高压锅炉锅水pH值调整方案的优化

唐玉平

摘 要：火力发电厂蒸汽锅炉在运行过程中，因其内部水汽环境的特殊性，使锅炉容易遭受腐蚀与结垢的威胁。而调整好锅水的pH值，对防止锅炉的腐蚀和结垢起到至关重要的作用。适时对原有调整方案进行优化，使锅水的pH值始终保持在标准值范围内，确保热力设备安全、稳定、高效运行，是生产实际中必须解决的问题。本文通过实际案例，对锅水pH值调整方案的优化进行了详细论述。

关键词：锅水；pH值；调整；优化

中图分类号：TK227 文献标识码：A

一、前言

本钢集团北营公司发电厂现有中、高压蒸汽锅炉16台，全部采用锅炉外除盐与锅内加药相结合的水处理方式，锅水选用磷酸三钠处理，采用连续加药方式。其中生产三区的4台130t高压蒸汽锅炉在运行过程中发现锅水的pH值时常有下降到标准值以下的现象，并且运用原有加药调整方案无法使其有效回升到标准值范围内。于是决定对原有的加药调整方案进行优化。

二、锅水pH值过低会产生的不利影响

1 增强水对锅炉钢材的腐蚀。在正常运行条件下，锅炉内金属表面上常覆盖一层Fe3O4膜。这是金属表面在高温锅炉水中形成的，这种膜是致密的，具有良好的保护性能，使锅炉不易遭受腐蚀。但是，当锅水的pH值小于8时，此保护膜会被溶解而遭受破坏，使锅炉内金属表面失去保护而易遭受腐蚀。

2 易形成二次水垢。当锅水的pH值较低时，Mg2+易与PO43-反应生成磷酸镁，磷酸镁Mg3（PO4）2易粘在受热面上形成二次水垢。

3 加入锅炉内的磷酸三钠药剂的阻垢防垢作用不能正常发挥。

三、对问题进行分析

第三生产作业区高压蒸汽锅炉运行参数为：额定蒸发量130t/h ；额定蒸汽压力9.8MPa ；额定蒸汽温度510℃ ；汽包工作压力11.27MPa 。锅炉补给水采用二级除盐水。原有锅水pH值调整方案为，向锅炉补给水中加入液氨，使其pH值达到9～9.5之间，向锅炉水中加入磷酸三钠药剂，调整锅水的pH值在9～10.5之间， PO43-含量在2mg/L～10mg/L之间。但是，锅炉在运行一段时间后发现，在补给水中加入液氨及锅水中加入磷酸三钠药剂量没变的情况下，锅水的pH值会偶尔直线下降到8以下。此时排查了整个水处理系统各段水质情况，发现混合离子交换器出水、除盐水、锅炉给水的pH均正常，唯有锅水的pH值偏低，而且蒸汽的pH值与锅炉补给水的pH值基本相当。据此判断问题出在锅水中，一定是锅水中产生了酸性物消耗了锅水的碱度，使锅水pH大幅降低。进一步推断出可能性原因有以下几种：

1 该企业生产水源采用的是河水，而河水中有机物含量高。

2 其水处理除盐系统采用的是反渗透加混床的运行方式，整套系统对有机物的去除能力不强，漏过的有机物会随给水进入锅炉中。

3 在对锅炉补给水和锅水中的氯离子和二氧化硅含量测定结果进行比对时发现，锅水中氯离子的浓缩倍数比二氧化硅的浓缩倍数大很多倍，这说明在补给水中有未被检出的氯成份存在，它很可能以含氯有机物的形式存在于补给水中，因而无法用常规方法检测出来。

四、优化方案的制定

起初采用了加大磷酸三钠加入量的方法，使锅水PO43-含量达到8mg/L～11mg/L之间。这样虽然小幅提升了锅水的pH值，但是提升速度缓慢，提升幅度不够。考虑到锅水中PO43-含量过高会产生许多不良后果，而且磷酸三钠调节pH值的能力有限，所以不宜继续提高其加入量。在这种情况下，应该考虑加入一种辅助药剂来帮助提高锅水的pH值。经过筛选我们决定采用40%的氢氧化钠溶液。经过反复的现场调整试验并不断完善，最终形成如下锅水pH值调整方案：

1 当加药罐（容积为2m3）内剩余的药液用尽后，向加药罐内注入除盐水至8/10处，然后向加药罐内加入25kg磷酸三钠和10L液碱（40%氢氧化钠溶液），开动搅拌泵搅拌至磷酸三钠全部溶解为止，关闭搅拌泵开启加药泵连续向锅炉水中加药，调整加药泵流量，使锅水的pH值在9～10.5之间，PO43-含量在2mg/L～10mg/L之间，电导率≤150?S/cm ，SiO2含量≤2mg/L。并使锅水pH值（25℃时）和PO43-测定值的交点落在图1实线图块中。中途若有pH值降到9以下的情况时，再向加药罐内补加液碱，每次加1000mL～2000mL直到锅水的pH值回升至9以上为止。同时，密切关注蒸汽指标变化情况。务必保证蒸汽指标合格，若蒸汽指标偏高，则采用加大锅炉排污量和调低加药泵流量等措施使其降到合格范围内。

2 适当提高锅炉补给水中液氨的加入量，调整补给水的pH值在标准值9～9.5的上线范围内，即pH值保持在9.5左右。

3 在保证除氧效果的前提下，尽量减少锅炉补给水中除氧剂二甲基酮肟的加入量，因为过量的二甲基酮肟进入锅炉中会分解产生酸性物。

结语

完善的优化方案实施后，锅水的pH值等各项指标完全恢复正常。表1是锅水指标的日常运行监控数据

优化方案从2012年5月份在本钢北营发电厂生产三区实施以来，锅水的pH值再未出现过大幅降低现象，偶尔有略低于9的情况，经补加液碱（40%的氢氧化钠溶液）调整后很快回升到9以上。R值（Na/PO4摩尔比）完全控制在2.2～2.8范围内，锅水各项指标完全达标，蒸汽品质优良。保证了发电主体设备安全、稳定、高效运行。

参考文献

[1]孙惠雯.锅炉锅水总碱度和pH值的同时控制[J].内蒙古质量技术监督，2003.

[2]许兴炜.锅内加药进行锅水处理[J].中国特种设备安全，2008.

[3]王毓.工业锅炉锅内水质处理方法的现状和发展[J].锅炉制造，2008.