1、摘要 高温高压汽包锅炉在使用磷酸三钠炉内处理时会产生游离 NaOH，造成锅炉设备碱性腐蚀危害设备 安全稳定运行。采用磷酸三钠和磷酸氢二钠协调磷酸盐后，锅炉水汽品质得到了可靠的保证。锅炉不但实现了安全、稳定、 经济运行，而且节省了 锅炉汽水损失， 节约了热能提高了经济效益。关键词高温高压锅炉；汽水品质；磷酸协调盐；连续排污热电厂有 8 台 220t/h 和一台 410t/h 高温高压气包锅炉。锅炉的水汽品质合格率关系到热电厂安全、稳定、经济运行和直接影响化工装置的安全稳定运行。在气包炉的发电厂中一般对凝结水不进行处理，即使使用除盐水作为补给水，给水中也会含有少量的钙、镁盐类物质， 这些钙 、镁物
2、质进 入锅炉后，由于 锅炉蒸 发强度大，炉水急剧蒸发浓缩，使炉水中钙、 镁 离子量很大，容易形成水垢。为了防止锅炉内受热面水垢形成，需向炉内加磷酸 盐进行处理，使进入锅炉水中的钙、镁离子形成一种不粘附在锅炉受热面上的水渣，随着锅炉排污排除。热电厂 9 台高温高压气包锅炉，以前一直采用向炉内加磷酸三钠进行炉水处 理，在 锅炉水中维持一定量的磷酸根，由于炉水处在沸腾的条件下，而且它的碱性较强（锅炉水的 PH 在 911 的范围内），因此炉水中的 钙离子与磷酸根发生下列反应：10Ca2+ + 6PO43- +2OH- Ca10（OH）2（PO4）6生成的碱式磷酸钙是一种松软的水渣，随锅炉排污排除。采
3、用向炉内加磷酸三钠进行炉水处理，虽然能够防止钙、镁离子在锅炉内受热面生成水垢。但磷酸三钠在炉水中水解生成的游离 NaOH，而游离 NaOH 是碱性腐 蚀的主要根源，随着炉水的磷酸根和 PH 上升而升高。炉水中产生游离 NaOH 量也越大，给锅炉等设备造成碱性腐蚀严重危害也越大。Na3PO4H 2O Na2HPO4NaOH为了防止锅炉碱性腐蚀，关键是确保锅炉运行中炉水的磷酸根 PH电导率在合格范围内，但在实际运行中这三者关系要控制在合格范围内往往很难达到要求（磷酸根控制标准 210mg/L、PH 控制标准 910）。为了炉水的合格率，只有开大锅炉连续排污（简称连排），来维持炉水的水汽品质。 这种
4、运行方式汽水损失和锅炉热损失都较大，而且炉水品质也不稳定。为了确保我厂 9 台高温高压汽包锅炉的安全经济运行，我们在去年 10 月份在1 锅炉做了向炉内加磷酸三钠溶液，改为加磷酸三钠和磷酸氢二钠混合协调盐处理试验。采用协调磷酸盐处理水质控制主要为控制炉水酚酞碱度，磷酸三钠和磷酸氢二钠配比，可以通过炉水酚酞碱度和炉水磷酸根之比来确定磷酸三钠和磷酸氢二钠的配比量，以及摩尔比值。以酚酞为指示剂测得1 炉水酚酞碱度，对于协调磷酸盐水溶液，酚酞碱度（以 NaOH 表示）与磷酸根之间应有以下关系：酚酞碱度 NaOH 40 磷酸根 PO43- 95= = =0.420.42所以当维持 锅炉水的酚 酞碱度(以
5、 NaOH 毫克/升表示)和锅炉水磷酸根( 毫克/升)的比值等于或小于 0.42,锅炉水中就没有游离 NaOH,就是协调磷酸盐处理的工况。PG40 （PO43-）药品 分子量 Na3 PO 43 摩尔比Na3PO4.12H2O 380 3Na2HPO4.12H2O 358 2除盐水 至锅炉汽包1 32 4-图 1- 磷酸盐溶解输送系统图1 磷酸盐溶解槽2 磷酸盐输送泵3 磷酸盐计量箱4 磷酸盐计量泵（输送至锅炉汽包）1、 用 50Kg 磷酸三钠和 50Kg 磷酸氢二钠，倒入磷酸盐溶解槽加除盐水至 1M3，经充分搅拌溶解后，启动磷酸盐输送泵将协调磷酸盐输送至磷酸盐计量箱满液位。根据#1 炉炉水工
6、况调整磷酸盐计量泵冲程（炉水 PO43-含量低调大计量泵冲程，炉水 PO43-含量高调小计量泵冲程），启动磷酸盐输送泵向锅炉汽包内加入协调磷酸盐。磷酸盐混合液中 Na3PO4.12H2O 与 Na2HPO4.12H2O 的重量比 x:1,则混合液中 Na+/PO43-摩尔比（R）计算如下：50Kg 磷酸三钠和 50Kg 磷酸氢二钠配比，其 Na+/PO43-摩尔比（R）为：2.5 磷酸三钠和和磷酸氢二钠以 1：1 配比，炉水酚酞碱度与炉水磷酸根比值在 0.144 左右，虽然炉水中不会产生游离 NaOH。炉设备不会发生碱腐蚀，而且运行中#1 炉连续排污开度在 3.0t/H 以下，但炉水 PH 很
7、低。即使将水 PO43升至上限，炉水 PH 也在 9.0以下，这样造成炉水磷酸盐无法与炉水中的钙、镁离子生成碱式磷酸钙。使锅炉受热面生成水垢，给安全生产带来严重影响。炉水酚酞碱度与炉水磷酸根比值在 0.144，虽然小于协调磷酸盐 0.42 比值，但在#1 运行调试中炉水 PH 和 PO43-无法协调，从而磷酸三钠和和磷酸氢二钠以 1：1 配比不合适（见图二、图三）。2、用 50Kg 磷酸三钠和 25Kg 磷酸氢二钠，倒入磷酸盐溶解槽加除盐水至 1M3，经充分搅拌溶解后，启动磷酸盐输送泵将协调磷酸盐输送至磷酸盐计量箱满液位。根据#1 炉炉水工况调整磷酸盐计量泵冲程，启动磷酸盐输送泵向锅炉汽包内加
8、入协调磷酸盐。50Kg 磷酸三钠和 50Kg 磷酸氢二钠配比，其 Na+/PO43-摩尔比（R）为：2.65 磷酸三钠和和磷酸氢二钠以 2：1 配比，炉水酚酞碱度与炉水磷酸根比值在 0.256 左右。#1 炉连续排污开度在 3.0t/h 左右，炉水的 PH 随着炉水 PO43升而有所上升，但炉水 PH 也在 9.0 以下。比炉水酚酞碱度与炉水磷酸根比值在 0.144 时，炉水磷酸根与 PH 协调性要好一些。在#1 运行调试中炉水 PH 和 PO43-仍然无法协调处理，因而磷酸三钠和和磷酸氢二钠以 2：1 配比也不合适运行工况。3、用 50Kg 磷酸三钠和 12.5Kg 磷酸氢二钠，倒入磷酸盐溶
9、解槽加除盐水至 1M3，经充分搅拌溶解后，启动磷酸盐输送泵将协调磷酸盐输送至磷酸盐计量箱满液位。根据#1 炉炉水工况调整磷酸盐计量泵冲程，启动磷酸盐输送泵向锅炉汽包内加入协调磷酸盐。50Kg 磷酸三钠和 12.5Kg 磷酸氢二钠配比，其 Na+/PO43-摩尔比（R）为：2.79 磷酸三钠和和磷酸氢二钠以 4：1 配比，炉水酚酞碱度与炉水磷酸根比值在 0.408 左右。#1 炉连续排污开度在 3.0t/h 左右，炉水的 PH 随着炉水 PO43升高而同步协调上升，炉水磷酸根在最低值 2.0mg/L 时,炉水 PH 也在 9.0 以（炉水 PH 合格范围在 910内），炉水磷酸根在最高值 10.
10、0mg/L 时炉水 PH 也在 10.0 以下。经过对1 炉水协调磷酸盐处理试验，磷酸三钠和和磷酸氢二钠以 4：1 配比，符合炉水磷酸根与 PH 协调关系。图2锅炉水的酚酞碱度( 以 NaOH 毫克/升表示)和锅炉水磷酸根( 毫克/ 升)的比值等于或小于 0.42（比值接近 0.42）,锅炉水中就不会游离 NaOH,锅炉的水汽品质就能在合格范围内，炉水的质量就有保障。这样炉水能起到协调 磷酸盐处 理的工况。从而确保了 锅炉安全、稳定、经济运行。PG40（PO43-）式中：P G以酚酞为指示剂测得的炉水碱度（毫摩尔升）PO43-炉水磷酸根（毫克升）表 3 炉水酚酞碱度与炉水根比值2.0 mg/L
11、 4.0 mg/L 6.0 mg/L 8.0 mg/L 10.0 mg/L酚磷酞酸PO43-碱 度mmol/L mmol/L mmol/L mmol/L mmol/L0.144 0.007 0.018 0.022 0.030 0.0360.256 0.020 0.032 0.041 0.055 0.0640.408 0.033 0.052 0.066 0.082 0.102碱根度之与比0.50 0.055 0.069 0.085 0.099 0.110从图 2 和表 1 磷酸三钠、磷酸氢二钠不同比例与炉水酚酞碱度与炉水根比值图表中可以看出当炉水酚酞碱度与炉水磷根比值在 0.144 时,随着炉水
12、磷酸根升高, 炉水 PH 有所上升。当炉水磷酸根升至 8.0mg/L时,炉水 PH值不升反而下降,这是由于随着炉水磷酸根含量增高,炉水内磷酸氢二钠浓度也随之增高。即炉水中 H+浓度增大，造成炉水 PH下降。从图 3 中看出炉水酚酞碱度与炉水磷根比值在 0.144 时，炉水PH 都在 9 以下(即炉水 PH 不合格)。炉水磷酸根升至 6mg/L时炉水 PH 最大为 7.85。当炉水处于低磷酸根时(磷酸根小于 4mg/L),和炉水磷酸根处于上升上限时(磷酸根大于 10mg/L)炉水 PH 在 7.2 左右。炉水逞酸性趋势。这样炉水磷酸根与钙离子不但不能生成碱式磷酸钙水渣，随锅炉排污排除。而且还会造
13、成锅炉水汽系统设备酸性腐蚀，严重危害锅炉等设备的安全运行，从而酚酞碱度与炉水磷根比值在 0.144 不可取。从图 2 和图 3 中看出，当炉水酚酞碱度与炉水磷根比值在 0.256 时,随着炉水磷酸根升高,炉水 PH 虽然随着炉水磷酸根升高而上升。但炉水磷酸根在 10mg/L 以下 PH 仍小于 9，这样炉水磷酸根与钙离子还是不能生成碱式磷酸钙水渣，随锅炉排污排除。从而酚酞碱度与炉水磷根比值在 0.256 也不可取。图-3-炉水酚酞碱度与磷酸根不同比值炉水磷酸根与 PH 的关系酚酞碱度与磷酸根比值磷酸根2mg/L PH磷酸根4mg/L PH磷酸根6mg/L PH磷酸根8mg/L PH磷酸根10m
14、g/L PH磷酸根12mg/L PH0.144 7.21 7.33 7.85 7.73 7.22 7.080.256 7.50 7.86 8.12 8.55 9.06 9.220.408 9.21 9.38 9.51 9.60 9.79 10.030.500 9.85 10.04 10.52 11.23 11.54 11.98当炉水酚酞碱度与炉水磷根比值在 0.408 时,随着炉水磷酸根升高,炉水 PH 随着炉水磷酸根升高而相应上升。不论炉水磷酸在下限 2mg/L,还是炉水磷酸在上限 10mg/L,炉水 PH 始终保持在 9-10 合格范围。当炉水磷酸根超过 10mg/L时，炉水 PH 超过
15、10（超出标准范围）。炉水酚酞碱度与炉水磷根比值在 0.408 时，只要炉水磷酸根控制在 2mg/L-10mg/L 范围之内，炉水的磷酸根和 PH 具有很好的协调性。当炉水进行磷酸盐协调处理时，炉水磷酸根与钙离子稳定的协调性生成碱式磷酸钙水渣，随锅炉排污排除。使 锅 炉水汽品质得到可靠的保证，使锅炉能保持安全稳定运行。当炉水酚酞碱度与炉水磷根比值在 0.50 时,炉水磷酸根只有维持在 2mg/L时炉水 PH 才能免强在合格范围内，随着炉水磷酸根大于 2mg/L时，炉水 PH 便超出合格 标准范围。随着炉水磷酸根升高，炉水 PH 迅速上升，使炉水 PH 严 重超标造成炉水碱性腐 蚀，危害锅炉设备安全运行。炉水酚 酞碱度与炉水磷根比值在 0.50 时，不但不能进行磷酸盐协调处理，而且造成水汽品质严重超标。4、锅炉连续排污是锅炉运行的一个重要经济指标，锅炉连续排污流量大小不但直接影响炉水品质，而且还关系到锅炉安全生产的经济效益（即全厂发电成本）。炉水酚酞碱度与炉水磷根比值在 0.144 时炉水的电导率大, 为了降低炉水电导率锅炉连续排污需调整至 5t/h。炉水酚酞碱度与炉水磷根比值在 0.256 时,炉水只能在磷酸根上限 10mg/L时,将锅炉连续排污调整至 4t/h 左右,在炉水磷酸根 2mg/L-8mg/L 范围内锅炉连续排污仍需调整到 5t/h。
