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工业锅炉水处理技术

文章出处:发表时间:2018-1-28【

      在锅炉水处理过程中,锅炉设 备和管线易发生的主要问题是:腐蚀、结垢/沉积物、锅水夹带问题。为了保 持这些主要问题在控制状态下,实施综 合的处理方案是必要的。

     锅炉给 水中的杂质可以分为三种类型:溶解固体;溶解气体;悬浮物质。对于中压锅炉,目前的 给水预处理已经可以将盐类物质处理在很低的水平,电导率一般都会小于5u/cm2(高压锅炉小于0.2),硬度为0,因此结 垢问题不会在给水管线和设备上发生,但进入锅炉后,由于锅炉的蒸发浓缩,会产生 硅及腐蚀产物的沉积问题。然而,由于给 水中的溶解气体(O2和CO2)和回水中的腐蚀产物(Fe或Cu),会导致 给水系统的腐蚀问题,进而影 响锅炉设备的腐蚀控制,
许多腐 蚀问题发生在锅炉的热交换区域-蒸发器、水冷壁、隔板、排污阀和过热器。其它常 见问题的区域包括:除氧器、给水预热器和省煤器。控制给 水系统腐蚀的关键是:稳定调节给水pH值,清除给水中的溶解O2。

为了防 止给水系统的腐蚀,国标要求给水的pH值应控制8.8-9.2范围内。
但常规 氨水调节有其负面效应:
1.相同温度下,CO2的分配系统比NH3的大得多,即汽相中CO2的浓度较高,所以蒸汽冷凝时,水相中的NH3/CO2比值比气相中的大;而当蒸发时,气相中的NH3/CO2比值比水相中的小。因此,给水进行氨调整时,热力系 统中有些部位可能出现氨量过剩,有些部 位可能出现氨量不足,从而影 响氨的处理效果。导致不同部位产生pH差异。
2.给水pH值超过9.2,也就意味着水、汽系统中氨的量较多,在氨的富集区,容易引 起铜合金材料的腐蚀,因为这时NH3将与Cu形成可 溶性的铜氨络离子Cu(NH3)42+,即发生 铜合金的氨腐蚀。
3.氨水有很难闻的气味,使用不方便,操作环境比较恶劣,会对操作人员的造成危害。操作存在

锅炉的 蒸发会导致杂质浓缩。锅炉中 的垢在热交换表面的沉积,或悬浮 物质沉积在金属表面上,变硬、变粘。锅炉中 的高温会分解一些矿物质,引起其 它物质溶解度降低。
水中的 杂质和沉积物会导致结垢和沉积物,如:二氧化硅、悬浮物,或溶解的铁、油和其它工艺污染物。
溶解的 钙和镁的重碳酸根受热会分解释放出二氧化碳,并形成 不溶性的碳酸盐。
二氧化 硅通常在水中不会大量出现,但在某 种条件下会形成硬垢。尤其是 在原水处理不彻底的情况下,胶体硅 进入化学水系统,且不能 被离子交换工艺去除,必然进入锅炉系统,必然增 大硅垢形成的趋势,从而降低蒸汽的品质。
硅酸化 合物在水中的溶解度很小,其中溶 解性的硅酸称为活性硅(或溶硅),而大部 分却在水中进行聚合而成为双分子或三分子聚合物,最后成 为完全不溶解的多分子聚合物,即称为胶体硅。它们在 水中处于动平衡状态,并随pH值而变化,当pH值高时,较多转变为可溶性硅。因此控制炉水的pH>9.5相当关键。硅酸化 合物存在于水和蒸汽中的危害很大,一旦进入锅炉后,胶体硅随着压力及pH值升高而转化为溶硅,从而使 炉水中的含硅量不断增加,有时即 使加大排污量也难以改变炉水含硅量,同时,硅酸在 高温的蒸汽中有较大的溶解度,并随压力、温度的 升高而溶解度不断增大,因此,进入锅 炉的硅酸在炉内的沉积虽然不多,却大部分被蒸汽带走,硅酸随 着蒸汽的做功过程,温度、压力的降低,而溶解度降低,因此就 沉在汽轮机的叶片或喷嘴中形成质硬的硅酸盐垢,严重时,可使气 压机效率大幅度下降,阻塞通道,限制出力,影响气 压机的生产安全,为此,必须控 制给水的含硅量,并使用 化学品防止炉水的夹带。
回用凝 结水的腐蚀产生的铁和铜也能引起系统潜在的腐蚀和沉积物。
锅炉给 水中含有铜和铁时,会在金 属受热面上形成铜垢或铁垢,由于金属表面与铜垢、铁垢沉 积物之间的电位差异,从而引 起了金属的局部腐蚀,这种腐蚀一般是坑蚀,容易造 成金属空孔或爆裂,导致设备、管线和阀门的泄漏,所以危害性很大,因此,严格控 制给水中铜和铁的含量,是防止 锅炉腐蚀的必要措施。给水中的铜与铁,一般来源于凝结水、补给水 以及生产回水系统,因此必 须通过添加缓蚀剂或机械过滤器等防止以上水系统的腐蚀。
油和其 它工艺污染物会形成沉积物,并会促 进其它杂质的沉积,导致夹带现象。
结垢和 沉积物会在锅炉表面,特别是 炉管上形成一层绝缘层,这会阻 止炉管与炉水循环水的热交换。这种过 热最终导致炉管故障。这层绝 缘层也会导致更高的能量消耗。锅炉沉 积物也会部分或全部阻塞炉管,随之导 致炉管过热或爆管故障。沉积物 最终导致不定期的停车、增加清洗费用。
腐蚀最终导致设备、管线和 阀门和金属损伤,造成这些部位的泄漏,锅炉金 属由于与水汽直接接触,再经过低温加热器、除氧器、高温加热器、锅炉、凝汽器等,这个过 程为铁的腐蚀提供了足够的停留时间,例如,铁或磁 性四氧化三铁转换为氧化铁,导致腐蚀。
因此,需要采 用有效的炉内处理技术,并结合凝结对结垢 和腐蚀进行综合控制,才能真 正处理好锅炉系统的此类问题。
目前的 中压锅炉水系统采用处理,受自身性质的影响,有明显的处理缺点:
1、PO43-对水垢 的抑制没有低剂量(阈值)效应,故对水 垢没有抑制效果,只能生成Ca10(OH)2(PO4)6水渣,且是按 化学计量形成的,排污量大,否则炉 内难免有磷酸盐的过饱和沉积,增加夹带的趋势; 
2、PO43-本身是成垢基团,在高温 高压下无法对锅炉提供有效的钝化防护,因化合 的磷酸铁盐是其与腐蚀性离子Fe3+形成的;
3、PO43-对锅水的pH有限,且在锅 炉负荷发生变化时易出现磷酸盐的“暂时消失”,导致磷酸钠加入过量;
4、生成的盐类,易因夹 带进入蒸汽系统中,导致蒸 汽系统汽轮机的结垢和管线的腐蚀。表现为蒸汽系统中Na+、SiO2等含量偏高。
5、对给水带入的Fe和SiO2没有分散效果,易导致局部沉积,产生
6、磷酸盐 垢曾在一些锅炉系统的汽轮机叶片和透平上反映的比较突出,表明蒸 汽中有磷酸盐垢夹带进入汽轮机系统。日积月累,对汽轮机长期安全、稳定运 行造成严重后果。

与锅炉 操作相关的另一个重要问题是锅水夹带,即锅水 杂质成份进入蒸汽,影响蒸汽的品质。夹带的 起因可能是物理的或化学的。
物理原因包括:锅炉操作(突然负荷改变、水量增加等)、泄漏/破裂和 不充分或较差的蒸汽分离设备。化学原 因包括更高的锅水固体或硅含量或给水中的油、有机物 质或冷却水中的污染物。夹带的有害影响包括:
1、杂质导 致汽水分离设备腐蚀。
2、过热器 出现沉积及可能的故障。
3、涡轮叶片出现沉积,及随之 而来的效率和能力下降。
4、蒸汽中 的水可能导致温度急增、蒸汽系 统设备的腐蚀或侵蚀。
5、与蒸汽 接触产生的人为污染。
如果夹 带本质上是化学因素引起,有时可 使用防沫剂加以控制。然而,没有方 法能替代正确的锅炉操作、控制和 每一个锅炉停车期间的汽包内部检查。

 

 

 

 增加凝 结水返回量意味着增加热效率,增加锅炉的浓缩倍数,使用更少的化学品,同时也 意味着更好的处理效果,更长的设备寿命。
凝结水 是由蒸汽做功之后凝结而成的,水质应该是非常纯的,但若凝 结水管线未受到保护,会产生一系列问题。蒸汽在低pH运行导致的腐蚀、给水加 氨导致的氨蚀或锅水的夹带引入的钠、硅等易 在蒸汽管线和汽轮机上沉积,产生电 位腐蚀生成金属腐蚀产物。污染后的锅炉给水,铜、铁的颗 粒会返回到锅炉,产生电位腐蚀。使凝结水受到污染,包括:
(1) 蒸汽系 统的凝汽器渗漏。通常在 凝汽器的管子与管板结合的地方,出现了不严密处,使得冷 却水渗漏到凝结水中;或是由 于系统的腐蚀而出现裂纹、穿孔、损坏等 造成凝汽器的泄漏,使凝结水受到污染。
(2) 金属腐蚀产物的污染。凝结水 系统的设备和由于某种原因被腐蚀,金属腐 蚀产物进入凝结水中,其中主 要是铁和铜的腐蚀产物的污染。
(3) 热用户 返回水的杂质污染。热用户 返回的凝结水中,往往含有许多杂质,随着不 同的应用场合与生产工艺,杂质的 成分与污染的途径也不同,有时也 有未经处理的原水、油类等 漏入蒸汽的凝结水中。


 

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