炉水磷酸根波动及磷酸盐隐藏与低磷酸盐处理、协调磷酸盐处理和无磷酸根处理3种工艺优势对比

炉水磷酸根波动及磷酸盐隐藏与低磷酸盐处理、协调磷酸盐处理和无磷酸根处理3种工艺优势对比摘要：实际工况中锅炉出现汽包炉水磷酸根指标波动大、磷酸盐隐藏的现象屡见不鲜，伴随汽包炉水磷酸盐处理工艺迅速发展，除传统的磷酸三钠常规处理外，主要有低磷酸盐处理、协调磷酸盐处理和无磷酸根处理3种工艺，本文就这3种工艺防磷酸盐隐藏和防腐蚀与水质监测管理难度之间做了运行工艺条件比较。关键词：磷酸盐隐藏；低磷酸盐处理；协调磷酸盐处理；磷酸根偏低；磷酸根偏高一、前言当前，我国大部分锅炉用户炉水使用常规磷酸盐处理工艺，主要是利用磷酸三钠的阻垢性能和防止酸性腐蚀性能，磷酸根与炉水中钙镁硬度离子结合生成不易粘附在受热面上水渣随锅炉排污排出，防止锅炉结水垢；磷酸三钠溶解在炉水中能提高并维持炉水碱度和pH值，起到一定的防腐缓蚀作用。向炉水中投加磷酸三钠的传统处理工艺容易发生磷酸盐隐藏现象，即锅炉高负荷工况下，炉水中磷酸盐在水冷壁高热负荷区域析出附着于管壁，低负荷时重新溶解，导致炉水磷酸根浓度大幅波动的现象。当负荷剧烈增加或者调峰负荷超过50%的过程中，很多锅炉都会发生磷酸盐隐藏现象。具体表现为炉水磷酸根大幅下降，一连好几天炉水测不出磷酸根，pH明显升高，发生了严重的磷酸盐隐藏现象；当负荷降低时，消失的磷酸盐回溶进炉水，炉水中磷酸根指标上升，炉水pH大幅度降低。通常表现为炉水磷酸根忽高忽低，好像测不准，经常搞得检测人员怀疑试剂或设备出问题，笔者在实践工作中也经常发现检测人员抄录前期记录数据。磷酸三钠过量还会导致碱度大、汽水共腾、蒸汽品质下降等问题，‌‌随着汽包炉水磷酸盐处理工艺的快速发展，现在低磷酸盐处理、协调磷酸盐处理和无磷酸根处理3种工艺也得到广泛的应用。低磷酸盐处理、协调磷酸盐处理和无磷酸根处理3种工艺没有相对的优劣，主要区别在于防磷酸盐隐藏和防腐蚀与水质监测管理难度之间的取舍（具体详见低磷酸盐处理、协调磷酸盐处理和无磷酸根处理工艺比较表1）。二、炉水低磷酸盐处理工艺优劣势汽包炉水低磷酸盐处理（LPT）是针对亚临界及以上高参数汽包锅炉优化的炉水调控工艺，核心是将炉水磷酸根浓度控制在‌0.5~3mg/L‌的低区间，并辅以NaOH维持pH值，在保留磷酸盐防垢缓冲能力的同时，大幅减轻甚至消除传统工艺的磷酸盐隐藏现象，避免酸性腐蚀，是现行DL/T805.2-2016行业标准推荐的主流炉水处理方式之一。1、汽包炉水低磷酸盐处理（LPT）工艺优势①避免磷酸盐隐藏现象，抗负荷波动能力强低磷酸盐处理LPT靠极低磷酸盐浓度避免沉积，基本不发生磷酸盐隐藏现象，抗负荷波动能力强。同时用微量NaOH维持pH9.1～9.6，游离NaOH小于1mg/L，减少对磁性氧化铁保护层的破坏，防碱腐蚀的同时也降低酸性腐蚀风险。②降低炉管沉积率‌使用低磷酸盐处理工艺后，炉管沉积率显著下降，有利于延长锅炉酸洗周期，满足更长的检修间隔要求。③‌‌运行维护成本低节省药品费用，磷酸根控制浓度大幅降低（从2-8mg/L降至小于3mg/L，多数控制在0.5-2mg/L），LPT加药量仅为CPT的约八分之一。排污量也显著减少（连排率可从0.3%降至0.1%）。④‌提升蒸汽品质‌实际应用表明，低磷酸盐-低氢氧化钠处理能降低炉水含盐量和SiO₂含量，减少蒸汽盐类携带，改善水汽指标。‌‌2、汽包炉水低磷酸盐处理（LPT）工艺缺点需要保证磷酸三钠纯度‌因炉水缓冲性降低，必须使用分析纯级磷酸三钠，避免杂质污染。使用不纯的工业级磷酸三钠，其中的杂质会导致锅水指标异常。‌需要辅以氢氧化钠调pH值‌炉水磷酸根降低后，缓冲性差，需按一定比例（如Na₃PO₄·12H₂O∶NaOH=10∶0.3～10∶1）添加氢氧化钠来维持炉水pH值在9.2-9.6。加药量过高或失控，存在碱性腐蚀、碱脆隐患。‌连续均匀加药‌为避免浓度波动，最好实现自动加药和在线仪表监测。‌重视机组启停与调峰‌操作启停和深度调峰时负荷变化大，需提前调整加药策略，防止磷酸盐暂时消失或回溶。锅炉‌给水品质要求高炉水低磷酸盐处理需要给水品质得到充分保障‌，通常要求以二级除盐水作为补给水，并配置凝结水精处理系统，否则炉水缓冲能力弱的问题会被放大。‌‌各位同行，各位同学，你们单位锅炉水防腐阻垢使用什么水处理工艺？该防腐阻垢水处理工艺有什么优缺点？关于炉水碱度值偏高或偏低、炉水pH值偏高或偏低、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。炉水磷酸根波动及磷酸盐隐藏与低磷酸盐处理、协调磷酸盐处理和无磷酸根处理3种工艺优势对比‌‌低磷酸盐处理、协调磷酸盐处理与无磷酸根处理工艺比较表1三、协调磷酸盐处理工艺优劣势汽包炉水协调磷酸盐处理（CPT）适用于亚临界参数以下的汽包锅炉，直流锅炉不适用。‌‌协调磷酸盐处理防腐的关键在“协调”，除了加磷酸三钠，还要配合加入磷酸氢二钠等药剂来调pH值。协调磷酸盐处理CPT通过精确控制Na₃PO₄与Na₂HPO₄配比，使炉水‌既有足够的pH值、又有一定PO₄³⁻浓度，但不含游离NaOH‌，从而防止苛性脆化等碱性腐蚀。1、协调磷酸盐处理（CPT）工艺优势①防止碱性腐蚀‌通过控制炉水钠磷摩尔比（Na/PO₄）在2.6~3.0之间，加入Na₂HPO₄和Na₃PO₄的混合药剂，避免游离NaOH的生成，从而防止水冷壁管的苛性脆化。‌②兼具防垢与缓冲能力‌磷酸根与残余钙、镁离子生成松软水渣随排污排出，同时为炉水提供碱性缓冲，抵御给水酸碱度波动，比全挥发处理适应性强。③减少蒸汽携带腐蚀性离子‌磷酸盐的沉积作用可减少饱和蒸汽携带氯化物和硫酸盐，减缓汽轮机酸性腐蚀。‌‌2、协调磷酸盐处理（CPT）工艺缺点①无法消除磷酸盐隐藏在高热负荷区或机组快速升降负荷时，磷酸盐会沉积在水冷壁管上，负荷波动时又返回炉水，造成磷酸根和pH值大幅波动，炉水在变动负荷下的磷酸盐隐藏与磷酸盐回溶都会导致磁性氧化铁保护膜的溶解，加速炉管的腐蚀。而且沉积物下可能浓缩出NaOH或酸性磷酸盐，引发碱性和酸性腐蚀。‌②存在酸性磷酸盐腐蚀风险加入Na₂HPO₄降低了Na/PO₄比，在热负荷高、循环受干扰的部位，磷酸盐与磁性氧化铁反应生成磷酸亚铁钠（NaFePO₄），可能形成蚀坑甚至腐蚀穿孔。‌③对水质控制要求高Na/PO₄比需精确控制，R值偏低时（如低于2.2）磷酸氢盐比例偏高，水质稍有变动就容易形成酸性腐蚀条件，CPT需根据R值频繁调整双药配比，需要加强炉水水质监测和调节，运行控制更复杂。④必须重视机组启停及调峰时的水质控制机组在启停过程中，负荷起伏较大，如磷酸盐浓度控制不当，容易发生磷酸盐隐藏现象，给炉管带来腐蚀危险。停炉时，负荷降低，有可能发生沉积的磷酸盐回溶进炉水，使磷酸根不断增加，pH大幅度下降；启动时，锅炉负荷上升，如炉管沉积物较多，易于发生磷酸盐隐藏现象，炉水磷酸根下降甚至测不出。针对这个情况，要通过试验采取措施，具体是：停炉时，提前少加或停加磷酸三钠；启动时，Na₂HPO₄的加入量应适当增加。‌⑤不适用于高参数机组‌亚临界参数以上的直流锅炉不适用，高参数机组非稳态工况下也建议改用平衡磷酸盐处理（EPT）工艺。‌‌四、无磷酸根处理工艺优劣势无磷酸根处理工艺是复配有机类炉水防腐阻垢药剂，不含磷酸根，替代传统磷酸三钠来实现炉内防垢、防腐效能，其中以北京化工大学专利技术产品多效能BF防腐除垢剂为代表。BF防腐除垢剂是碱性药剂，可以替代碳酸钠、氢氧化钠、氨水作为pH值调节剂，提高给水、炉水的pH值，防止酸性腐蚀。BF防腐除垢剂能在锅炉系统金属表面生成保护性薄膜，能抑制钢腐蚀的阳极过程和阴极过程，BF防腐除垢剂电化学试验结果很好的表明BF防腐除垢剂缓蚀率很高。1、无磷酸根处理工艺优势①BF防腐除垢剂具有阻垢、螯合除垢效能具有溶垢除垢、螯合清除系统老垢的功能，替代锅炉酸洗保养，实现无损伤在线清洗锅炉，即在线运行不用停炉实现清洗锅炉，提高锅炉系统热效率。②彻底消除酸性磷酸盐腐蚀隐患‌BF防腐除垢剂替代炉水传统磷酸三钠处理工艺，不含磷酸根，不存在磷酸盐隐藏现象，彻底消除酸性磷酸盐腐蚀隐患。③BF防腐除垢剂具有分散效能BF防腐除垢剂作为铁垢分散剂，可以除锈、分散铁垢；用于高温蒸汽冷凝水无除铁处理工艺、直接回用的锅炉系统。④提高蒸汽干度，保证蒸汽品质BF防腐除垢剂具有消泡效能，作为消泡剂能提高蒸汽干度，保证蒸汽品质。⑤加药剂量少BF防腐除垢剂对水垢的螯合作用、分散作用以及晶格畸变作用都是非化学计量的，具有阈值效应，加药剂量少，可降低锅炉排污率。⑥对锅炉给水品质无要求BF防腐除垢剂具有良好的阻垢除垢和分散效能，对锅炉给水硬度等指标无要求⑦对水质控制要求低工业锅炉水质国标GB/T1576-20184.1.4明确要求：磷酸根指标适用于以磷酸盐作阻垢剂的锅炉。使用非磷酸盐阻垢剂，锅水阻垢剂残余量应符合药剂厂规定生产指标。使用BF防腐除垢剂只需将锅水pH值控制在10-12范围内即可。⑧运行维护简单BF防腐除垢剂缓冲性好，人工一次性投加或者用电磁隔膜计量加药泵投加即可，无需精确控制加药浓度和药量，也不需要自动加药和炉水水质在线监测和调节。2、无磷酸根处理工艺缺点①不适用于额定蒸汽压力大于3.8MPa的工业锅炉BF防腐除垢剂是复配有机类炉水防腐阻