２０１１年８月 山西煤炭管理干部学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａｎ￣Ｃｏａｌ－Ｍｉｎｉｎｇ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｏｒｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ａｕｇ．，２０１１ Ｖ０１．２４ Ｎｏ．３ 第２４卷第３期 ·科技纵横· 炉水氢氧化钠处理的试验及应用 阎冬梅王凯波 （漳泽电力蒲洲发电分公司，山西运城０４４５００） 摘要：用纯磷酸三钠处理技术进行炉水处理，该处理方式在机组启动或停炉时候，经常出现炉水的磷酸盐含 量增加，而炉水的ＰＨ值降低至９．０左右，给机组的安全稳定运行带来严重的隐患。为避免磷酸盐“暂时消失”所引起 的这种现象，本文结合运行实践论述了氢氧化钠处理的原理、优点，并对两种处理方法进行分析对比。实践证明，实 施氢氧化钠处理技术以来，水汽品质大幅提高，降低了排污率，减少了加药量。炉水氢氧化钠处理在蒲洲发电分公司 是可行的。 关键词：电力工业；炉水氢氧化钠处理；排污率；磷酸盐暂消现象 中图分类号：ＴＫ２２３．５ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—８８８ｌ（２０１ １）０３—００９５—０３ １ 概述 此外，随给水携带的有机物常常进人锅炉，引 １．１漳泽电力蒲洲发电分公司装机容量为２× 起炉水碱度下降，直至消失，并引起水冷壁内表面 ３００ＭＷ亚临界直接空冷发电机组。锅炉为哈尔滨 强烈腐蚀，还会使炉水、给水和蒸汽中铁化合物增 锅炉厂生产的亚临界，一次中间再热自然循环汽包 加，氧化铁垢和磷酸盐铁垢形成加剧，并使硅的沉 炉，最大连续蒸发量为１０６０ｔ／ｈ，额定蒸发量为 积物增多，而且对汽轮机通流部分都十分有害。靠 ｌＯ０８ｔ／ｈ，主蒸汽压力为１７．４Ｍ Ｐ ａ，主蒸汽温度为 给水氨和联氨是不能消除这些不良后果的，只有采 ５４０℃。两台机组分别于２００６年１０月和ｌ２月进入 用ＮａＯＨ处理才能预防，因为采用ＮａＯＨ处理可以 正常运行期。 降低氧化铁垢的形成速度，减少沉积物中的硅酸盐 １．２氢氧化钠处理原理。氢氧化钠在水中电离 含量，并防止或减少炉水中的酸性杂质带来的不良 出氢氧根，氢氧根中的氧和金属氧化膜最外侧的原 后果，既能减少水冷壁的塑性损坏，又能减少其脆 子因化学吸附而结合，从而改变了金属／溶液界面 性损坏。 的结构，提高了阳极反应的活化能，使腐蚀介质同 ２设备状况 金属的化学反应速度显著减小。另一方面，由于氢 投产以来，蒲州发电分公司炉水水质严格按照 氧根在吸附过程中排挤原来吸附在金属表面的水 纯磷酸三钠处理的水质标准来进行，但在机组停运 分子层，这也就降低了金属的离子化倾向。因此，氢 后再次启动或停炉时候，经常出现炉水的磷酸盐含 氧根的吸附作用使得金属保持非活性状态。同时， 量增加，而炉水的ＰＨ值降低至９．０左右，给机组的 由于氢氧化钠与氧化铁形成了二价和三价的羟基 安全稳定运行带来严重的隐患。机组启动期间水 络合物，使金属表面形成致密的保护膜。在水质高 质，蒸汽中钠离子高达１０ｕｇ／Ｌ，炉水水质ＰＨ低至 度清洁的情况下，据研究，ＮａＯＨ对提高氧化物保护 ８．８，磷酸盐隐藏现象十分明显。机组启动初期的蒸 膜的稳定性有良好的作用。研究认为存在非挥发性 汽品质恶化。 碱时，不但金属本身的氧化层，而且覆盖该层的氢 ３采用氢氧化钠处理的原因 氧化铁膜都起保护金属的作用，氢氧化膜愈牢固， ３．１蒲州发电分公司原来采用的是纯磷酸三钠 则防止金属腐蚀的效果愈好。存在ＮａＯＨ时，形成 处理，存在的问题是，在以二级除盐水作为锅炉给 二价铁的羟基络合物及三价铁的羟基络合物，而存 水的条件下，并且凝结水采用空冷方式，锅炉内部 在铁的羟基络合物会维持保护性氧化膜的稳定。 汽水系统的硬度已经为零，此时炉水已不需要磷酸 收稿日期：２０１１－０６—２７ 作者简介：阎冬梅（１９７３一），漳泽电力蒲洲发电分公司工程师。 ９５ 根离子来处理硬度。虽然磷酸盐水解的碱度可以提 质量标准如下表指标运行： 汽包压力 电导率 氢电导率 氢氧化钠 氯离子 ｕｓ／ｃｍ（２５℃） ５．９—１２．６ ９．２－９．７ １２．７—１５．６ ９．２－９．７ ＜１０ ≤３．０ ≤５．Ｏ 高炉水的ｐＨ值，但实际上磷酸盐根离子同时也作 为一种杂质进入锅炉，势必会造成系统的水质和蒸 汽品质恶化，导致了在机组启动或停炉时，经常出 现炉水的磷酸盐含量增加，蒸汽钠含量也超标，而 ＭＰａ ｐＨ（２５￣Ｃ） ｍｇ／Ｌ ≤１．５ ≤１．５ ≤０．４０ 炉水的ｐＨ值降低至９．０左右，锅炉连排门必须处在 常开位置（否则磷酸根超标），这样就造成了大量的 汽水损失。为此我们决定与山西省电科院合作在蒲 州发电分公司改用氢氧化钠处理方式。 ３．２磷酸盐“暂时消失”现象的危害 １５．７—１８Ｉ３ ９．２－９．５ ＜１０ ≤２．５ ≤、１．０ ≤０．２０ １）、磷酸盐“暂时消失”现象时，析出的易溶盐 主要附着在热负荷高的管壁上，这些易溶盐附着物 传热不良，可能造成炉管超温而被损坏。 ２）、易溶盐附着物能与管壁上铁的沉积物等发 生反应，生成难溶水垢，从而加剧水冷壁管的结垢 和腐蚀。 ４＿３连排门和定排周期的调整 氢氧化钠处理之前，为使炉水水质合格，２台锅 炉的连排门最少处于１０％开度，这样势必造成水资 源和热资源浪费。实施氢氧化钠处理后，炉水质量 明显改善（改善状态见效果对比５），因此从节约能 源考虑，应对连排门进行调整。通过试验，并考虑到 机组的安全性，排污方式按下表进行控制： 启动阶段 正常运行阶段 连排开启１５％定排视水汽品质而定 连排全关定排每５天排污一次 ３）、磷酸盐的析出使水冷壁管内近壁层炉水中 产生游离的氢氧化钠，从而可能引起炉管金属的碱 性腐蚀。 ３＿３氢氧化钠处理的优点 １）、可以降低水冷壁酸性腐蚀的危险。 ２）、减缓水冷壁管的结垢现象，延长锅炉化学 清洗周期。 ３）、允许炉水有较高浓度的氯化物。 ４）、可以降低锅炉排污率，减少汽水损失，降低 煤耗和除盐水的用量。 备注：在机组正常运行过程中。如果出现水汽品质恶化 应视情况立即开启连排或定排。 ４．４异常处理原则 当水质异常时，首先应检查取样的代表性和化 验结果的准确性，并综合水质分析，确认无误后，迅 速查找原因、采取措施、消除缺陷。 水质异常处理措施 现象 危害 原因 处理措施 ５）、大大降低磷酸盐的加药量，降低运行成本。 ４氢氧化钠处理的实施 ４．１ ２００７年９月１１ Ｅｔ＃２锅炉停止加磷酸盐， 凝结水精处理 按ＤＩＪ厂ｒ８０５．４ 给水有硬度 可能引起 腐蚀、结垢 混床失效补充 锅炉给水处理 水水质超标给 中的三级 水系统被污染 处理执行 开始向锅炉内加入Ｏ．２％氢氧化钠溶液，为了确保试 验的顺利进行，氢氧化钠溶液加入量应坚持由少至 多的原则，逐步调节。调节加药泵的行程为８０％。加 氢氧化钠加入 加大氢氧化钠 炉水ｐＨ 低于下限 可能引起 酸性腐蚀 量不足给水受 加入量酸性水或有机 迅速 ，药泵的行程保持不变，通过调节加药泵的频率来控 制炉水的加药量。控制炉水的ｐＨ值在９．４左右。将 锅炉的连排开启１５％，同时每天进行一定次数的定 排。炉内水处理方式转换期间：炉水监督试验的数 物等污染 恢复炉水ｐＨ 氢氧化钠加入 加大锅炉排 炉水ｐＨ 可能引起 碱性腐蚀 量过多给水受 污，调整氢氧 碱性水或生水 化钠加入量， 等污染 迅速恢复炉水 ｐＨ 据里炉水中Ｐ０４３一含量在不同时间残余量不同，这 主要是由于炉管管壁上沉积有部分磷酸盐所致；在 超过上限 确保机组水汽质量的同时，更要严格监督炉水的 ＰＯ４３－和ｐＨ值，通过锅炉的连排和定排来降低炉水 中的Ｐ０４３一含量直至ＰＯ２一基本消失。随后在２００７ 年１０月份。对＃１炉改用氢氧化钠处理。 蒸汽含 和再热器及蒸汽 或汽水分离装 钠量超标 系统或汽轮 机积盐 可能引起过热器 汽包水位偏高 调整汽包水位 或锅炉 运行方式 置有问题 ４．２氢氧化钠处理指标的确定 根据ＤＬ／Ｔ８０５．３－－２００４，氢氧化钠处理时，炉水 ９６ ５、氢氧化钠处理前后的效果对比 炉水纯磷酸三钠处理时期，如在２００７年９月 １３日＃１机启动初期水质蒸汽品质（钠离子： ２．１—９．９ｕ Ｌ二氧化硅：９．５—９３ｕｇ／Ｌ），炉水水质（ｐＨ ｉ ８．８—９．１，Ｐ０４３－：１．８３—２．７８ｍｇ／Ｌ）。而炉水改用氢氧化 钠处理后，机组启动初期，比如在２００８年５月２６ 日＃ｌ机启动初期水质，蒸汽品质（钠离子： ２．０５—２．７４ｕｇ／Ｌ二氧化硅：５．１—１５．９ｕｇ／Ｌ），炉水水质 （ｐ Ｈ：９．３２—９．６０，磷酸根：０ｍｇ／Ｌ）。从启动初期水质可 以看出炉水改用氢氧化钠处理后，机组启动初期， ＃１机组的蒸汽的钠含量正常，炉水ｐＨ值正常。 ２００７年８月份＃２机纯磷酸三钠处理方法期间 正常运行水质： 凝结水水质 Ｐ Ｈ：９．０８－９．２３ 二氧化硅：７．６—１０．６ ｕｇ／Ｌ 氢电导率：０．４１—０．４９ ｕｓ／ｃｍ 给水水质 Ｐ Ｈ：９．２０－９．４５ 二氧化硅：７．３一ｌ ２．５ ｕｇ／Ｌ 氢电导率：０．３６—０．４７ ｕｓ／ｃｍ 炉水水质 Ｐ Ｈ：９．０８－９．２３ 二氧化硅：９４—１２６ ｕｇ／Ｌ 电导率：８．２—９．８ ｕｓ／ｃｍ 蒸汽品质 钠离子：２．９７—３．８９ｕ￣Ｌ 二氧化硅：７．２—１ １．６ ｕｇ／Ｌ 氢电导率：０．３７—０．４２ ｕｓ／ｃｍ ２００８年６月份＃２机氢氧化钠处理方法期间正 常运行水质： 凝结水水质 Ｐ Ｈ：９．０—９．２３ 二氧化硅：８．０—９．３ ｕｇ／Ｌ 氢电导率：０．２９—０．３０ ｕｓ／ｃｍ 给水水质 Ｐ Ｈ：９．２７－９．３８ 二氧化硅：８．７—１０．２ ｕｇ／Ｌ 氢电导率：０．２５—０．２６ ｕｓ／ｃｍ 炉水水质 Ｐ Ｈ：９．０８－９．２３ 二氧化硅：８３—１ １３ ｕｇ／Ｌ 电导率：６．２—７．１ ｕｓ／ｃｍ 蒸汽品质 钠离子：１．２４—３．２５ｕｇ／Ｌ 二氧化硅：６．３—１０．９ ｕｇ／Ｌ 氢电导率：０．２５—０．３０ ｕｓ／ｃｍ 前后对比可以看出，＃２机组正常运行期间，氢 氧化钠处理比磷酸盐处理的水汽品质优良。 该公司２００８年及２００９年锅炉累计蒸发量为 １８３４９９１３吨，锅炉的排污率比改用前降低了 ０．３７％，除盐水按每吨８元计算，仅除盐水一项两年 共节约的费用为：１８３４９９１３吨×０．３７％×８元／吨＝ ５４．３万元。 ６结论 蒲州发电分公司炉内水处理方式改变两年多 来，消除了磷酸盐“暂时消失”现象，机组水汽品质 大幅度提高，运行实际情况证明锅炉的排污周期大 大延长，降低了锅炉的排污率０．３７％，减少了水汽损 失，每年直接节约生产费用近百万元。由于机组水 汽品质大幅度提高，减少了用热设备的结垢、积盐 和垢下腐蚀，消除了机组运行的安全隐患。试验后 与试验前相比锅炉的加药量明显减少，采用分析纯 的氢氧化钠代替工业纯的磷酸三钠，因此减少了现 场运行人员配药的操作次数，劳动强度大大降低， 深受运行人员的欢迎。锅炉的排污率降低，补充水 量也随着减少，相应地水处理车间的再生废液的排 放量也相应地减少，这对防止环境污染具有非常重 要的社会意义。目前，已向该公司建议炉水增加氢 电导率表，并将根据实际运行情况制定符合公司的 炉水氢电导率控制指标。 国内外的实践及研究已证明，用氢氧化钠代替 磷酸三钠处理炉水水质将会在３００ＭＷ汽包炉（空 冷机组）大面积推广。 参考文献： ［１】李元培．火力发电厂水处理及水质控制［Ｍ】．北 京：中国电力出版社，２０００． ［２】周柏青．电厂化学【Ｍ】．北京：中国电力出版社， １９９５． 【３】中国电力出版社．火电厂汽水化学导则：汽包锅 炉炉水氢氧化钠处理［Ｍ】．北京：中国电力出版 社，２００５． ９７
