炉后经高温分解生成低分子有机酸，引发炉水pH值偏低和设备酸性腐蚀。这就是造成2台余热锅炉给水pH正常而炉水pH值连续偏低，炉水外观颜色发红的异常现象的原因。四、炉水pH值偏低问题解决过程针对锅炉给水和原水DOC指标都超标导致锅水pH值偏低、锅水发红、锅炉腐蚀问题，水泥厂采取5项措施：1、在给水生产设备前端增设预处理拦截装置，降低锅炉原水DOC指标，具体就是在多介质过滤器后增设活性炭过滤器，可吸附大部分大分子溶解性有机物，同时同步去除余氯，避免后续树脂被氧化降解出额外有机物。2、检查混床内不同部位的树脂样品，测定阴阳树脂比例，更换细小树脂，补足树脂数量，提高树脂的密度差，改善混床树脂混合不均的问题。3、给水生产设备树脂污染复苏‌。由于原水DOC指标长期超标，阴树脂已经被DOC污染，采用‌4%NaOH+10%NaCl混合液在40~45℃下浸泡12h‌的碱性氯化钠复苏法，可洗脱树脂孔隙内吸附的有机物，恢复周期制水量至原有水平以上。4、对混床及其再生设备进行检修，防止设备出现再生和运行偏流问题。5、临时加大锅炉连续排污阀开度，配合低限控制给水pH，加快炉内被有机物污染的水体置换，避免有机酸长期腐蚀锅炉受热面。经过上述措施处理，给水生产设备出水优良，消除了炉水pH值降低的现象，炉水发红的外观也恢复正常，变得纯净通透。五、结论锅炉给水溶解性有机碳DOC没有直接的独立国标限值，现行标准通过总有机碳TOC指标间接管控。尤其是工业锅炉（＜3.8MPa）GB/T1576-2018国标未对给水DOC/TOC设置强制pp