摘要：炉水磷酸盐处理原理，生产实际应用中存在问题及炉水加药系统堵塞原因分析及防止措施。
关键词:炉水；磷酸盐加药；隐藏；管道；堵塞
一、炉水磷酸盐处理原理
为了防止在汽包锅炉中产生钙垢，除了保证给水水质外，我国大多数电厂都采用炉水磷酸盐加药处理，使随给水进入锅内钙离子在锅内不生成水垢，而形成水渣，随锅炉排污排除。
（1）使炉水中维持一定量的PO43-，就可使炉水维持一定的pH值，在炉水处在沸腾条件下，炉水pH在9.0～9.7，使进入锅炉水中的硬度，硅酸等盐类与磷酸根发生反应：
——10Ca2++6PO43-+20H-→Ca10(OH)2(PO4)6(碱式磷酸钙)；
——3Mg2++2SiO32-+20H-+H2O→3MgO?2SiO2?2H2O（蛇纹石）；
——反应产物是一种不粘附在受热面上的松软水渣、易随锅炉排污排掉，从而防止锅炉内生成水垢。
（2）炉水中维持一定量的PO43-，可防止锅炉金属的腐蚀。在较高的pH值下，炉水中的磷酸盐可在锅炉金属表面生成磷酸盐保护膜，防止金属的腐蚀。
二、炉水磷酸盐处理弊端
1.炉水中磷酸盐含量标准
为了达到防止在锅炉中产生钙垢的目的，在炉水中要维持足够的PO43-含量。这个含量和炉水中的SO42-，SiO32-含量有关，从理论上来讲是可以根据浓度积推算的，但是实际上因为没有得出钙化合物在高温锅炉水中的浓度积的数据，而且锅内生成水渣的实际反应过程也很复杂，所以锅炉书中PO43-含量究竟应维持多大合适，还估算不出，主要凭实践经验来定。锅炉水中的PO43-不应太多，太多了不仅随排污水排出的药量会增多，使药品消耗增加，而且还会引起不良后果。
(1)增加锅炉水的含盐量，影响蒸汽品质。
(2)容易和Mg2+生成Mg3（PO4）2，Mg3（PO4）2在高温水中的溶解度非常小，能黏附在炉管内形成二次水垢。这种二次水垢是一种导热性很差的松软水垢。
(3)容易在超高压机组发生磷酸盐“隐藏”现象。磷酸盐“隐藏”现象，即当锅炉负荷增高时，炉水磷酸盐的浓度明显降低，而当锅炉负荷降低或停炉时，磷酸盐浓度又重新升高的现象。隐藏现象的原因是磷酸盐从炉水中析出并沉积到水冷壁、汽包壁表面，使炉水磷酸盐浓度降低，在锅炉负荷降低或停炉时，管壁的磷酸盐又重新溶解下来，使炉水磷酸盐浓度又升高。
影响炉水磷酸盐发生“隐藏”现象主要有以下三个方面：
（1）与炉管内近壁层的传质过程有关，因为炉管内壁的温度要比管内水温高，内壁表面是发生盐类浓缩的主要场所。
（2）与锅炉运转工况有关，高负荷时炉管局部过热现象发生几率增加，盐类发生局部浓缩的几率也增加。
（3）与磷酸三钠在水中的溶解特性有关，常温下磷酸三钠属于易溶解盐类，但是随着温度的升高其溶解度变化很大。
2.炉水磷酸盐处理注意事项
炉水磷酸盐处理是向锅炉水中添加不挥发的盐类物质，使锅炉水含盐量增加。既要保证效果又不影响蒸汽品质，必须注意一下问题：
（1）给水残余硬度应小于5umol/L，以免炉水生成的水渣太多，增加锅炉排污，甚至影响蒸汽品质。
（2）对于结垢的锅炉，进行磷酸盐加药处理时，必须先将水垢清除掉。
因为磷酸盐还能与原先生成的钙垢作用，水垢逐渐变成水渣或者脱落，炉水因为产生大量水渣影响蒸汽品质。严重时脱落的水垢会堵塞炉管，导致水循环发生故障。
（3）及时排除生成的水渣，以免锅炉水中聚集很多水渣，影响蒸汽品质。
（4）药品应应比较纯净，以免杂质带入炉内。
三、炉水磷酸盐加药系统堵塞原因分析及处理
我厂锅炉为东方锅炉厂生产的DG670/13.9-19型锅炉。锅炉采用超高压一次中间再热，单汽包自然循环锅炉。给水采用加氨和联氨调节，pH值控制在9.2-9.6，炉水pH值控制在9.0-9.7，炉水磷酸盐采用连续加入的方式，无凝结水精处理。我厂共发生两次炉水磷酸盐系统堵塞，一次为炉侧一次门前管道堵塞造成，采取的处理措施是接临时管道进行反冲洗；一次为加药泵出口管道发生管道气塞，采取措施是停机前对管路进行冲洗。
2019年4月15日，我厂11号机组C修后启动，启动初期炉水磷酸盐指标偏低，考虑我厂没有精处理机组启动初期水质较差，磷酸盐大部分与带入炉内杂质离子反应所致。4月15日二值化学巡检人员发现磷酸盐加药泵出口小联箱南端焊口开焊，联系检修人员处理，处理后发现磷酸盐加药泵出口压力过高，同时发现炉水磷酸根含量下降趋势。对炉水磷酸根试验药品进行更换，对炉水水样进行排污，再次采样化验炉水磷酸根含量低于标准，调整加药频率、行程，未见炉水磷酸跟增涨趋势。判断磷酸盐没有加入到汽包中。分析3号磷酸盐加药泵故障，隔膜损坏、安全阀损坏，备用磷酸盐泵4号有缺陷未处理好，改用10号机组 2号磷酸盐串联加药泵，同样加不上药，排除3号磷酸盐泵的问题，怀疑磷酸盐泵出口到汽包管道堵塞。分析11号炉侧逆止门不能起到逆止作用，初期汽包间炉侧仅一手动门，怕手动门不严，炉侧高温高压，未对炉侧逆止门进行排查，仍分析为化学加药侧管道或阀门，对化学侧逆止门进行更换，仍未见效果。经尝试炉侧手动门严密，对炉侧逆止门进行更换，同时对加药管进行断开，启动磷酸盐加药泵，从汽包侧排出少许白色固形物，接通管道炉水磷酸盐仍然加不进去，因为11号炉C修对汽包进行了解体检修，汽包内部杂质较多，分析炉侧磷酸盐加药管堵塞。采取措施将磷酸盐加到乙侧连排管中，由乙侧进行加药，单甲侧进行排污。管路接好后，决定用临时管进行反冲洗，几分钟后听到冲刷声音，恢复原加药方式，炉水磷酸盐指标恢复正常。
2019年 7月 12日，11号机组启动后又发生炉水磷酸盐加不进去，3、4号磷酸盐加药泵故障排除，分析仍为管路堵塞问题，关闭炉侧一次手动门，断开逆止阀，启动3号磷酸盐加药泵，开始是大量气体，后续药剂正常按频率流出，将炉侧又进行反冲洗，加药正常。两次发生炉水磷酸盐加药系统堵塞，加药管的堵塞，影响炉水加药调节，进而影响炉水、蒸汽品质，为了防止类似的情况再次发生，对两次加药管堵塞原因进行分析。每次机炉大修并没有将加药管清理列入检修项目，以前停炉检修只是检查加药管上的小孔堵没堵，没堵就不清理加药管，因此加药管未进行彻底清理是造成管内堵塞的原因之一。磷酸盐在加药管内的状态，通常加药泵出口磷酸盐的质量分数在0.5%，当炉水磷酸根浓度达到要求就会人为的停止加药，汽包内整个加药管内的药液得不到稀释，在浓度上变成“死区”，在此温度下磷酸盐的溶解特性决定它将析出盐类。如果加药泵打出的药液不能将此附着物冲刷掉或者冲刷掉又沉积在某个弯头部位，那么这种固相附着物逐渐增加，最终导致加药管的阻塞。
第二次磷酸盐加药系统堵塞，机组检修，并未对汽包进行解体检修，排除外界污染因素，启动加药泵管内喷射后大量气体，分析炉水加药管与伴热管一起包在保温内，停炉前，加药管药液减少，与伴热管紧挨加药管内壁发生汽化，产生大量气体，造成管道气塞。
四、磷酸盐加药系统堵塞解决措施及其防止
（1）防止出现机械故障而导致加药管的堵塞，利用机组检修定期对加药管进行彻底清理。
（2）注意温度对磷酸盐溶解度的影响，做好补给水处理，保证给水水质非常优良的情况下，应尽量降低炉水中磷酸盐含量的标准。
（3）保持炉水低磷酸盐处理，增大炉水加药流量。
（4）机组停炉时用除盐水对管路进行冲洗。
参考文献
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