第八章锅内水处理及水汽监督

学习内容第一章相关知识第二章化学基础知识第三章水质分析第四章水系统概况第五章原水预处理第六章水的预脱盐第七章锅炉补给水处理第八章锅内水处理及水汽监督第九章凝结水精处理第十章循环水处理第十一章废污水处理第十二章制氢站第八章锅内水处理及水汽监督锅内水处理就是向汽包锅炉水中加入化学药品，使随给水进入锅炉水的结垢物质生成水渣，随锅炉排污排除，达到防止锅炉结垢的目的。水汽品质监督就是按照标准对机组的各种水汽品质进行监督，达到减少锅炉结垢和汽轮机积盐和腐蚀的目的。第一节磷酸盐防垢处理一、锅内加药目的实践表明，进入锅炉的给水总是或多或少携带有杂质，经过一段时间蒸发以后，水中钙镁盐类的离子浓度乘积超过了溶度积，这些盐类从溶液中析出并附着在受热面上形成水垢。为了防止汽包锅炉中产生水垢，除保证给水水质外，通常还需在锅炉水中投加某些药品，使随给水进入锅内的钙镁离子在锅内不生成水垢，而形成水渣，随锅炉排污排除。在发电厂最宜用作锅内加药处理的药品是磷酸盐，一般采用Na3PO4·12H2O，也称炉内磷酸盐处理。二、磷酸盐处理原理该方法是通过加磷酸盐溶液的办法，使锅炉水中经常维持一定量的磷酸盐，由于锅炉水处于沸腾状态，且其碱性较强（pH=9～10），故锅炉水中钙离子与磷酸根会发生如下反应:10Ca2++6PO43－+2OH－→Ca10(OH)2(PO4)6碱式磷酸钙是一种松软水渣，悬浮于水上部，易随锅炉排污排除，且不易黏附在锅内转变成水垢。碱式磷酸钙是一种很难溶的化合物,所以当锅炉水中保持一定量的过剩PO43-时，可以使锅炉水中的Ca2+浓度非常小，以至在锅炉水中Ca2+的浓度与硅酸根或硫酸根浓度乘积不会达到CaSiO3或CaSO4的溶度积，这样锅内就不会有钙垢形成。三、炉加药注意事项锅炉磷酸盐处理是向炉水中添加不挥发性的磷酸盐，会使炉水含盐量增加，为保证处理效果，又不影响蒸汽品质，须注意以下几个问题：1.给水残余硬度小于1.0μmol/L，以免在锅炉水中生成水渣太多，增加锅炉排污，影响蒸汽品质；2.应使炉水维持规定的过剩PO43-量，加药要均匀，速度不可太快，以免炉水中含盐量剧增，影响蒸汽品质；3.及时排除生成水渣，以免炉水中集聚很多水渣，影响蒸汽品质或堵塞管道；4.药品应比较纯净，以免杂质进入，引起锅炉腐蚀和蒸汽劣化。第二节协调pH－磷酸盐处理一、协调pH－磷酸盐处理是一种既严格又合理的锅内水质调节方法，它不仅能防止钙垢的产生，而且能防止炉管的腐蚀。实施这种处理时，锅炉水水质调节的要点是使锅炉水中磷酸盐和pH值相应的控制在一个特定的范围内，因此也叫炉水磷酸盐－pH控制。二、原理：协调pH－磷酸盐处理就是除向汽包添加Na3PO4·12H2O外，还添加其它适当的药品，使炉水中既有足够高的pH值和维持一定的PO43-浓度，又不含有游离NaOH。当锅炉水含有游离NaOH时，可向锅炉水中添加磷酸氢盐消除，反应如下：Na2HPO4+NaOH→Na3PO4+H2O只要加入的Na2HPO4量足够，使得锅炉水中的NaOH都成为Na3PO4的一级水解产物，就消除了锅炉水中的游离NaOH。当锅炉水中有酸性物质时，炉水的pH值会降低，可向锅炉水中加入NaOH，消除水中的酸性物质，维持锅炉水的pH＞9，既有一定磷酸根防止发生钙垢，又可达到防止碱性腐蚀和酸性腐蚀的目的。三、协调pH—磷酸盐处理只适用于以下两个条件的锅炉：1、此锅炉用除盐水或蒸馏水做补给水；2、与此锅炉配套的汽轮机的凝汽器较严密，不会经常发生泄漏。第三节给水加药处理锅炉的给水包括汽轮机凝结水、加热器疏水等，给水系统的设备管道基本上采用碳钢和铜合金，给水的溶解氧和游离二氧化碳会对碳钢和铜合金产生腐蚀。目前应用最广泛的是给水加入氨和联氨处理，以消除溶解氧和游离二氧化碳，来防止腐蚀。一、给水加药处理原理1.加氨原理（1）氨溶于水呈碱性，其反应式为：NH3+H2O→NH4OH（2）给水pH值低是因为它含有二氧化碳的关系，加氨就相当用氨水的碱性中和碳酸的酸性，因碳酸是二元酸，它和氨水的中和反应有两步：第一步：NH4OH+H2CO3→NH4HCO3+H2O；计算表明若加入氨量恰好比H2CO3中和水至NH4HCO3水的pH值约为7.9。第二步：NH4HCO3+NH4OH→（NH4）2CO3+H2O中和至（NH4）2CO3时水的pH值约为9.2因为加热器为铜管，加氨的目的就是将给水pH值约调在8.8～9.2之间。2.加联氨原理（1）联氨是一种强还原剂，在碱性水溶液中，它可将水中的溶解氧还原，其反应式如下：N2H4+O2→N2+2H2O（2）N2H4还可以防止炉内集结铁垢和铜垢，在水温高于200摄氏度，其反应式如下：6Fe2O3+N2H4→4Fe3O4+N2+2H2O2Fe3O4+N2H4→N2+6Fe（OH）22Cu2O+N2H4→4Cu+N2+2H2O2CuO+N2H4→2Cu+N2+2H2O3.给水系统加药量控制（1）凝结水精处理混床出口母管pH值控制在8.8～9.2之间为宜，通过调整加氨量来实现；（2）给水根据pH值控制在9.0～9.5之间来调整氨加入量，氨加入量不能太大，防止在某些部位发生氨蚀；（3）确定N2H4加入量时考虑以下三方面：（a）考虑除去水中溶解氧的所需量；（b）考虑给水中铁、铜氧化物反应所需量；（c）考虑为了保证反应完全以及防止出现偶然泄漏氧的所需量。一般以经验控制省煤器入口给水N2H4量来控制加N2H4量。4.给水加药操作注意事项（1）进行给水加氨处理时，应保证汽水系统中含氧量非常低，加氨量也不宜过多，否则易在凝汽器空冷区发生铜腐蚀。（2）取得良好除氧效果，联氨处理合理条件是水温在150℃以上；pH值在8.7～11之间；有一定联氨过剩量；最好能加催化剂。（3）联氨有毒，易挥发燃烧，所以在保存，运输时要特别注意。第四节发电机内冷水处理发电机冷却水作为高电场中工作的冷却介质，对水质的要求是十分严格的，除清洁、透明、无机械杂质外，必须有足够的绝缘性，不结垢，并对铜导线和内冷水系统无侵蚀性。一、内冷水水质根电力行业标准DL/T801－2002中对发电机冷却水质量标准有如下规定：表1－3－1发电机冷却水质量标准pH（25℃）电导率μs/cm（25℃）硬度μmol/L含铜量μg/L7.0～9.0≤2.0＜2.0≤40二、目前内冷水处理方法1.加铜缓蚀剂向冷却水中加入一定量的铜缓蚀剂，如MBT、BTA、TT等，其作用是铜缓蚀剂与水中铜离子络合生成难溶沉淀，覆盖在铜表面，形成暂时保护膜，以减缓铜对基体的腐蚀。2.小混床处理法国内大多数300MW及以上机组设计中发电机内冷水的处理方法均为“小混床处理法”，小混床内装有阴阳两种离子交换树脂，分别用来除去水中的阴离子和阳离子，达到净化水质的目的。三、超净化装置去掉原来的小混床，改用超净化离子交换器，超净化离子交换器装填特制的高性能树脂，经过特殊的预处理工艺和优级纯试剂高度再生，大幅度降低了树脂中的低聚物含量，提高了树脂的再生度，出水能保证各项指标合格，树脂不需再生，每年更换一次，费用低，免维护，消除小混床再生失败后污染水质的隐患，安全可靠性高。在交换器的出入口各安装1台树脂捕捉器，制作精良，确保在各种工况下均不漏树脂。同时加装防尘、防污染呼吸装置提高水质，避免了遭受外界灰尘及CO2等杂质污染，确保水的pH不受到CO2的污染而下降。第五节水汽取样及质量监督水汽质量监督就是用仪表或化学分析法，测定各种水和汽的质量，看其是否符合监督标准，以便必要时采取措施的过程。其目的就是为了防止锅炉、汽轮机及其他热力系统内的结垢、腐蚀和积盐。火力发电厂主要水汽监督项目有给水、凝结水、炉水、蒸汽等。一、水汽质量监督的意义和要求1、水汽质量监督是为了保证水汽质量合格，防止热力设备系统和发电设备的结垢、腐蚀和沉积物污堵。2、水汽系统质量监督的主要要求如下：1）高加到给水管道至锅炉的管道不允许产生沉淀物和腐蚀；2）防止受热面结垢；3）防止和减缓热力系统设备和水处理设备的腐蚀；4）防止过热器和汽轮机的通流部分沉积盐类和其他附着物；5）防止凝汽器铜管结垢腐蚀。二、各水汽质量监督标准和意义：三、水汽取样1.样品的代表性（1）合理选择取样点；（2）正确的设计，安装和使用取样装置；（3）正确的保存样品，防止已取得的样品被污染。2.水汽样品的采集（1）取样管道应定期冲洗(至少每周一次)；作系统查定取样前要冲洗有关管道，并适当延长冲洗时间，冲洗后水样流量调至500～700ml/min，待稳定后方可取样，以确保样品有充分的代表性。（2）采集接有取样冷却器的水样时，应调节取样阀门开度，使水样流量在500～700ml/min，并保持流速稳定，同时调节冷却水量，使水样温度30℃～40℃，蒸汽样品的采集应根据设计流量取样。（3）给水，炉水和蒸汽样品，原则上应保持常流。采集其它水样时，应先把管道中的积水放尽，冲洗后方能取样。（4）盛水的容器(采样瓶)必须是硬质玻璃或塑料制品(测定硅或微量成分分析的样品必须使用塑料容器)，采样前，应先将采样瓶彻底清洗干净，采样时再用采样水冲洗三次(方法另有规定者除外)以后才能收集样品，采样后应迅速盖上瓶盖。（5）在生水管路上取样时，应在生水泵出口处或生水流动的部位取样。（6）新采集的水样的数量应满足试验和复核的需要，若水样混浊时，应分装两瓶。供单项分析使用的水样不得少于300ml。（7）采集现场监督控制试样的水样，一般应使用固定的取样瓶。（8）取样后，水样不能存放，及时分析方能有效，如有误必须重新取样分析。第六节蒸汽污染及防止从锅炉出来的饱和蒸汽往往含有少量的杂质，蒸汽品质的好坏就是由蒸汽中含杂质的多少决定的。杂质主要是气体和盐类，气体主要是CO2、NH3，盐类杂质为钠盐和硅酸盐。一、饱和蒸汽被污染主要是由机械携带和溶解携带引起的。1、机械携带给水进入锅炉后，不断蒸发、浓缩使锅炉水含盐量远大于给水含盐量。在汽化过程中，由于各种原因，蒸汽常常带有水滴，使锅炉水中的各种成分以水溶液状态带到蒸汽中，这种污染称为机械携带。2、溶解携带蒸汽有溶解某些物质的能力，这就是蒸汽被污染的另一个原因。饱和蒸汽因溶解水中某些物质的现象叫做蒸汽的溶解携带。因溶解携带具有选择性，通常也称为选择性携带。二、过热蒸汽的品质主要取决于饱和蒸汽的品质，其次受减温水水质的影响。三、提高蒸汽品质的途径1、减少锅炉水的杂质。锅炉水的杂质来源是给水，所以要减少凝结水和锅炉补充水的杂质。（1）减少热力系统的汽水损失，降低补给水量。（2）制备优良的补给水。（3）防止凝汽器的腐蚀和泄漏。（4）减少金属腐蚀产物进入锅炉。2、做好锅炉的排污工作。锅炉的排污方式有两种：定期排污和连续排污。3、完善汽包内部装置。给水加药：除氧器下降管炉水加药：汽包凝结水加药：高速混床出口母管加药量调整原则1、根据工艺流程及生产工况的需要，合理调整泵的出力及药液浓度，保证水汽各项指标合格，原则上先调整泵的出力，在无效情况时，调整药液浓度。2、旋转调整流量表时，应注意不得过快过猛，应按照从小流量往大流量方向调节；若需要从大向小流量调节时，应把记录旋过数格，再向大流量旋至刻度。3、调节完毕后应将调节转盘锁紧，以防松动。4、泵的行程调节可以在停运或转动中进行，行程调节后，泵的流量约需1～2分钟才能稳定，行程长度变化越大，流量稳定所需的进间越长。排污量的调整1、当炉水碱度、二氧化硅或导电度超过规定时，调大连排量，并加强炉内水质监督，以保证蒸汽品质合格。2、由于凝汽器泄漏，提高了炉水加药量，应加大排污量。3、当水汽质量均合格，而炉水导电度、二氧化硅均很低时，应调小排污量。4、当锅炉满水，引起蒸汽带水时应开大连续排污流量。“盐类暂时消失”现象当锅炉负荷增高时，锅炉水中某些易溶钠盐（Na2SO4、NaSiO3和Na3PO4）的浓度明显降低；而当锅炉负荷减少或停炉时，这些钠盐的浓度重新增高，这种现象称为“盐类暂时消失”现象，也称为盐类“隐藏”现象。“盐类暂时消失”现象