锅炉化学监督技术培训教材_[全文

锅炉化学监督技术培训教材_[全文内容摘要：

的关系 蒸汽含硅量为 20?g/kg时 图 4 炉水的含硅量与汽包压力的关系 图 3和图 4中的曲线 1是溶解携带，曲线 2是汽水分离效果较好的锅炉水的最高允许含钠量和含硅量，曲线 3 是稍差的锅炉水的最高允许含钠量和含硅量。 实际上运行在第 3条曲线上的锅炉，排污率应有所加大，稍有不慎，过热器和汽轮机就会发生积盐现象。 而在曲线 3以下运行的锅炉，过热器和汽轮机都有一定程度的积盐现象。 对锅炉进行热化学试验，可以确定不影响蒸汽品质的汽包压力、汽包水位、水位的波动速度、最高负 荷以及负荷的变化速率以及炉水含盐量等指标，并纳入到锅炉运行规程中。 按此规程运行就能避免过热器积盐。 锅炉的排污是保证蒸汽品质的必要条件。 高参数的机组，大多都用二级除盐水作为锅炉补给水。 在凝汽器无泄漏或凝结水 100%的精处理的机组，锅炉的排污量非常小。 但是很多电厂由于没有做热化学试验，为了安全起见，锅炉连排控制在 1～ 2%。 做过热化学试验的锅炉排污率大多数都定为 %。 有定期排污的锅炉，一般地每周排 1～ 2次即可。 定排应在低负荷下进行。 这是在保证机组安全的前提下，最大限度地节水、节能。 高参数的机组，污染蒸汽 的主要杂质是二氧化硅。 例如 350MW的机组，炉水最高允许含硅量只有 60～ 100?g/L，这就要求补给水的含硅量要低，否则锅炉排污量就会增加。 实际上，大都数锅炉的排污量大都是由炉水中的二氧化硅含量决定的。 炉水用磷酸盐处理的锅炉，炉水中的钠主要是人为的向锅炉内加磷酸钠造成的。 既然蒸汽总是要按一定比例携带磷酸盐，在凝汽器不泄漏的情况下，应尽量少加或不加（即改为全挥发处理）。 试验中证明，凡是用磷酸盐处理的锅炉，蒸汽中都可以检测出 PO，汽包的运行压力越高，蒸汽中 PO 也越高，过热器往往发生磷酸盐的沉积。 例如，某电厂 300MW的机组，汽包压力经常运行在 以上，尽管炉水中磷酸根很低，但是过热器还是因磷酸盐的沉积而多次爆管。 因此，电力行业标准规定，汽包的运行压力超过 的锅炉不宜采用磷酸盐处理。 热力设备在停备用期间的腐蚀与防止 停用腐蚀 锅炉、加热器等热力设备在停运期间，如果不采取有效措施，水、汽侧的金属表面会发生严重的腐蚀 ，这种腐蚀称之为停用腐蚀。 氧腐蚀是停用腐蚀的主要形式之一。 发生停用腐蚀的原因 发生停用腐蚀的主要原因有：①空气中氧和二氧化碳进入水、汽系统内部。 因为热力设备停用时，水、 汽系统内部的温度、压力都逐渐下降，空气从设备不严处大量渗入内部。 ②金属的表面有积水或非常潮湿。 因为设备停用时内部有未排尽的水或蒸汽凝结的水。 ③金属表面上的垢被水或潮气润湿，垢的成分又具有腐蚀性就会产生腐蚀。 停用腐蚀的特点 与运行工况相比，停用期间发生的氧腐蚀有以下特点：因为温度低，所以腐蚀产物是疏松的，附着力小，易被水带走，腐蚀产物的表层常常为黄褐色。 由于氧的浓度高，并可以扩散到系统的各个部位，所以停运腐蚀的部位与运行锅炉发生的氧腐蚀有显著的差别。 过热器。 锅炉运行时不会发生氧腐蚀，而停用时，在立式 过热器的弯头处常常因积水而发生严重的氧腐蚀。 再热器。 与过热器相同，运行时不会发生氧腐蚀，而停用时，在积水处常常发生严重的氧腐蚀。 省煤器。 运行时基本不会发生氧腐蚀，而停用时，在积水处常常发生的氧腐蚀。 锅炉本体。 运行时基本不会发生氧腐蚀，而停用时，在汽包有积水的地方常常发生的氧腐蚀。 停用腐蚀的影响因素 是否发生停用腐蚀与湿度、金属表面液膜的成分、温度等因素有关。 一般相对湿度超过 70%以上会快速腐蚀，低于 50%基本不腐蚀，低于 20%就能避免腐蚀。 金属表面液膜的成分主要与水中的含盐量以及金属表面的 清洁程度有关。 当水中含有氯化物、硫酸盐等或表面有沉积物都会加剧腐蚀。 气温越高，腐蚀越严重，如夏天比冬天严重，南方比北方严重。 停用腐蚀的危害 火力发电厂热力设备常因停备用而遭腐蚀损坏。 尽管停用时间比运行时间短得多，但腐蚀却比运行严重得多。 例如某电厂 2 台 500MW 直流锅炉机组，水冷壁运行结垢速率只有15g/(㎡ .a)，而停用腐蚀却达到 20g/(㎡ .a)以上。 由于北方寒冷，机组停用后炉内的水蒸汽首先在温度低的背火侧和翅片处结露，在氧的作用下发生锈蚀，导致背火侧的结垢量明显高于向火侧。 所以，机组停备用保护非常 重要。 停用保护 为了防止停用腐蚀，热力系统停用期间必须采取保护措施，按其作用原理，可分为三大类： 第一类是防止空气进入水、汽系统的内部。 这类方法包括保持蒸汽压力法，充氮法等； 第二类是降低热力设备内部的湿度。 这类方法有烘干法、干风法、热风法、干燥剂法； 第三类是缓蚀剂法。 通过加入缓蚀剂使金属的表面生成保护膜，或者除去水中的溶解氧。 所加的缓蚀剂有联氨、氨溶液、液相缓蚀剂、气相缓蚀剂。 一、停用保护的选用 在选择停用保护方法时，主要应考虑以下因素。 机组参数和类型 ①对于高参数机组，由于对水质要 求严格，加上结构复杂，很难将系统内部的水放净，所以停用时不宜采用干燥剂法或固态碱液法保护。 一般宜采用联氨 +氨的湿法保护，也可采用充氮法保护。 ②对于中低压锅炉，因其对水质要求较低，而且水、汽系统简单，可以采用碱液法或干燥法。 但对于有立式过热器的汽包锅炉，因过热器弯头容易积水，如果不能将过热器的积水吹净或烘干，则不宜采用干燥法。 停用时间的长短 ①对于短期停用的锅炉，采用的保护方法应能满足在短时间启动的要求。 例如，对于热备用锅炉，必须考虑能随时投入运行，这样要求所用的方法不能排掉炉水，也不宜改变炉水的成分，以免延误投入时间，一般采用保持蒸汽压力法或给水压力法。 ②对于长期停运的锅炉，所采用的方法防腐作用要持久，一般可采用干燥法、联氨法、充氮法、热力成膜法。 现场条件。 选择保护方法时，要考虑采用某种保护方法的现实可能性。 如果采用某一方法虽然从机组的特点和停运时间考虑是合理的但现场条件不具备，也不能采用。 现场条件包括设备条件、给水水质、环境温度、药品来源以及保护方法的经济性等。 例如，采用湿法保护的各种方法，对于北方电厂，要具备防冻条件。 二、目前应用最广泛的方法 （一）干法防腐： 热炉放水余热烘 干。 炉水的温度在 140℃～ 180℃时快速放掉炉水，打开锅炉的空气排放门，利用锅炉的余热将锅炉烘干。 热炉放水余热、负压烘干。 炉水的温度在 140℃～ 180℃时快速放掉炉水，然后将锅炉系统与凝汽器负压系统相连接，使锅炉系统内部的湿份快速抽出。 热炉放水、加热烘干。 炉水的温度在 140℃～ 180℃时快速放掉炉水，利用点火设备在炉内点微火或利用邻炉热风烘干水汽系统的内表面。 热炉放水、冷风干燥。 炉水的温度在 140℃～ 180℃时快速放掉炉水，然后利用除湿机将干燥的空气连续不断的送往锅炉系统，使排出的空气的相对湿度 降到 20%以下。 缓蚀剂法。 锅炉停运前 ～ 1小时加十八胺，然后热炉放水，余热烘干。 （二）湿法防腐： 氨水法。 锅炉停运后不放水，向锅炉加氨水并使炉水循环均匀，要求炉水的 pH 以上。 氨水 +联氨法。 锅炉停运后不放水，向锅炉加联氨 50～ 150mg/L，用氨水将炉水的 pH值调到～。 保持蒸汽压力法。 适用于经常启停、处于热备用的锅炉。 此法是停炉后采用间断点火升温的方法保持蒸汽压力为 ～ ，以防止空气漏入锅内。 热力设备的结垢与防止 水垢 简介 某些杂质进入锅炉后，在高温、高压和蒸发、浓缩的作用下，部分杂质会从溶液中析出固体物质并附着在受热面上，这种现象称之为结垢。 这些在热力设备受热面水侧金属表面上生成的固态附着物称之为水垢和盐垢。 其它不附着在受热面的的析出物（悬浮物或沉积物）称之为水渣。 水渣往往浮在汽包汽、水分界面上或沉积在锅炉底部下联箱中，通常可以通过连续排污或定期排污排出锅炉。 但是如果排污不及时或排污量不足，有些水渣会随炉水的循环，粘附在受热面上形成二次水垢。 水垢的导热性能很低，比钢铁低几十倍到几百倍。 当锅炉水冷壁结垢后，将严重影 响热量的正常传递，使锅炉热效率降低。 更为重要的是因为传热不良将导致炉管壁温升高，造成爆管事故。 此外，结垢还会引起沉积物下的腐蚀，对锅炉的正常运行构成威胁。 如果锅炉水中的水渣过多，也会堵塞炉管，影响炉水循环，严重时还会影响蒸汽品质。 水垢的分类 水垢的化学组成比较复杂，通常由许多化合物混合而成，但往往又以某中成分为主。 按水垢的主要化学成分可将水垢分为几类：钙镁垢、硅酸盐垢、氧化铁垢、铜垢和磷酸盐垢。 钙镁水垢 钙镁水垢中钙镁化合物的含量较高，大约占 90%左右。 此类水垢又可根据其主要化合物的不同成分分为 ：碳酸盐水垢（ CaCO3）、硫酸钙水垢（ CaSO CaSO4 2H2O）、硅酸钙水垢（ CaSiO3 、5CaO 5SiO2 H2O）、镁垢 [Mg(OH) Mg3(PO4)2]等。 结垢部位：加热器、省煤器以及凝汽器管等部位易形成碳酸钙水垢。 锅炉水冷壁、蒸发器等热负荷较高的部位容易形成硫酸钙垢和硅酸钙水垢。 形成原因：①锅炉补给水处理差，有硬度成分；②凝汽器泄漏而又没有凝结水精处理；③锅炉加药不适当。 这时汽包锅炉应采用磷酸盐处理；④锅炉连续排污量不够，使水渣形成二次水垢。 钙镁水垢易发生在中、低压锅 炉中。 硅酸盐水垢 硅酸盐水垢的化学成分大多是铝、铁的硅酸化合物，其化学结构复杂。 此种水垢中的二氧化硅的含量为 40～ 50%，铁和铝的氧化物含量为 25%～ 30%。 此外，还有少量的钙、镁、钠的化合物。 结垢部位：热负荷较高或水循环不良的炉管容易形成硅酸钙水垢。 形成原因：锅炉补给水没有进行除硅处理。 硅酸盐水垢易发生在中、低压锅炉中。 氧化铁垢 氧化铁垢的主要成分是铁的氧化物，其颜色大多为灰色或黑色。 结垢部位：锅炉热负荷较高的部位（如喷燃器附近）或水循环不良的炉管容易形成氧化铁垢。 形成原因： 主要是炉水含铁量大和炉管的局部热负荷太高。 炉水含铁量大的原因有，锅炉运行时，炉管遭到高温炉水腐蚀，或随给水带入的氧化铁，或在锅炉停用时产生的腐蚀产物，它们都会附着在热负荷较高的炉管上，转化为氧化铁垢。 氧化铁垢易发生在高参数大容量的锅炉中。 铜垢 当垢中金属铜的含量达到 20%～ 30%时，这种水垢称之为铜垢。 铜垢往往会加速水冷壁管的腐蚀。 结垢部位：局部热负荷很高的炉管内。 形成原因：热力系统的铜合金设备遭到氨和氧的共同腐蚀或单独腐蚀后，铜的腐蚀产物随给水进入锅炉。 铜垢只发生在机组水汽系统含有铜合 金的锅炉中。 磷酸盐垢 磷酸铁盐垢的主要化学成分磷酸亚铁钠（ Na4FeOH(PO4)2 NaOH）。 会使炉管发生酸性磷酸盐腐蚀。 结垢部位：主要在热负荷较高的部位。 形成原因：主要是炉水中的磷酸盐含量过高并添加了磷酸氢二钠，钠与磷的摩尔比过低造成的。 磷酸铁盐垢易发生在高参数大容量局部热负荷较高的锅炉中。 防止产生水垢的方法 减少进入给水中杂质的含量 制备高纯度的补给水，彻底除去水中的各种容易杂质。 例如利用软化或除盐系统彻底除去钙镁离子，利用阴离子交换法彻底除去水中的 SiO 、 SO 等容易形成水 垢的阴离子。 总之，根据机组参数，制备出符合补给水要求的水质。 防止凝汽器管发生腐蚀泄漏，并及时的查漏堵漏。 300MW及以上的机组，大都配备凝结水精处理设备，以防止因凝汽器管泄漏，冷却水直接进入锅炉而产生腐蚀和结垢。 对于生产返回水的凝结水、疏水必须严格控制，必要是也要进行相应软化或除盐处理，有时还要进行除油、除铁处理。 防止水、汽系统的腐蚀，减少给水铜铁含量 采用的方法有，高压给水系统采用除氧、加氨水方法防止铁腐蚀；低压给水系统如果加热器含铜合金时，加联氨和氨水的方法防止铜腐蚀，不含铜合金时也可以不加 联氨，但必须加氨水调节 pH值。 凝汽器管为铜管时空抽区选用镍铜管防止氨腐蚀。 此外，在机组启动过程中，要加强水、汽质量监督和调整，对不合格的水质要及时排放或换水。 炉内水处理 汽包锅炉炉水采用磷酸盐处理之所以应用广泛，就是因为这种方法能将钙镁杂质生成水渣，通过锅炉连续排污排出炉外，能有效地防止锅炉结钙镁水垢。 但是要注意磷酸盐过量或使用不当，容易发生隐藏现象并生成磷酸盐铁垢。 锅炉化学监督 目的任务 锅炉化学监督的目的是，防止水、汽系统发生腐蚀、结垢和积盐，保证锅炉安全、经济运行。 化学监督的主要任务是， 对水、汽品质，对设备结垢、腐蚀、积盐程度，对设备投运前金属表面的清洁程度以及停用时的防腐等进行全面地监督和指导。 锅炉化学监督是一项全过程的监督工作，涉及锅炉制造、安装、运行、检修和停备用各个阶段，只有在每一阶段都进行有效地化学监督，才能防止锅炉发生腐蚀、结垢，保证锅炉的安全运行。 下面按阶段简单介绍锅炉监督工作中有关化学监督方面的内容。 建设和调试运行阶段的化学监督 建设和试运行阶段的化学工作监督包括，锅炉设备进入安装。