对锅炉炉水实施优化处理

HKAIYU

中国 青岛
火力发电节水技术研讨会 1
对锅炉炉水实施优化处理
朱 友
（吉林吉长电力有限公司四平热电分公司，四平 136000）
摘 要：针对吉林吉长电力有限公司四平热电分公司锅炉炉水水质运行状况，进行优化处理，提出了调整锅炉排污量、炉水优化处理具体的试验措施，分析了炉排污水情况及水质结垢积盐情况，通过试验使得水、汽品质有了较大程度的改善，系统的结垢及腐蚀速度明显下降，并且降低了锅炉排污的热能损耗，减少了对环境的污染，获得了很好经济效益。
关键词：水汽质量 水汽排污 优化处理
1 前言
吉林吉长电力有限公司四平热电分公司总装机容量200MW，配置了两台武汉锅炉厂制造的WGZ-410/9.8型锅炉、两台哈尔滨汽轮机厂制造的CC50-8.83/1.27/0.118型和一台N100-90/90/535汽轮机、两台济南电机厂生产的WX184-054及一台WX18L-092型发电机，高、低压加热器材质为铜管，1号炉，1号机、2号机和2号炉3号机从1997年年底相继投产运行发电。
原设计锅炉补给水采用二级除盐原理，炉水采用向锅炉汽包加磷酸三钠处理，控制锅炉水标准，磷酸根2mg/l－10mg/l，pH值9－10。自机组投产以来，热力系统水、汽样品质量监督，由过去的分散取样、间断加药，经过改造后全部采用集中取样，并配备了化学在线仪表，对运行中水汽样品达到了连续监测调整自动加药，并配备了可靠计算机实时监测。锅炉补给水、给水、炉水、蒸汽质量逐年提高并完全达到国家及行业标准的要求，汽水合格率大于98%以上，但个别指标距期望值还存在一定的差距。为了进一步减少水、汽和热能的损耗，减缓热力系统的结垢、腐蚀和积盐速率，提高机组整体运行的安全、经济性，决定对炉水进行优化处理，降低炉水磷酸盐处理试验，现将情况介绍如下：
2 低磷酸盐处理前锅炉的排污及水汽品质
2.1 锅炉排污方面
锅炉的排污方式分为定期排污和连续排污两种。定期排污又叫间断排污或底部排污。定期排污这种方式是定期地从锅炉水循环系统最低点，即水冷壁下连箱处排放掉锅炉水中的水渣和一些沉淀物质，定期排污主要是为了排出水渣和沉淀物，而这些杂质大部分沉积在水循环系统的下部，并且排放速度很快，根据运行规程要求，为保证炉水品质，统一进行排污，即定期排污每24小时进行一次，依次每个分门全开30秒，排放时间不能过长，过长会影响锅炉水循环的安全，一般每次定期排污所排走的水量约占锅炉蒸发量的0.5－1%，但每次排污开启阀门的时间也各不相同，而且没有排污量表，排污量难以准确控制。根据计算估计，每一次的排污量可能在4－8吨。连续排污则是连续地从汽包中排放锅炉水，主要是为了防止锅炉水中的含盐量和含硅量过高，此外，也能排放掉水中细微的或是悬浮的水渣，以保证新蒸汽的品质即含盐量不超标。连续排污在水质正常情况下，每个排污门开度在5－10%，排污量2－3t/h。当水质异常情况时，根据水质的劣化程度进行调整排污门的开度，因此，每年因排污而带走的水、汽以及热能损失是相当巨大的。
2.2 水质与积盐结垢方面
2.2.1 水质方面
2006.10
中国 青岛
火力发电节水技术研讨会 2
锅炉排污的目的，定期排污主要是从水冷壁下连箱排掉水中的水渣和一些沉淀物质，连续排污是从汽包中排掉水中的盐量和二氧化硅等物质。锅炉加入磷酸盐的目的是除去水中的钙镁物质。
从投产开始时，炉水采用的是高磷酸盐处理方式，炉水中磷酸盐含量越高，越易发生局部过热浓缩沉积和发生盐类“隐藏”现象，对高参数锅炉安全运行危害很大，以后改为为防止锅炉发生游离碱性腐蚀，对炉水采用磷酸二钠和磷酸三钠协调处理，防上水中钙镁结垢，防止发生碱性腐蚀，控制R值在2.5－2.8范围内，但R值的合格率仅大于55% ，且曾发生过磷酸盐“隐藏”现象，当R值低于2.5时磷酸盐发生的“隐藏”现象，就容易发生酸性磷酸盐腐蚀，而且在机组启动或调峰时，处理水、汽品质合格的时间较长。
2.2.2 结垢积盐方面
为达到防止在锅炉中产生钙垢的目的，在锅炉中维持足够磷酸根含量，磷酸根控制在2 mg/L－10 mg/L，但是当磷酸根过多时，有可能生成Mg3(PO4)2。由于Mg3(PO4)2在高温水中和溶解度非常小，能粘附在炉管内形成二次水垢，这种垢导热性很差。而且在高温高压炉中容易发生磷酸盐隐藏现象，由此可见，只要达到防垢的目的，实施对炉水进行优化处理，降低炉水中的磷酸根含量，采用优级纯磷酸三钠药品，降低药品杂质含量，提高药品的纯度，以提高炉水的水质质量。
见下表各年运行炉水质量试验记录：
表1 各年炉水质量试验记录
时 间
炉水磷酸根mg/l
炉水pH
炉水电导率 μs/cm
炉水钠离子mg/l
炉水碱度mmol/l
炉水铁离子μg/l
1999年
5.70
9.87
65.31
11.12
0.33
59.91
2000年
5.60
9.90
34.59
10.46
0.25
30.98
2001年
6.69
9.92
28.24
4.66
0.23
20.50
2002年
2.75
9.57
20.39
3.29
0.15
20.49
2003年
2.63
9.65
18.64
1.15
0.13
16.11
2004年
2.79
9.50
21.89
2.40
0.18
15.60
2005年
2.94
9.69
22.21
1.93
0.15
11.41
备注：a.对水汽出现异常情况时，暂时取消低磷处理，当恢复后，继续优化低磷处理。
b.上述数据均为平均值。
从上表试验说明进行炉水优化处理，降低磷酸盐含量处理，炉水磷酸根达到控制的标准，并且我公司凝汽器长期不漏硬度，从投产到现在，没有几次漏硬度，炉水长期没有硬度，适合优化低含量磷酸盐的处理。
3 低磷酸盐优化处理的试验
低量磷酸盐处理实际上是在保证锅炉水pH合格（低NaOH含量）的前提条件下，大幅度降低锅炉水中的磷酸根浓度，使其仅维持与锅炉水中的硬度成分反应的最低的平衡浓度，而使锅炉水中没有过量的磷酸盐类，从而消除磷酸盐隐藏现象，减缓腐蚀及结垢的发生。磷酸盐浓度的降低，会引起锅炉水pH值的降低，进而有可能影响锅内金属表面上所覆盖的磁性Fe3O4膜的稳定性，从而使金属发生腐蚀破坏，一般而言，能使Fe3O4膜保持最稳定的锅炉水最佳pH值在9.0－10.0间，而当锅炉水中磷酸盐浓度过低时，是不能维持锅炉水达到我们所希望的pH的，这就需要在锅炉水处理中加入极少量的NaOH以调节锅炉水的pH值，根据水质实际情况进行调整排污水，减少锅炉的排污水量，减少热能损失。
3.1 进行低含量磷酸盐处理试验前的准备
试验开始前，对锅炉的连续排污门以及各定排期排污门均进行了必要的检修，以保证其严密不
2006.10
中国 青岛
火力发电节水技术研讨会 3
漏；凝汽器也进行了堵漏工作，给水硬度为零；停止疏水回收或疏水测定合格可回收，在连排扩容器上安装流量表，以指示排污水量；为汽水分析准备了必要的仪表，实现汽水化验站水汽监督的仪表化，全部取消比色分析。
3.2 进行低含量磷酸盐处理，排污量的调整
锅炉在正常运行时，关闭锅炉连续排污门，停止排污，锅炉定期排污每5天或7天进行一次，（根据水质情况而定），锅炉在启停过程中，连排和定排的操作按原运行规程正常进行，当凝结水漏硬度时，提高其磷酸盐浓度。
3.3 低含量磷酸盐试验情况
首先，对给水pH进行了严格控制，使其稳定在8.8－9.3之间，控制锅炉水中的磷酸盐浓度维持在1 mg/L－3mg/L，当锅炉水pH≤9.2时，开始加入NaOH进行调节，当锅炉水的pH≥9.7时，停止加NaOH的操作，实验数据如下表所示：
表2 锅炉炉水试验前与试验后指标分析
炉 水
po43- mg/L
炉 水
pH
项 目
数据
时 间
甲侧
乙侧
甲侧
乙侧
2001年
6.76
6.62
9.93
9.91
2002年
2.83
2.66
9.61
9.52
注：a.试验前与试验后指标，以2001年与2002年数据为准
b.上述数据均为平均值。
3.4 机组大修检查情况
2003年对1号炉、1号和2号机大修，从机组大修中热力设备的检查情况来看，垢样中主要成份是氧化铁垢，为89.95%，钙镁为2%－2.25%，磷酸盐为3.95%，垢量也非常小，汽轮机叶片基本没有积盐现象。
4 经济性分析
经过试验运行和分析数据，各项运行经济指标均达到了标准，既减少了对机组的补给水量，降低了补给水率，又降低了药品的用量、减少了热能损换，节约了热能源，还提高了水汽品质的合格率，对公司既有经济效益，又有环保效益，并取得了节能降耗的显着效果，以下几个方面效果比较明显。
表3 水、汽指标与去年同期相比较
炉 水
μg/L
给 水
μg/L
凝 结 水
μg/L
蒸 汽
μg/L
项目
时间
Fe
Cu
Na+
Fe
Cu
O2
Fe
Cu
SiO2
Cu
Fe
2001年
40.42
9.51
4864
23.7
3.57
40.7
32
4.39
10.74
1.72
15.83
2002年
14.73
5.07
2145
20.0
3.56
16.6
30
4.31
6.34
1.68
9.29
Δ
-2.69
-4.44
-2719
-3.7
-0.01
-24.1
-8
-0.08
-4.40
-0.04
-6.54
注：试验前与试验后指标，以2001年与2002年数据为准相比较。
2006.10
中国 青岛
火力发电节水技术研讨会 4
表4 水处理材料、水汽平衡与去年同期相比较
项 目
数 据
补给水量
t
蒸发量
t
补水率
%
排污率
%
合格率
%
除氧剂
Kg
磷酸钠盐
Kg
氨 水
Kg
2001年
123824
3303505
3.61
0.73
98.78
5462.5
1235
479
2002年
91062
3480699
2.56
0.39
99.18
2525
414.5
320.75
Δ
-32762
+177194
-1.05
-0.34
+0.4
-2937.5
-820.5
-158.25
注：试验前与试验后指标，以2001年与2002年数据为准相比较。
取得的经济效益：
a. 减少了排污热损失量
经过对炉水指标调整，降低了炉水排污率，可减少对外排放热废水环境及水源的污染，保护了环境，达到节约用能，每年可节省热能损失约35900吨，节省热能资源约36万元。
b. 减少了除盐水补水量
经过炉水的低含量磷酸盐处理，降低了对机组二级除盐水的补充水量，达到了节约用水的目的，每年可节省除盐水量约32700吨，节省水资源约70万元。
c. 节约炉水所加的药量
经过炉水的低含量磷酸调整处理，节省了炉水的大量药品，每年可节省药品约8.5万元。
d. 节约了煤资源
除盐水加热成蒸汽，损失煤资源，经过低含磷酸盐处理，少补充的除盐水折算成汽耗为14.7元/吨，可节约煤资源约48万元。
e. 提高了水汽质量和合格率
降低了炉水中的各种杂质，将提高饱和蒸汽的质量和过热蒸汽的质量，减少蒸汽分子和离子杂质的携带量，减少和防止过热器和汽轮机的积盐量，提高了机组安全经济运行。
由于磷酸盐在高温炉水中的溶解度降低，在负荷波动工况下容易沉淀析出，发生“暂时消失”现象，破坏炉管表面氧化膜，腐蚀炉管。对炉水实施优化处理，降低炉水的磷酸盐浓度，可以避免这种消失现象发生，减缓由此带来的腐蚀。
参考文献