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承压设备材料延寿的水质处理技术
编辑:工业循环水处理网站     时间:2021-10-18     浏览次数:

 

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年内大面积超温变形,以至于报废。北京东城区金鱼胡同某单位的0.5t/h立式锅炉,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以下,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以上、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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