炉水低磷酸的自动控制

摘 要：某电厂锅炉汽水加药调节均由人工操作控制，运行管理和监督操作都不方便，故考虑利用原有系统的情况下进行整改，增加在线仪表、利用加药泵的频率来自动调节加药量和加药时间，以达到精确的控制炉水品质。

关键词：加药、监督、整改、在线仪表，频率、炉水品质

1.工程概况

某石化企业自备电厂热电联合车间共有6台汽包锅炉，配5台汽轮发电机组，总额定蒸发量1040t/h，总额定发电量99MW。#1、#2、#3炉为中温中压， #4、#5、#6炉为高温高压，汽轮发电机均为背压式。

#1、#2、#3、#4炉布置在老厂房，#5、#6炉位于新厂房，两厂房相距60余米。

目前锅炉汽水系统采用加药量由人工间隔式调节、向汽包注入氢氧化钠和磷酸三钠溶液加药方式，以控制炉水PH和磷酸根，达到防腐、防垢的目的。由于#5、#6锅炉加药泵房离化学水处理控制室较远，运行操作很不方便，故炉水化验频次仅为一日两次，造成炉水加药量调整的严重滞后性；同时本厂又是热电联产企业，热负荷经常根据用户需要量进行调整，由于从加药泵、计量罐液位到炉水实时成绩均无法实现远程监控和操作，给加药的运行管理及锅炉汽水监督造成了极大的困难。因此本期工程将在有效利用原有资源的前提下，对#4、#5、#6炉炉水品质监督和加药实现安全有效的自动化处理。

2.设计依据

DL/T5068-2006 《火力发电厂化学设计技术规程》

DL/T805.2-2004 《火电厂汽水化学导则 第2部分 锅炉炉水磷酸盐处理》

DL/T805.3-2004 《火电厂汽水化学导则 第3部分 汽包锅炉炉水氢氧化钠处理》

DL/T665-1999 《水汽集中取样分析装置验收标准》

3. 磷酸盐处理

3.1磷酸盐处理

在锅炉水呈沸腾状态和PH值较高的条件下，加入一定数量的磷酸盐后，炉水中钙离子和磷酸根离子发生以下反应：

10 Ca2++6 PO43-+2OH-=Ca10 （OH）2（PO4）6

反应生成的碱式磷酸钙是一种松软的水渣，可通过锅炉排污排出。所以，当锅炉水中保持有一定量的过剩磷酸根时，可使炉水中的钙离子浓度降得很低，从而达到防止钙盐水垢的目的

锅炉水中磷酸根含量不易过低或过高，过低起不到上述防垢作用，过高会增加炉水含盐量，影响蒸汽品质，造成锅炉酸性腐蚀，生成不溶性的水垢。

3.2 磷酸盐“暂时消失”现象

当锅炉负荷增高时，炉水中磷酸钠盐的浓度明显降低，而当锅炉负荷减少或停炉时，炉水中磷酸钠盐浓度又重新升高。这种现象称为磷酸盐“暂时消失”现象。

这种现象的实质是：当锅炉负荷增高时，易溶磷酸钠盐从炉水中析出，并沉积到水冷壁管上，结果使炉水中磷酸钠盐总浓度降低；在锅炉低负荷运行或停炉时，这些沉积在水冷壁管上的钠盐又重新溶解下来.使它们在炉水中的浓度又重新升高。

其危害是：沉积在水冷壁管上的钠盐传热性能差，容易引起水冷壁管过热、爆管；又能与其它沉积物发生反应，变成难溶的水垢；发生酸性磷酸盐腐蚀。

3.3 处理方式

根据本厂特点，参考DL/T805.2-2004 《火电厂汽水化学导则 第2部分锅炉炉水磷酸盐处理》，可采用低磷酸盐处理（LPT），控制炉水磷酸根含量较低，即0.5～3mg/L或2～4mg/L，PH 9.0～9.8；同时增设在线电导率表，以判断是否有杂质漏入等异常情况。

4.系统流程及控制方法

药品由人工分别加入现有2_计量罐进行配制，1台计量罐配制氢氧化钠溶液，另1台配制磷酸三钠溶液。

2种药品由2台加药泵按一定比例分别注入汽包内，由炉水在线pH表、磷表进行在线分析，远程显示，通过系统分析数值自动调节加药泵频率和加药泵的启停，如此形成自动加药循环。并增设炉水电导率表，显示电导率数据，监测炉水受“污染”情况。

当PO4浓度大于大值时，Na3PO4计量泵变频器自动降低电机转速，加药量降低，当频率低于10Hz运行2小时，自动停加药泵；当PO4浓度小于小值时，自动提高计量泵频率，增大加药量。

当PH大于9.8时，NaOH计量泵变频器自动降低电机转速，加药量降低，当频率低于10Hz运行2小时，自动停加药泵；当PH小于9时，自动提高计量泵频率，增大加药量。

5. 设备利用与改造情况

1）每台炉的2台计量罐，利用原有的；2台加药泵，也利用原有的，修改部分管道。

2）更换原有#4、#5、#6炉水汽取样设备，换装成水汽集中取样分析装置。装置一般分湿盘与仪表盘两部分，湿盘包括予冷却器、取样冷却器、压力保护、温度保护、管道、阀门等，仪表盘包括炉水PH表、炉水磷表、炉水电导率表、电子恒温、手动取样等。也有厂家把湿盘与仪表盘合并成一个盘，利于设备布置。

取样点计有给水、炉水（左、右）、饱和蒸汽（左、右）、过热蒸汽等，共6点。

根据厂房布置情况，#4炉单独设置水汽集中取样分析装置， 而#5、#6炉的水汽集中取样分析装置可部分分开、部分合并设置。

3）增设自动加药系统。依据pH和磷酸根设定的数值自动调节加药量，实现远程操控和监控。

为此需更换#4、#5、#6炉加药泵变频器，共6台。更换#4炉、#5与 #6炉的控制柜，换装成变频控制柜。#5与 #6炉的变频控制柜可合并设置。

各监测信号将送到位于老厂房的水处理控制室。

4）根据需要，可改造冷却水源，使样品温度得以控制。

6. 布置

1）#4炉的水汽集中取样分析装置，将布置在老厂主厂房原位置附近。因该地属“敞开式”，应为它设置简易隔断房，房内配置必要的调温或降温设施。

#5、#6炉已设有取样间与仪表间，水汽集中取样分析装置可布置在这里，但也应配置必要的调温或降温设施。

房间调温或降温设施可由设备生产厂家实施完成。

2）#4、#5、#6炉的变频控制柜将布置在原有加药间内。