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承壓設(shè)備材料延壽的水質(zhì)處理技術(shù)
自從鍋爐出現(xiàn)伊始，水處理技術(shù)就為其延壽服務(wù)，冷卻水處理也為系統(tǒng)中的材料延壽服務(wù)。水垢是承壓設(shè)備和熱力系統(tǒng)的腐蝕損壽之源，防垢水處理和防蝕水處理共擔(dān)設(shè)備延壽重責(zé)。
（1）鍋爐的爐外水處理對(duì)材料延壽的作用
①防止結(jié)垢超溫使受熱面管子延壽的處理。對(duì)于采暖鍋爐和工業(yè)鍋爐來(lái)說(shuō)，為防止結(jié)水垢引起的受熱面管子超溫蠕脹變形，最主要的也是最有效的措施就是離子交換軟化。
原水硬度超過(guò)3mmol/L，不做任何水處理，可使鍋爐由于結(jié)垢在1年內(nèi)大面積超溫變形，以至于報(bào)廢。北京東城區(qū)金魚(yú)胡同某單位的0.5t/h立式鍋爐，使用硬度3.75mmol/L的自來(lái)水為原水，運(yùn)行不到2年，水垢厚度達(dá)20mm，已無(wú)法使鍋爐壓力0.1MPa，只能報(bào)廢。進(jìn)行軟化處理的0.8MPa鍋爐結(jié)垢速度<0.5mm/a，可連續(xù)運(yùn)行5年以上。
工業(yè)鍋爐水冷壁管使用碳鋼，如果結(jié)有35mm厚的水垢就會(huì)使管壁溫度超過(guò)碳鋼的允許溫度，垢厚>4mm可在半年內(nèi)發(fā)生超溫失效。在防止結(jié)水垢超溫方面，以采取化學(xué)除鹽效果更好。采取3床4塔化學(xué)除鹽系統(tǒng)，可保證補(bǔ)充水硬度為零。發(fā)電鍋爐由于有凝汽器，它可使冷卻水有溶入凝結(jié)水的機(jī)會(huì)，因此，必須對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行化學(xué)除鹽處理。
②防止受熱面管子腐蝕的延壽水處理。如前所述，鍋爐水的電導(dǎo)率對(duì)腐蝕有很大影響。因此，從防止腐蝕目的出發(fā)，采取減法處理。亦即，通過(guò)水處理盡量削減水的電導(dǎo)率。壓力達(dá)3.8MPa的鍋爐，可由軟化改為化學(xué)除鹽，能使鍋爐水電導(dǎo)率由1500uS/cm以上降到300S/cm以下，使腐蝕大為緩解。10.8MPa鍋爐必須使用化學(xué)除鹽水作為鍋爐補(bǔ)充水，以防止腐蝕。電站鍋爐的補(bǔ)充水要配置預(yù)脫鹽裝置，例如反滲透脫鹽，其后再布置化學(xué)除鹽設(shè)備，并且設(shè)置凝結(jié)水精處理裝置，以除去顆粒物和鹽分。
電站鍋爐對(duì)酸腐蝕極為敏感，這是由于其給水已達(dá)超純水的程度，不具有緩沖性。此時(shí)，要重視大氣中酸性氣體溶入補(bǔ)充水箱的問(wèn)題。酸性氣體中無(wú)處不在的是二氧化碳，它可在純凈水中溶解達(dá)0.6mg/在火電廠的上空，二氧化硫和氮氧化物的局部濃度高，它們的溶解度也高，溶于水中的酸蝕影響也大，這是不可忽視的酸腐蝕因素。其防治對(duì)策就是對(duì)除鹽水箱和汽機(jī)房外的除鹽水補(bǔ)充箱全都進(jìn)行密封。
（2）給水處理和鍋爐水處理的材料延壽作用
①給水處理的防腐蝕材料延壽作用。給水處理偏重于防腐蝕作用，主要表現(xiàn)在除氧和提高pH值兩方面。
給水的熱力除氧和除氧器參數(shù)有關(guān)。3.8MPa工業(yè)鍋爐配備的大氣式除氧器，能將給水含氧量降到15g/L，基本可使該參數(shù)鍋爐免于氧腐蝕。10.8MPa鍋爐的除氧器壓力為0.5MPa，在該飽和溫度下，除氧水含氧量7g/L，也能防止鍋爐氧腐蝕。如果允許投加聯(lián)氨，則可使溶氧接近于零。自1958年進(jìn)行聯(lián)氨除氧工業(yè)試驗(yàn)和1962年在10.8MPa鍋爐上普遍應(yīng)用之后，對(duì)鍋爐防止氧腐蝕延壽起了巨大作用。氧腐蝕還含有停用時(shí)期的腐蝕，聯(lián)氨在這方面也有突出的表現(xiàn)，在聯(lián)氨含量為100mg/L以上、pH值>9.時(shí)，有良好的停用防腐蝕作用。
對(duì)給水進(jìn)行氨處理提高pH值的工業(yè)試驗(yàn)完成于1962年，隨即迅速得到普及應(yīng)用，幾乎所有10.8MPa鍋爐都進(jìn)行了氨處理。聯(lián)氨和氨是最佳的防腐蝕延壽配合。
采暖鍋爐的非采暖期停用腐蝕對(duì)鍋爐和采暖系統(tǒng)壽命減損巨大。在對(duì)北京某單位上百臺(tái)采暖鍋爐損壞原因進(jìn)行分析時(shí)，占首位的是結(jié)水垢超溫，其次就是停用腐蝕，有的鍋爐經(jīng)過(guò)兩個(gè)采暖期后已無(wú)法再用。對(duì)于熱水鍋爐及其系統(tǒng)提供的對(duì)策是盡量不要放掉熱網(wǎng)水，并向熱網(wǎng)水中投加100g/亞硫酸鈉，直到恢復(fù)供暖也無(wú)需排放熱網(wǎng)水，而能繼續(xù)使用該熱網(wǎng)水。對(duì)于電站鍋爐來(lái)說(shuō)，熱力除氧器壓力達(dá)0.8MPa，除氧能力更強(qiáng)，再配合以聯(lián)氨和氨處理，使給水含氧量基本為零，pH值保持9.0~9.3，有良好的防腐蝕延壽效果。直流鍋爐既可采取聯(lián)氨和氨處理，以磁性氧化鐵表面膜防腐蝕延壽，也可采取氧化處理，利用表面形成水合氧化鐵而鈍化防蝕，相比之下后者表面膜耐蝕性更好。試驗(yàn)表明使表面膜建立的致鈍氧量為50g/L上下，保持表面膜完整的維鈍氧量為30g/L。
②鍋爐水處理的材料防腐蝕延壽作用。1.3MPa的采暖鍋爐，尤其是熱水鍋爐，在相當(dāng)大的程度上是靠鍋內(nèi)水處理防垢防腐蝕。傳統(tǒng)的鍋內(nèi)水處理劑三鈉一酸是配位良好的防垢防蝕鍋內(nèi)水處理劑，碳酸鈉有消除永久硬度成垢的作用，腐植酸鈉兼有絡(luò)合和水解化合的防垢作用，有一定的防腐蝕能力，磷酸三鈉和單寧以防腐蝕為主，單寧同時(shí)有降垢、防腐蝕和脫氧作用。北京宣武區(qū)某水處理服務(wù)部30年來(lái)堅(jiān)持鍋內(nèi)防垢處理，使本區(qū)內(nèi)采暖鍋爐和部分工業(yè)鍋爐基本無(wú)垢、無(wú)腐蝕、無(wú)損壽現(xiàn)象。
2.5MPa鍋爐和3.8MPa鍋爐通過(guò)鍋內(nèi)處理，防垢和輔助除氧，防垢防腐蝕使鍋爐得以延壽，所用藥劑為磷酸三鈉和亞硫酸鈉，亞硫酸鈉不能用于更高參數(shù)的鍋爐。
10.8MPa鍋爐主要采取磷酸三鈉鍋內(nèi)處理，由鐵水體系300℃的電位pH圖可知，在PH值為9.5~10.5范圍內(nèi)可形成穩(wěn)定的磁性氧化鐵表面膜。磷酸根含量以3~6mg/L為宜。15.7MPa鍋爐也可參照10.8MPa鍋爐處理，而對(duì)pH值和磷酸根略作調(diào)整，pH值為9.5~10.0，磷酸根為2~5mg/L。在實(shí)際控制中，pH值維持上限值，允許上限有所超值；磷酸根維持下限值，允許下限有所超值，但是不得為零。在此水工況下，應(yīng)確保給水硬度為零。
18MPa鍋爐采取低氫氧化鈉和低磷酸鈉處理，兩者含量均<1mg/L，使鍋爐水pH值為9.0~10.0，磷酸根為0.2~2mg/L。同樣是pH值維持偏于上限，為9.4~10.0；磷酸根偏于下限，為0.21mg/L。該參數(shù)鍋爐切忌采用協(xié)調(diào)磷酸鹽處理，凡是采取協(xié)調(diào)磷酸鹽處理者，無(wú)不出現(xiàn)酸腐蝕損壽問(wèn)題。對(duì)磷酸根的監(jiān)控可采取流動(dòng)注射分析的磷表，對(duì)于氫氧化鈉的控制可從投藥和水質(zhì)兩方面著手。對(duì)于300MW機(jī)組所配的1000t/h鍋爐，投藥量為50g/d分析純氫氧化鈉，令鍋爐水酚酞堿度略大于1/2總堿度。
自1992年對(duì)亞臨界參數(shù)采取氫氧化鈉-磷酸三鈉的低含量處理以來(lái)，用其制止了采取協(xié)調(diào)磷酸鹽處理期的酸腐蝕，并且不會(huì)再因酸腐蝕損壽。幾十臺(tái)亞臨界參數(shù)鍋爐采取這種水工況的實(shí)踐表明，這是使電站鍋爐延壽的基本措施。
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