锅炉水处理加药方案
  • 作者 : 巴沃夫环保
  • 发表时间 : 2021/01/26
  • 人气 : 77

锅炉水处理:锅内加药处理(AVT)是一种不向锅内添加磷酸盐等药剂,只在给水中添加氨和联氨的处理方法。这种方法可以减少热力系统金属材料的腐蚀,减少给水中携带腐蚀产物,从而减少锅内沉积物,且因不加磷酸盐而不会发生磷酸盐“隐藏”现象。该方法可用于给水纯度高的超高参数汽包锅炉和直流锅炉。

第一节  锅内加药处理概述

一、概况

() 水汽循环及水质要求热力系统由锅炉、汽轮机及附属设备构成。热力系统的热交换部件和水、汽流经的设备、管道、一般称为热力设备。经处理的水进入锅炉后,吸收热量变成蒸汽,进入汽轮机,蒸汽的热能转变为机械能,推动汽轮机高速运转,做功后的蒸汽被冷凝成凝结水,凝结水经加热器、除氧器等设备,再进入锅炉,如此反复循环做功。在热力系统中,水和蒸汽是作为循环运行的工质。在循环过程中,水和蒸汽会有各种损失,如热力系统中某些设备的排汽、防水,水箱的溢流,管道阀门的漏水、漏汽等。补给水的水量及水质,均应根据锅炉参数及水、汽损失来确定。对于凝汽式机组,一般补给水量不应超过机组锅炉蒸发量的2%~4%;对于供热式机组,应根据供汽量及回收量多少来确定,有的供热机组补给水量可达到锅炉蒸发量的50%或更高。补给水的质量要求,应根据机组参数要求,确定采用相应的水处理方式。送入锅炉的给水,可由汽轮机蒸汽的凝结水。补给水、供热用汽的返回水组成。各部分水量由生产实际情况确定。对于供汽、供热量少的机组,或凝汽式机组,给水以凝结水为主;对于工业锅炉,一般供汽、供热量较大,当返回水少时,给水主要为补给水。

() 水汽系统中杂质的来源

热力设备水汽循环中,作为工质的水和蒸汽中会有一定的杂质混入,这些杂志随水、汽进入锅炉、汽轮机等热力设备,沿水、气流程随压力、温度的变化,其物理、化学性能也发生变化:水受热由液相水变为气相蒸汽。水中杂质在不同温度、压力下,发生一些物理、化学反应,有的析出成固体,或附着于受热表面,或悬浮、沉积在水中,有的随蒸汽进入汽轮机。给水带入锅内的杂质,在锅内发生物理、化学变化是引起热力设备结构、结盐和腐蚀的根源。这些杂志的主要来源有以下五个面。

1. 补给水带入的杂质

经过滤、软化或离子交换除盐处理的补给水,除去了大部分悬浮杂质、硬度和盐类。不同处理系统出水水质控制指标不同。在水处理设备正常运行的情况下,出水仍残留着一定的杂质;当水处理设备有缺陷或运行操作不当时,处理水中的杂质还会增加。这些杂志随补给水进入热力系统。

2. 凝结水带入的杂质

做功后的蒸汽,在凝汽其中被冷却水冷凝成凝结水。当凝汽器中存在不严密处时,冷却水就会泄露进凝结水中。冷却水一般为不处理或部分处理的原水,水中各种杂质含量较高。凝汽器正常运行时,其渗漏率为0.01%~0.05%或更低。凝汽器的不严密处,一般在管子与管板的连接部位,当管子出现破裂、穿孔、断损时,冷却水会较多地漏入凝结水中。。由于冷却水含盐量较大,即使有少量泄漏,凝结水的含盐量也会迅速增加。例如,冷却水含盐量为500mg/L,泄漏率为0.2%时,凝结水中的含盐量就会增加1mg/L,使凝结水和给水的水质明显恶化。冷却水泄露对凝结水的污染,是杂质进入热力系统的主要途径之一。

3. 金属腐蚀产物被水流带入锅内

锅炉、管道、水箱、热交换器等热力设备,在机组运行、启动、停运中,都会产生一些腐蚀,其腐蚀产物多为铁和铜的氧化物,这些腐蚀产物是进入锅内的又一类杂质来源。

4. 供热用返回水带入的杂质

供热用的蒸汽,在用户使用过程中,不同程度地会受到污染,一般返回水中含油量、含铁量及硬度较大。当回收这些返回水时,要严格控制,超过标准时,应进行回水处理。

5药剂杂质的污染  加药处理的药品,通常采用工业品,工业品中常含有不同程度的杂质,这些杂质随药剂带入热力系统内,不仅增加了锅水中杂质的含量,还有必要辅以锅内加药处理,才能保证锅炉的安全运行。

二、 锅内理化过程         

锅内理化过程是指给水进入锅炉后,在高温高压条件下,水及水中的杂质所发生的物理、化学变化。这些变化与锅炉压力、温度有关。在锅内,锅水中发生的主要化学反应如下 当难溶物质在锅水中的浓度超过了它们相应温度下的溶解度时,就可生成沉淀物质,从锅水中析出。 钙、镁难溶化合物大多具有负溶解系数,即温度升高溶解度下降。在锅内,高温下传热面上的水膜首先受热蒸发,产生气泡,气泡脱离传热面,变成蒸汽逸出。在锅炉正常运行条件下,蒸汽中仅携带极少量盐类,因而,锅水中盐类浓度随蒸汽不断产生、逸出而增高,靠近水冷壁管附近的锅水中的盐类浓缩较大,易析出并易在水冷管壁受热面沉淀。锅水中的难溶物质,也会超过其相应温度下的溶解度,在锅水中呈过饱和状态,这些过饱和物质遇到杂质颗粒,便附着在上面,并不断长大,或自身形成微小结晶核,并在核上积聚长大,形成水垢或水渣。这种结晶析出状况与锅水水质、锅炉参数、加药情况、运行管理状况有关,形成不同形态的沉淀物。      

三、 锅水中的沉淀物             

() 水垢

热力设备内的水垢,因锅炉参数不同、水质不同以及形成部位不同而有很大的差异。水垢由

许多化合物混合组成,其化学组成比较复杂。对于不同的锅炉,水垢的化学组成也不相同,但多以某种化学成分为主。以水垢的化学成分分类可分为:钙、镁垢,硅酸盐垢,氧化铁垢和铜垢等几种

() 水渣

水渣是多种物质的混合物,其组成由给水水质及加药药剂等决定。主要成分一般为金属腐蚀产物(氧化铁、铜)、碱式磷酸钙和蛇纹石等,有时还有一些悬浮物。对于以碳酸钠作防垢处理的低压锅炉,其水渣主要是碳酸钙、碱式碳酸镁和氢氧化镁等。 锅水中水渣较多时,会影响蒸汽品质,堵塞炉管,故应及时将水渣排出锅炉,并应避免生成磷酸镁和氢氧化镁水渣,以防止水渣粘附在炉管壁上形成水垢。

第二节 锅内加药处理方法      

 

锅内加药处理是作为锅炉补给水、凝结水、生成返回水处理的补充处理。其作用是使随给水带入锅炉内的结垢物质与所加药剂反应,生成悬浮颗粒,呈分散状态,通过锅炉排污排出锅内,或使其成为溶解状态存在于锅水中,不会沉积在锅炉管壁上,以达到防垢的目的。

一、 纯碱处理法   

纯碱是工业碳酸钠的俗称。 纯碱处理是人为地增加浓度,使锅水中的平衡向左移动,在锅水中维持一定的碱度和pH值的条件下,生成无定形水渣,锅水中浓度减少,平衡式 向左移动,从而减少、水垢的形成。 由于在高温下发生水解反应 生成  ,使反应式的平衡向生成水渣方向移动。 纯碱处理法可使锅水中和保持在一定浓度范围内,使锅内生成无定形水渣,不生成结晶形水

垢,达到防垢的目的。 因碳酸钠在锅水中会水解,其水解率随温度升高而增大,当锅炉压力为1.5MPa时,其水解率为60%,因此,纯碱处理一般用于压力低于1.3Mpa、大于0.2Mpa的锅炉,也可用于火管、水管立式锅炉和卧式三回程快装锅炉及水容量大于50L/m2加热面的锅炉。对于原水硬度大于碱度的非碱性水质,以及含镁的非碳酸盐硬度较小的锅炉也适用。对于压力低于0.2MPa的锅炉,因碳酸钠水解率低,难以维持锅水pH值在10~12范围内,尤其是热水锅炉,一般不宜采用单独的纯碱处理,可适当补充一些氢氧化钠。

二、 磷酸盐处理法       

() 磷酸盐处理

一般中、高压锅炉均可采用磷酸盐处理,该法是在锅水呈碱性的条件下,加入磷酸盐溶液,使锅水磷酸根维持在一定浓度范围内,水中的钙离子便与磷酸根反应生成碱式磷酸钙,少量镁离子则与锅水中的硅酸根生成蛇纹石。 碱式磷酸钙和蛇纹石均属于难溶化合物,在锅水中呈分散、松软状水渣,易随锅炉排污排出锅炉,不会粘附在受热面形成二次水垢。       

() 锅水中磷酸盐的“暂时消失”现象

有些锅炉在磷酸盐加药正常,当锅炉运行负荷增高时,锅水中的磷酸盐浓度会明显降低,而当锅炉负荷降低或停炉时,锅水中的磷酸盐浓度又重新升高,这种水质异常的现象称磷酸盐“暂时消失”现象。这种现象的实质是“锅炉高负荷时,易溶的磷酸盐从锅水中析出,沉积在水冷管壁上,锅水中的磷酸盐浓度便明显降低;当锅炉低负荷运行时,沉积在管面上的磷酸盐又溶解下来,锅水中的磷酸盐浓度又明显升高。这种现象的危害,不仅是沉淀析出影响传热,引起超温,加剧管壁结垢与腐蚀,而且会使管壁表面产生游离NaOH,造成局部碱度过高而引起金属管壁的腐蚀。磷酸盐“暂时消失”现象有时与水冷管壁的清洁程度有关,有的锅炉刚进行化学清洗后,“暂时消失”现象明显。防止这种现象发生的办法是:实行低磷酸盐

处理、平衡磷酸盐的锅水处理方式,或采用全挥发性处理。采用等成分磷酸盐处理,虽不能解决磷酸盐的消失现象,但可防止由磷酸盐的消失现象而引起的碱腐蚀问题。

() 等成分磷酸盐处理

这种方法是向锅炉水中加入磷酸三钠和磷酸氢二钠混合液,使锅水中的游离氢氧化钠全部转变成磷酸三钠,只要锅水中钠离子和磷酸根离子的摩尔比(RNa/PO4控制在一定范围内,就可以使锅水既有足够的pH值和一定的PO43-浓度,又不会含游离氢氧化钠。

() 平衡磷酸盐处理

采用等分磷酸盐处理容易发生磷酸盐消失和腐蚀。这是因为当锅水中有腐蚀产物或氯化铁存在时,,磷酸盐和铁腐蚀产物形成FeHPO4NaFePO4NaFeOH等化合物,这些化合物在高温时的溶解度比Na3PO4低得多,因而容易产生盐类消失现象,当负荷降低时,这些沉积的磷酸盐化合物又重新溶解出来,产生酸性物质,破坏保护膜,引起腐蚀。为解决这个问题,加拿大采用平衡磷酸盐处理(EPT)法。该法经十余年运行经验证明可消除磷酸盐的消失现象,并可在不同运行工况下,保证碱度的稳定调节,从而可消除自然循环锅炉运行由内部腐蚀而引起的不安全性,延长化学清洗间隔期。EPT法的基本原理是使锅水磷酸盐含量减少到只够与硬度成分反应所需的最低浓度而不会产生沉淀物,此时的PO33-浓度即为“平衡”浓度。,平衡磷酸盐处理时,还要加入少量NaOH,容许锅水中存在小于1mg/L的游离NaOH,以保证锅水pH值在9.0~9.6范围内,防止表面产生酸化环境。在这种方式下,总体锅水中的磷酸盐含量满足于硬度成分起反应所需的最低含量,已没有多余的磷酸盐可再供给与锅炉管壁的浓缩液膜发生沉淀的需要,而将磷酸盐消失现象控制在最低程度。从本质上看,“平衡”磷酸盐处理与低磷酸盐处理是相似的,只要将PO43-浓度保持在“平衡”浓度水平,可有效地防止磷酸盐消失现象。

三、 聚合物处理法  

聚合物处理法是采用有机聚合物单独或与其他药剂联合使用对锅水进行处理的一种方法。该法主要是利用聚合物的分散作用来减少锅内水垢的沉积。 常用的聚合物有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐和羧基甲基纤维素。 聚合物处理法除了单独使用外,还可以与其他水处理法配合作用,其效果比各自单独使用为佳。  

四、 螯合剂处理法        

20世纪60年代开始,锅内采用螯合剂处理。常用的螯合剂有乙二胺四乙酸(EDTA)、氨基三乙酸(NTA)等。以除盐水作补给水的锅炉,在热负荷很高时,采用螯合剂EDTA处理,防止铁垢在锅内的沉积,效果较好。 当锅炉管壁洁净没有沉积物时,如经化学清洗后,在给水中加入EDTA形成的螯合物,在锅水中发生热分解,其产物磁性氧化铁会在洁净的锅炉管壁上生成良好的保护膜,这层保护膜很薄且致密,能对金属起到良好的保护作用,可以减少金属腐蚀。由于EDTA与钙的螯合物在热分解时会影响氧化铁薄膜的形成,破坏膜的完整性,所以,在采用EDTA处理时,给水中不应有钙存在。在使用EDTA螯合剂处理时,要求给水中无硬度,这不仅是因为钙离子影响处理效果,而且钙、镁离子的存在会消耗EDTA,使价格昂贵的EDTA用量大大增加而增加处理费用。对于中、高压锅炉采用EDTA处理,一般均要求以除盐水作为补给水,在使用前,一般要求机组进行化学清洗,以防止炉管上的沉积物被溶解下来,否则,不仅增加药剂消耗量,而且增加锅水含盐量,特别是对于有铜垢的锅炉,铜与EDTA络合能力比铁更强,铜络合物的热分解产物会减弱磁性氧化铁对金属管壁的保护性能。在进行EDTA处理时,应注意保持金属管壁的洁净。

五、 其他处理方法        

() 全挥发性处理

全挥发性处理(AVT)是一种不向锅内添加磷酸盐等药剂,只在给水中添加氨和联氨的处理

方法。这种方法可以减少热力系统金属材料的腐蚀,减少给水中携带腐蚀产物,从而减少锅内沉积物,且因不加磷酸盐而不会发生磷酸盐“隐藏”现象。该方法可用于给水纯度高的超高参数汽包锅炉和直流锅炉。     

() 中性水处理

中性水处理(NWT)是pH值为6.5~7.5的高纯度给水中添加适量氧化剂(H2O2或气态氧)的水处理方法。溶解氧的含量应控制在50~500mg/L,一般在50~150mg/L范围内。此方法使金属表面形成保护膜,从而提高了碳钢材料的耐蚀性,减少钢铁腐蚀,降低给水含盐量和锅炉受热面的结垢速率。

() 联合水处理

联合水处理(CWT)法是向电导率低于0.15μS/cm高纯度给水中加入适量氨,使无铜系统锅炉给水pH值提高到8.0~8.5,或有铜系统给水提高到8.7~8.9,再加入溶解氧。其浓度维持在30~500mg/L(一般在50~150mg/L范围内)的一种给水处理方法。 此法与中性处理相同的是都加氧,但中性处理pH值较低,对有铜系统机组,铜管在中性区腐蚀溶出,增加系统铜污染;而联合水处理提高pH值,既能抑制碳钢腐蚀,又能抑制凝汽器和低压加热器中铜合金的腐蚀溶出,使加氧处理工艺可应用于有铜系统机组的给水处理中。

() 氢氧化钠处理

自从发现锅炉会发生碱性腐蚀后,人们就害怕锅水中出现游离NaOH。实际上,许多国家一直采用氢氧化钠处理锅水,特别是锅水pH值有降低的情况时,采用氢氧化钠处理(CT)较有效,只要严格控制其含量,该法是比较安全的。

六、 锅内加药处理方法的评价

纯碱处理法适用于压力小于1.3MPa、大于0.2MPa的锅炉,当锅水碱度在8~20mmol/LpH值在10~12时,用纯碱处理效果较好,可以防止新垢生成并能使原来结的老垢脱落。处理费用低,加药设备简单,操作方便,运行可靠。 磷酸盐处理法应用较多,一般中、高压及超高压锅炉均可采用磷酸盐处理法。该法能有效地防止钙、镁水垢的形成,但不能防止铁垢的形成。等成分磷酸盐处理法兼有防垢、防腐蚀的效果,但若锅内产生“暂时消失”现象时,由于沉淀的磷酸铁盐会在管壁内水解产生酸性物质,破坏保护膜而引起炉管腐蚀,这时应降低锅水磷酸盐含量,并改用平衡磷酸盐处理法。 聚合物处理法防垢效果好,并能防止铁、铜在金属表面上的沉积。其防垢机理和过程较复杂,药品价格亦较昂贵,尚未广泛使用。 螯合剂处理法效果好,不仅可防止铜垢、铁垢的形成,并能除去管壁原来生成的垢。但因价格昂贵,还要求在使用前对锅炉进行化学清洗,并要求给水中无钙、镁离子,使用条件较高,不易推广使用。

全挥发性处理、中性水处理、联合水处理均为高纯水补充的锅炉所采用,多用于直流炉及超高参数汽包炉,用在给水处理中,可不再进行锅内加药。

 

上一条新闻
返回列表
无下一篇
获取报价
获取报价

水处理综合服务商

源头工厂 · 定制服务