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磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意14个问题
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锅炉阻垢的必要性

锅炉给水和炉水中含有结垢成分钙、镁离子,锅炉水垢的形成是因水中的钙、镁盐类的浓度超过了它们的溶解度,从水中析出并附在粗糙不平的金属受热面上,形成水垢。钙、镁盐类其浓度超过溶解度有3个原因:第1个原因,炉水受热后不断蒸发,水中的钙、镁盐类不断浓缩超过溶解度;第2个原因,一些钙、镁化合物的溶解度随温度升高而降低;第3个原因,还有一些易溶于水的钙、镁化合物,在加热过程中,发生了化学反应,生成难溶于水的物质。防止钙、镁水垢要尽量减少补给水的硬度,而且要进行锅内加药处理。

磷酸三钠阻垢机理

磷酸三钠Na3PO4是一种无机化合物,磷酸根是弱酸根,可以发生可逆水解反应。

(PO4)3- + H2O ⇄ OH- + (HPO4)2- 可逆

(HPO4)2- + H2O ⇄ OH- + (H2PO4)- 可逆

(H2PO4)- + H2O ⇄ OH- + H3PO4 可逆

这是一个多部水解,因为磷酸根(PO4)3-和3个H+的作用力不同,这三个反应,第一步的反应程度最大,第2步和第3步都是很微弱的。在锅炉水呈碱性的条件下,加入磷酸三钠溶液,使水中磷酸根维持在一定浓度范围,水中的钙离子、镁离子便与磷酸根反应生成碱式磷酸钙、磷酸镁,两种反应产物均属难溶化合物,在锅炉水中呈分散、松软水渣,易随锅炉排污排出锅炉,不会粘附在锅炉受热面形成二次水垢。

磷酸三钠价格低廉,磷酸三钠作为工业锅炉阻垢剂具有先天的性价比优势。在工业锅炉水质国标GB/T1576-2008要求中,除直流锅炉对给水磷酸根做出要求外,其余各类蒸汽锅炉热水锅炉、汽水两用锅炉、余热锅炉、贯流锅炉等,无论补给水是软化水、还是除盐水、还是单纯锅内加药处理的锅炉,都明确给出了锅水中磷酸根含量标准范围。同时还明确指出,如果锅炉锅水不适应用磷酸盐阻垢剂而采用其他阻垢剂,锅水其他阻垢剂残余量应符合药剂生产厂规定的指标。

例如,在工业锅炉水质国标GB/T1576-2008要求中,采用锅外水处理的自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉的锅水中磷酸根含量标准:在额定蒸汽压力小于或等于1MPa时对锅水磷酸根没有要求;在额定蒸汽压力大于1Mpa,小于或等于2.5Mpa时要求对锅水磷酸根维持在10~30mg/L范围;在额定蒸汽压力大于2.5Mpa,小于3.8Mpa时要求对锅水磷酸根维持在5~20mg/L范围。

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂应注意的14个问题:

磷酸三钠投放要适量,锅水磷酸根浓度过剩量要适度,锅水磷酸根浓度维持在国标GB/T1576-2008要求水质指标范围内,磷酸三钠过量或欠量都会对锅炉造成伤害。

磷酸三钠加多了对锅炉运行有三方面影响

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第1个问题:磷酸三钠加多了对锅炉运行影响一。磷酸三钠过量,锅水磷酸根浓度超过国标GB/T1576-2008要求水质指标范围,会造成炉水电导率过高,含盐量过大。

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第2个问题:磷酸三钠加多了对锅炉运行影响二。磷酸三钠过量,容易造成汽水共腾,造成蒸汽含盐量上升,恶化蒸汽品质。

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第3个问题:磷酸三钠加多了对锅炉运行影响三。磷酸三钠过量,还容易造成炉水碱度过大,造成晶间腐蚀苛性脆化。

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第4个问题:磷酸三钠加少了对锅炉运行有影响主要是。磷酸三钠欠量,锅水磷酸根浓度低于国标GB/T1576-2008要求水质指标范围,会造成炉水PH值达不到指标,炉水硬度高,锅炉炉管易结垢影响传热,锅炉出力不好效率不高,锅炉炉管严重结垢会引起炉管蠕胀而爆管,直接影响安全生产。

磷酸盐隐藏现象

磷酸盐隐藏现象发生的特征为:当锅炉负荷增高时,锅炉水中的磷酸盐有一部分从水中析出,沉积在炉管壁上,炉水中磷酸盐的浓度明显降低,而当锅炉负荷减少或停炉时,沉积在炉管壁上的钠盐又被溶解下来,炉水中磷酸盐的浓度重新増高,这种现象称为磷酸盐隐藏现象。

磷酸盐隐藏的原因

磷酸三钠在水中的溶解度是随着水温升高而增大,当温度达到120℃左右时,磷酸三钠溶解度达到最大值。当水温超过200 度以后,磷酸三钠溶解度随着水温升高急剧下降。

锅炉出力增大时,由于炉膛内热负荷增加,上升管内的炉水容易发生不正常的沸腾工况即膜态沸腾和流动工况即汽水分层、自由水面和循环倒流等。膜态沸腾,汽水分层、自由水面和循环倒流等这些异常工况会造成炉管的局部过热,结果使管内锅炉水发生局部蒸发浓缩,导致磷酸盐析出附着在管壁上。

锅炉出力减小或停炉时,炉膛内热负荷降低,炉管内恢复汽泡状沸腾工况,在这种工况下沸腾 产生的气泡靠浮力和水流冲力离开壁管,与此同时周围的水 流向壁管,使壁管得到及时冷却。正常地汽泡状沸腾工况使壁管不再出现局部过热,并且因为壁管受到锅炉水的冲刷,原本析出并附着在壁管上的磷酸盐重新溶于锅炉水中。

磷酸盐隐藏的危害

炉管上形成的磷酸盐附着物的危害性与水垢相似,主要危害表现为三种:

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第5个问题:磷酸盐隐藏的危害一、 炉管上形成的磷酸盐附着物能与炉管上的其他沉积物,如金属腐蚀产物氧化铁、硅化合物等发生反应,变成难溶的水垢。

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第6个问题:磷酸盐隐藏的危害二、 炉管上形成的磷酸盐附着物因其导热很差,在某些情况下也可直接导致炉管金属严重超温,以致炉管蠕胀,严重的甚至发生爆管。

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第7个问题:磷酸盐隐藏的危害三、炉管上形成的磷酸盐附着物能引起沉积物下的金属腐蚀,当Na3PO4(磷酸三钠)发生暂时消失现象时,在高热负荷的炉管上会形成Na2HPO4(磷酸氢盐)的固相附着物,其析出过程的化学反应为:

Na3PO4 +H2O→Na2HPO4 +NaOH

在这个化学反应中,当磷酸氢盐的固相物从磷酸三钠溶液中析出时,在炉管管壁边界层的液相中,有游离氢氧化钠产生,使炉水PH值增大。含有游离氢氧化钠的炉水局部高度浓缩时会引起炉管金属的腐蚀。这也是有时炉水PH值高的原因。

磷酸盐隐藏的解决六个办法

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第8个问题:解决磷酸盐隐藏的办法一、调整炉膛内空气动力场合理分布,让锅炉炉膛各处温度平衡均匀,避免局部发生过热现象,使炉膛内空气动力场达到最佳效果。

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第9个问题:解决磷酸盐隐藏的办法二、锅炉高负荷情况下,只要炉水不出现硬度,保持磷酸盐加入量在国标要求指标范围内,避免过量加入磷酸三钠,防止加的量越多析出越多。

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第10个问题:解决磷酸盐隐藏的办法三、对炉水进行协调PH-磷酸盐处理,使炉水 Na/PO4 摩尔比值保持在 2.5-2.8 之内,就可避免游离氢氧化钠的产生,防止游离氢氧化钠对炉管金属的腐蚀。

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第11个问题:解决磷酸盐隐藏的办法四、锅炉负荷波动较大情况下,锅水磷酸盐浓度变化较大时,适当增加一下定排,或者开大连排,加强排污。

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第12个问题:解决磷酸盐隐藏的办法五、碱洗除去Na2HPO4、NaFePO4隐藏磷酸盐。炉水磷酸盐隐藏现象主要是磷酸盐在不同温度下溶解和沉积在管壁上引起的,可采用氢氧化钠溶解Na2HPO4、NaFePO4,化学反应式为:

Na2HPO4+NaOH→Na3PO4+H2O

NaFePO4+ NaOH→Na3PO4+Fe(OH)2

实施方法为:当炉水温度大于300摄氏度时,加入低浓度的NaOH,保持炉水PH值在9.5~10左右,加大排污同时检测铁离子浓度变化,处理24小时即可解决隐藏磷酸盐。

磷酸三钠作为锅炉阻垢剂需要注意第13个问题:解决磷酸盐隐藏的办法六、在条件许可情况下,降低锅炉负荷。

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