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承压设备材料延寿的水质处理技术

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承压设备材料延寿的水质处理技术

 

 

        自从锅炉出现伊始,水处理技术就为其延寿服务,冷却水处理也为

 

系统中的材料延寿服务。水垢是承压设备和热力系统的腐蚀损寿之源,

 

防垢水处理和防蚀水处理共担设备延寿重责。

 

     (1)锅炉的炉外水处理对材料延寿的作用

 

       ①防止结垢超温使受热面管子延寿的处理。对于采暖锅炉和工业锅

 

炉来说,为防止结水垢引起的受热面管子超温蠕胀变形,最主要的也是

 

最有效的措施就是离子交换软化。

 

       原水硬度超过3mmol/L,不做任何水处理,可使锅炉由于结垢在1

 

内大面积超温变形,以至于报废。北京东城区金鱼胡同某单位的0.5t/h

 

式锅炉,使用硬度3.75mmol/L的自来水为原水,运行不到2年,水垢厚

 

度达20mm,已无法使锅炉压力≥0.1MPa,只能报废。进行软化处理的

 

≥0.8MPa锅炉结垢速度<0.5mm/a,可连续运行5年以上。

 

        工业锅炉水冷壁管使用碳钢,如果结有35mm厚的水垢就会使管壁

 

温度超过碳钢的允许温度,垢厚>4mm可在半年内发生超温失效。在防

 

止结水垢超温方面,以采取化学除盐效果更好。采取34塔化学除盐系

 

统,可保证补充水硬度为零。发电锅炉由于有凝汽器,它可使冷却水有

 

溶入凝结水的机会,因此,必须对凝结水进行化学除盐处理。

 

         ②防止受热面管子腐蚀的延寿水处理。如前所述,锅炉水的电导率

 

对腐蚀有很大影响。因此,从防止腐蚀目的出发,采取“减法”处理。亦

 

即,通过水处理尽量削减水的电导率。压力达3.8MPa的锅炉,可由软化

 

改为化学除盐,能使锅炉水电导率由1500uS/cm以上降到300S/cm

 

下,使腐蚀大为缓解。10.8MPa锅炉必须使用化学除盐水作为锅炉补充

 

水,以防止腐蚀。电站锅炉的补充水要配置预脱盐装置,例如反渗透脱

 

盐,其后再布置化学除盐设备,并且设置凝结水精处理装置,以除去颗

 

粒物和盐分。

 

        电站锅炉对酸腐蚀极为敏感,这是由于其给水已达超纯水的程度,

 

不具有缓冲性。此时,要重视大气中酸性气体溶入补充水箱的问题。酸

 

性气体中无处不在的是二氧化碳,它可在纯净水中溶解达0.6mg/在火电

 

厂的上空,二氧化硫和氮氧化物的局部浓度高,它们的溶解度也高,溶

 

于水中的酸蚀影响也大,这是不可忽视的酸腐蚀因素。其防治对策就是

 

对除盐水箱和汽机房外的除盐水补充箱全都进行密封。

 

      (2)给水处理和锅炉水处理的材料延寿作用

 

        ①给水处理的防腐蚀材料延寿作用。给水处理偏重于防腐蚀作用,

 

主要表现在除氧和提高pH值两方面。

 

        给水的热力除氧和除氧器参数有关。3.8MPa工业锅炉配备的大气

 

式除氧器,能将给水含氧量降到15g/L,基本可使该参数锅炉免于氧腐

 

蚀。10.8MPa锅炉的除氧器压力为0.5MPa,在该饱和温度下,除氧水含

 

氧量≤7μg/L,也能防止锅炉氧腐蚀。如果允许投加联氨,则可使溶氧接

 

近于零。自1958年进行联氨除氧工业试验和1962年在10.8MPa锅炉上普

 

遍应用之后,对锅炉防止氧腐蚀延寿起了巨大作用。氧腐蚀还含有停用

 

时期的腐蚀,联氨在这方面也有突出的表现,在联氨含量为100mg/L

 

上、pH>9.时,有良好的停用防腐蚀作用。

 

       对给水进行氨处理提高pH值的工业试验完成于1962年,随即迅速得

 

到普及应用,几乎所有≥10.8MPa锅炉都进行了氨处理。联氨和氨是最佳

 

的防腐蚀延寿配合。

 

        采暖锅炉的非采暖期停用腐蚀对锅炉和采暖系统寿命减损巨大。在

 

对北京某单位上百台采暖锅炉损坏原因进行分析时,占首位的是结水垢

 

超温,其次就是停用腐蚀,有的锅炉经过两个采暖期后已无法再用。对

 

于热水锅炉及其系统提供的对策是尽量不要放掉热网水,并向热网水中

 

投加100g/亚硫酸钠,直到恢复供暖也无需排放热网水,而能继续使用该

 

热网水。对于电站锅炉来说,热力除氧器压力达0.8MPa,除氧能力更

 

强,再配合以联氨和氨处理,使给水含氧量基本为零,pH值保持

 

9.0~9.3,有良好的防腐蚀延寿效果。直流锅炉既可采取联氨和氨处理,

 

以磁性氧化铁表面膜防腐蚀延寿,也可采取氧化处理,利用表面形成水

 

合氧化铁而钝化防蚀,相比之下后者表面膜耐蚀性更好。试验表明使表

 

面膜建立的致钝氧量为50g/L上下,保持表面膜完整的维钝氧量为

 

30μg/L

 

        ②锅炉水处理的材料防腐蚀延寿作用。≤1.3MPa的采暖锅炉,尤其

 

是热水锅炉,在相当大的程度上是靠锅内水处理防垢防腐蚀。传统的锅

 

内水处理剂三钠一酸是配位良好的防垢防蚀锅内水处理剂,碳酸钠有

 

消除永久硬度成垢的作用,腐植酸钠兼有络合和水解化合的防垢作用,

 

有一定的防腐蚀能力,磷酸三钠和单宁以防腐蚀为主,单宁同时有降

 

垢、防腐蚀和脱氧作用。北京宣武区某水处理服务部30年来坚持锅内防

 

垢处理,使本区内采暖锅炉和部分工业锅炉基本无垢、无腐蚀、无损寿

 

现象。

 

        2.5MPa锅炉和3.8MPa锅炉通过锅内处理,防垢和辅助除氧,防垢

 

防腐蚀使锅炉得以延寿,所用药剂为磷酸三钠和亚硫酸钠,亚硫酸钠不

 

能用于更高参数的锅炉。

 

      10.8MPa锅炉主要采取磷酸三钠锅内处理,由铁水体系300℃的电位

 

pH图可知,在PH值为9.5~10.5范围内可形成稳定的磁性氧化铁表面膜。

 

磷酸根含量以3~6mg/L为宜。15.7MPa锅炉也可参照10.8MPa锅炉处

 

理,而对pH值和磷酸根略作调整,pH值为9.5~10.0,磷酸根为

 

2~5mg/L。在实际控制中,pH值维持上限值,允许上限有所超值;磷酸

 

根维持下限值,允许下限有所超值,但是不得为零。在此水工况下,应

 

确保给水硬度为零。

 

       18MPa锅炉采取低氢氧化钠和低磷酸钠处理,两者含量均<1mg/L

 

使锅炉水pH值为9.0~10.0,磷酸根为0.2~2mg/L。同样是pH值维持偏于

 

上限,为9.4~10.0;磷酸根偏于下限,为0.21mg/L。该参数锅炉切忌采

 

用协调磷酸盐处理,凡是采取协调磷酸盐处理者,无不出现酸腐蚀损寿

 

问题。对磷酸根的监控可采取流动注射分析的磷表,对于氢氧化钠的控

 

制可从投药和水质两方面着手。对于300MW机组所配的1000t/h锅炉,

 

投药量为50g/d分析纯氢氧化钠,令锅炉水酚酞碱度略大于1/2总碱度。

 

        自1992年对亚临界参数采取氢氧化钠-磷酸三钠的低含量处理以

 

来,用其制止了采取协调磷酸盐处理期的酸腐蚀,并且不会再因酸腐蚀

 

损寿。几十台亚临界参数锅炉采取这种水工况的实践表明,这是使电站

 

锅炉延寿的基本措施。

 

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