炉内水处理.ppt
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1、5.1 5.1 磷酸磷酸盐处理理所所谓磷磷酸酸盐处理理就就是是向向锅炉炉水水中中投投加加磷磷酸酸盐的的碱碱性性处理理方方法法。该方方法法的的优点点是是:对酸酸和和碱碱有有较强的的缓冲冲能能力力,防防止止酸酸性性和和碱碱性性腐腐蚀;可可以以和和残残余余硬硬度度反反应,以以水水渣渣形形式式排排放放;改改善善汽汽轮机机的的沉沉积物物的的化化学学性性质,减减少少汽汽轮机机的腐的腐蚀。磷磷酸酸盐处理理的的原原理理:在在锅炉炉中中加加入入一一定定量量的的磷磷酸酸盐,使使锅炉炉水水中中维持持一一定定量量的的磷磷酸酸根根离离子子(PO(PO4 43 3)。在在碱碱性性工工况况下下锅炉炉水水中中的的钙离离子子、
2、镁离离子子与与磷磷酸根离子分酸根离子分别发生以下反生以下反应:10Ca10Ca2+2+6PO+6PO4 43 3+2OH+2OH Ca Ca1010(OH)(OH)2 2(PO(PO4 4)6 63Mg3Mg2+2+2SiO+2SiO3 32 2+2OH+2OH+H+H2 2O 3MgOO 3MgO2SiO2SiO2 2SHSH2 2OO生成的碱式磷酸生成的碱式磷酸钙CaCa1010(OH)(OH)2 2(PO(PO4 4)6 6 、蛇、蛇纹石石3MgO3MgO2SiO2SiO2 22H2H2 2OO是是松松软的水渣,易随的水渣,易随锅炉排炉排污除去,只要除去,只要POPO4 43 3浓度控制
3、合适不会粘附在度控制合适不会粘附在锅内内转变成水垢。成水垢。锅炉炉压力低,加入量稍大力低,加入量稍大亚临界炉一般在界炉一般在0.33.0mg/L0.33.0mg/L直流炉不能采用磷酸直流炉不能采用磷酸盐处理。理。1精品课件精品课件磷酸磷酸盐隐藏藏现象象所所谓磷磷酸酸盐“隐藏藏”现象象是是指指:锅炉炉高高负荷荷运运行行时,有有磷磷酸酸盐从从炉炉水水中中析析出出,沉沉积在在水水冷冷壁壁上上,结果果是是锅炉炉水水中中磷磷酸酸盐的的含含量量有有所所降降低低,在在锅炉炉降降负荷荷运运行行或或停停炉炉时,或或停停运运后后再再启启动时,沉沉积在在水水冷冷壁壁管管内内壁壁上上的的磷磷酸酸盐又又被被溶溶出出,使
4、使它它们在在锅炉炉水水中中的的含含量量重重新新增增高高。因因此此当当磷磷酸酸盐出出现“隐藏藏”时,表明在,表明在锅炉某些水冷壁内壁上出炉某些水冷壁内壁上出现了磷酸了磷酸盐的固相附着物。的固相附着物。产生生磷磷酸酸盐“隐藏藏”现象象的的原原因因一一致致的的看看法法是是:在在高高温温下下磷磷酸酸盐的的溶溶解解度度随随温温度度的的升升高高而而降降低低。那那么么,为什什么么可可溶溶盐溶溶解解度度会会随随温温度度的的升升高高而而降降低低呢呢?因因水水在在一一般般情情况况下下是是极极性性分分子子,但但水水在在接接近近临界界状状态时的的介介电常常数数变得得非非常常小小,几几乎乎与与有有机机溶溶剂类似似,它它
5、已已无无能能力力溶溶纳盐类物物质,即即容容纳正正负离离子子了了。因因此此水水中中原原有有的的盐类物物质要要么么进入入气气相相,要要么么沉沉积到到管管壁壁上上。因因此,此,对于超于超临界机界机组水水质要求要求应更高。更高。2精品课件精品课件 5.2 5.2碱性全碱性全挥发处理理AVTAVT直直流流锅炉炉没没有有汽汽包包,不不可可能能利利用用锅炉炉排排污的的方方法法排排除除炉炉水水中中的的浓缩盐类及及污物物,给水水中中的的任任何何盐类部部分分将将随随蒸蒸汽汽带入入过热器器、再再热器器和和汽汽轮机机,部部分分沉沉积在在水水冷冷壁壁管管上上都都会会造造成成腐腐蚀和和结垢垢。给水水全全挥发性性处理理方方
6、法法不不会会对炉炉水水增增加加盐类,因而被广泛,因而被广泛应用。用。全全挥发处理理(简称称AVT)是是在在深深度度除除氧氧的的前前提提下下,用用氨氨和和联氨氨维持持一一个个最最佳佳的的除除氧氧碱碱性性工工况况,达达到到抑抑制制铜、铁腐腐蚀目目的的一一种种给水水处理理方方式式。加加氨氨是是提提高高给水水pH值,使使给水水系系统钢材材和和铜材材表表面面的的保保护膜膜的的溶溶解解度度降降低低。加加联氨氨是是在在热力除氧之后,用它力除氧之后,用它辅助除去水中残余的氧,并使助除去水中残余的氧,并使给水保持水保持还原性条件。原性条件。全全挥发处理原理理原理减减少少给水水中中氧氧化化铁含含量量是是防防止止热
7、力力设备结垢垢腐腐蚀的的重重要要措措施施。除除氧氧水水中中金金属属表表面面的的Fe3O4保保护膜膜在在纯水水中中的的溶溶解解度度与与水水的的含含氨氨量量及及水水温温有有关关。实验证明明,随随着着水水中中含含氨氨量量的的提提高高,Fe3O4在在水水中中的的溶溶解解度度明明显降降低低;铜在在低低pH值水水中中的的溶溶解解度度是是较高高的的,随随着着水水的的pH值升升高高,铜的的溶溶解解度度逐逐渐降降低低。当当水水的的pH值达达到到某某一一值后后,铜在在水水中中的的溶溶解解度度又又随随水水的的pH值升升高高而而增增大大。为综合合考考虑铁和和铜二者的溶解度均保持二者的溶解度均保持较小,一般要求小,一般
8、要求给水在水在8.89.3范范围。3精品课件精品课件联氨氨是是一一种种很很强的的还原原剂,它它可可和和水水中中溶溶解解氧氧反反应,并并且且分分解解产物物对热力力系系统无无害害。温温度度高高于于200时,联氨氨可可将将Fe2O3还原原成成Fe3O4或或Fe,将将CuO还原原成成Cu2O或或Cu。这一一性性质可可以以用用来来防防止止锅内内生生成成铁垢垢和和铜垢垢。联氨氨使使介介质呈呈还原原性性条条件件,具具有有使使铜的的溶溶解解度度降降低低和和稳定定性性增增强的的作作用用,从从而而可可减减小小铜合合金金设备的的溶溶解解。在在热力力除除氧氧器器正正常常工工作作时,能能保保证出出水水含含氧氧量量不不大
9、大于于0.01mg/L,这时联氨氨对氧氧的的还原原作作用用实际上上不不存存在在,联氨氨只是使只是使给水系水系统里的介里的介质具有具有还原性。原性。全全挥发给水水处理理的的优点点:避避免免了了沉沉积物物下下的的碱碱性性腐腐蚀;炉炉水水含含盐量量低低,蒸蒸汽品汽品质好;汽包炉采用全好;汽包炉采用全挥发处理避免了理避免了盐类隐藏的藏的发生。生。全全挥发给水水处理理的的不不足足:炉炉水水的的pH值难以以控控制制,易易造造成成酸酸腐腐蚀;给水水含含铁量量高高。凝凝汽汽器器空空抽抽区区铜管管氨氨蚀严重重;凝凝结水水除除盐设备的的运运行行周周期期短短。为此又此又发展了新的水展了新的水处理技理技术加氧加氧处理
10、。理。4精品课件精品课件5.2 5.2 给水加氧水加氧处理理NWTNWT加氧加氧处理的基本原理理的基本原理从从电化化学学腐腐蚀的的基基本本原原理理可可以以认识到到,水水中中的的溶溶解解氧氧对与与之之接接触触的的钢铁材材料料有有促促进腐腐蚀和和抑抑制制腐腐蚀的的双双重重作作用用。在在实际工工况况条条件件下下,氧起哪一种作用氧起哪一种作用为主,主,则取决于具体条件。取决于具体条件。氧氧对碳碳钢的腐的腐蚀 从从热力力学学观点点看看,锅炉炉给水水在在除除氧氧的的全全挥发处理理时,给水水pHpH值在在9 91010之之间,铁的的电位位是是0.5V0.5V以以下下,处于于钝化化区区,钢铁不不会会受受到到腐
11、腐蚀。在在流流动的的高高纯水水中中加加入入氧氧或或过氧氧化化氢后后,铁的的电位位升升高高数数百毫伏,达到百毫伏,达到0.3V0.3V0.4V0.4V也也进入入钝化区,化区,钢铁受到保受到保护。有氧的情况下,有氧的情况下,铁和水中的溶解氧和水中的溶解氧发生如下反生如下反应:3Fe3Fe2+2+3H+3H2 2O+1/2OO+1/2O2 2=Fe=Fe3 3OO4 4+6H+6H+5精品课件精品课件碳碳钢表面膜的表面膜的结构由下面反构由下面反应确定:确定:2Fe2Fe3 3OO4 4+H+H2 2O=3 FeO=3 Fe2 2OO3 3+2H+2H+2e+2eFeFe3 3OO4 4+2H+2H2
12、 2O=3 FeOOH+HO=3 FeOOH+H+2e+2e反反应生生成成的的FeOOHFeOOH也也会会陈化化为FeFe2 2OO3 3,生生成成的的FeFe2 2OO3 3 沉沉积在在FeFe3 3OO4 4孔孔隙隙之之中中,在在钢表表面面生生成成稳定定的的保保护膜膜,无无法法侵侵蚀钢表表面面。如如果果保保护膜膜损坏坏,水中的氧化水中的氧化剂能迅速修复保能迅速修复保护膜。膜。加加氧氧水水工工况况下下形形成成的的表表面面膜膜是是双双层结构构,一一层是是紧紧贴在在钢表表面面的的磁磁性性氧氧化化铁层FeFe3 3OO4 4,其其外外面面是是含含尖尖晶晶石石型型的的氧氧化化物物层FeFe2 2OO
13、3 3。氧氧的的存存在在加加快快了了FeFe3 3OO4 4内内伸伸层的的形形成成速速度度,而而FeFe3 3OO4 4层和和水水相相界界面面处又又生生成成一一层FeFe2 2OO3 3层,使使FeFe3 3OO4 4表表面面孔孔隙隙和和沟沟槽槽被被封封闭,三三价价铁的的溶溶解解度度远比比二二价价铁低低,所所以以形形成成的的保保护膜膜更更致致密密稳定定。加加氧氧工工况况下下形形成成的的保保护膜膜层呈呈红色色;晶晶粒多数小于粒多数小于1 1mm;膜的主要金属;膜的主要金属组成元素是成元素是铁,膜的厚度小于,膜的厚度小于1010mm。6精品课件精品课件氧氧对铜的腐的腐蚀在在加加氧氧的的纯水水中中,
14、铜合合金金表表面面将将因因全全面面腐腐蚀而而生生成成具具有有双双层结构构的的氧氧化化膜膜,内内层是致密的、附着牢固的氧化是致密的、附着牢固的氧化亚铜,它是按下式生成的:,它是按下式生成的:4Cu+O2+2H+=Cu2O+2Cu+H2O反反应生成的生成的铜Cu+迁移到迁移到Cu2O和水相界面和水相界面处又被氧化生成又被氧化生成CuO:2Cu+1/2O2+H2O=2CuO+2H+形形成成的的是是Cu2O中中嵌嵌有有CuO的的外外层,这一一层被被称称为外外延延层,因因为它它是是从从材材料料的的表面向水相延伸生成的。表面向水相延伸生成的。由由上上可可知知在在有有氧氧的的条条件件下下,膜膜与与水水相相接
15、接触触及及外外层稳定定氧氧化化物物是是氧氧化化铜。高高价价铜氧氧化化物物溶溶解解度度比比它它的的低低价价氧氧化化物物溶溶解解度度大大得得多多。相相同同pH值条条件件下下,CuO的的溶溶解解度度比比Cu2O的的溶溶解解度度大大几几十十倍倍。在在弱弱碱碱性性范范围,随随pH值降降低低,二二者者的的溶溶解解度度均均线性性上上升升,但但一一价价铜氧氧化化物物在在pH值89的的范范围内内溶溶解解度度很很低低。因因此此和和碳碳钢、低低合合金金钢的的情情况况完完全全相相反反,在在中中性性水水中中加加氧氧会会使使铜合合金金溶溶解解速速度度急急剧增增大大,而而在碱性条件(在碱性条件(pH值89)下)下铜氧化物的
16、溶解受到抑制。氧化物的溶解受到抑制。7精品课件精品课件5.4 5.4 给水水联合合处理理CWTCWT给水水联合合处理理是是既既在在给水水中中加加入入微微量量的的氧氧以以抑抑制制系系统中中碳碳钢的的腐腐蚀,同同时又又加加入入微微量量的的氨氨,将将给水水的的pH值提提高高到到8.09.0,以以抑抑制制凝凝汽汽器器和和低低压加加热器器铜合合金金的的腐腐蚀。克克服服了了AVT的的含含铁量量高高,结垢垢严重重缺缺点点,同同时也也克克服服了了NWT中中性性条条件件下下缓冲冲性性能能小小的的不不足足,一一种种比比较理理想想的的给水水处理理方方法法,国国内内已已有有成成功功经验。例例如如望望亭亭电厂厂12号号
17、炉炉、石石洞洞口口第第二二发电厂都采用了厂都采用了CWT技技术,取得了良好的效果。,取得了良好的效果。给水水加加氧氧量量:不不同同国国家家不不同同机机组对氧氧量量的的控控制制稍稍有有不不同同,一一般般情情况况下下给水水中中的的氧氧浓度度在在50g/L400g/L。氧氧的的来来源源一一般般采采用用氧氧气气瓶瓶,经减减压后后加加入入气气体体氧氧,并并用用调节阀调节进入入水水中中的的氧氧量量。氧氧的的加加入入点点,一一般般考考虑设两两个个,一一个个是是凝凝升升泵入入口口侧,另另一一个个是是给水水泵的入口的入口侧。给水水电导率率高高纯水水是是CWT工工况况的的最最主主要要的的前前提提,在在阳阳离离子子
18、电导率率为0.1S/cm的的纯水水中中,氧氧浓度度大大于于100g/L时,腐腐蚀速速率率极极低低,因因此此,CWT水水工工况况要要求求的的电导率率小小于于0.1S/cm0.15S/cm(25)。)。给水水的的pH值德德国国和和我我国国标准准推推荐荐给水水pH值在在89这样宽的的范范围。而而美美国国EPRI导则推推荐全荐全铁给水系水系统的的pH值范范围在在8.08.5。8精品课件精品课件CWT水工况的运行控制水工况的运行控制CWT运运行行时,各各指指标若若偏偏离离正正常常值,应采采取取相相应的的措措施施,如如果果阳阳离离子子电导率率在在0.2S/cm0.3S/cm之之间,应增增加加系系统pH值到
19、到AVT的的水水平平,对全全铁系系统约为9.2,并并且且连续加加氧氧。但但如如果果超超过了了0.3S/cm,则应立立即即停停止止加加氧氧,回回到到不不加加联氨氨的的AVT工工况况运运行行,其其它它标准准维持持与与AVT工工况况时相相同同。系系统运运行行时应尽尽量量避避免免中中断断加加氧氧,尽尽管管短短时间内内氧氧损失失对CWT运运行行的的系系统的的耐耐蚀性性能能影影响响较小小,但但中中断断还往往往往会会导致致铁浓度的上升。度的上升。CWT工况下机工况下机组的启的启动和停机和停机CWT工工况况下下机机组的的启启动和和AVT工工况况下下相相似似,氨氨和和AVT一一样,只只是是不不加加联氨氨,直直到
20、到阳阳离离子子电导率率达达到到0.15S/cm并并有有下下降降趋势时,才才开开始始加加氧氧。启启动早早期期可可适适当当增增加加给水水含氧量,以加快管道内表面保含氧量,以加快管道内表面保护膜的生成。膜的生成。与与AVT相相比比,NWT和和CWT方方式式运运行行具具有有下下列列优点点,给水水含含铁量量降降低低;压差差明明显降降低低,由由于于采采用用AVT时,炉炉管管内内沉沉积的的主主要要是是粒粒径径较大大的的Fe3O4,在在管管子子表表面面上上呈呈波波纹状状;而而采采用用NWT、CWT时炉炉管管内内沉沉积的的主主要要是是粒粒径径较小小的的、不不呈呈波波纹状状Fe2O3;化化学学清清洗洗间隔隔缩短短
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