炉水调节的方法和目的

汽包锅炉的炉水水质调节，就是通过向锅炉水中投加某种化学药剂，使结垢物质呈水渣析出，或呈溶解、分散状态，通过排污排出炉外的一种防垢方法。在发电厂的锅炉中，最宜用作锅内防垢处理的药品是磷酸盐。向炉水中投加磷酸盐的这种处理方法，称为磷酸盐防垢处理，俗称磷酸盐处理（Phosphate Treatment，PT）。

向炉水中简单加入磷酸三钠的处理方式称为磷酸盐处理方式。为了防止产生游离氢氧化钠，在加入磷酸三钠的同时适当添加磷酸氢二钠，维持Na+与PO₄^3-的摩尔比为2.6～3.0^[1]，炉水pH值为9～10，这种炉水处理方式称为协调pH-磷酸盐处理（Congruent Phosphate Treatment，CPT^[2]）。

（一）原理

磷酸三钠（Na₃PO₄·12H₂O）是一种白色晶体状的固体颗粒，易溶于水，其水溶液呈强碱性。加入锅炉内起以下三个作用：

（1）提高锅炉水的pH值和缓冲性

磷酸三钠溶于水后水解析出OH-，提高了水的pH值。当水中有酸性物质析出H+时，平衡向右移动；当水中有碱性物质析出时，平衡向左移动。这样，缓冲性为零的给水进入锅炉汽包后，通过加入磷酸三钠，提升并保证锅炉水有足够的缓冲性。

（2）防止钙镁水垢

在锅炉水呈沸腾状态和pH值较高（pH=9～10）的条件下，炉水中的钙离子与磷酸根离子发生以下反应：

10Ca2++6PO43-+2OH-→3Ca3（PO4）6·Ca（OH）2（碱式磷酸钙）(www.xing528.com)

生成的碱式磷酸钙是一种松软的水渣，随锅炉排污易排掉，且不会黏附在锅内转变成水垢。当炉水保持一定量的剩余PO₄^3-时，可以使炉水中钙离子的含量非常小，以至不会达到其生成CaSO₄或CaSiO₃的溶度积，这样就不会有钙垢形成。

（3）提高锅炉金属的耐腐蚀性

磷酸盐可在锅炉管壁表面上生成磷酸盐保护膜，防止金属腐蚀。

（二）磷酸盐的加入量

锅炉水中的PO₄^3-含量不宜过低或过高，过低起不到上述防腐、防垢作用，过高会增加炉水的含盐量，影响蒸汽品质，而且有可能生成Mg₃（PO₄）2、Fe₃（PO₄）2水垢。对于390MW燃气-蒸汽联合循环机组的余热锅炉，因多个汽包压力不同，建议炉水中PO₄^3-含量采用与其高一等级压力的控制标准。在凝汽器不泄漏和用除盐水作锅炉补给水的条件下，建议采用PO^34-含量小于5mg/L的低磷酸盐处理。当凝汽器泄漏时，要及时增加磷酸盐的加入量，加大排污排渣，在蒸汽品质合格的情况下力保炉水pH值。

（三）磷酸盐的加药方式

市场采购的磷酸三钠为固体药品，必须在溶液箱内先配制成1%～5%的稀溶液，再通过与汽包压力相匹配的计量泵加入汽包内。对于390MW燃气-蒸汽联合循环机组的余热锅炉，低压汽包可不设磷酸盐加药系统；中、高压汽包可以采用单独的磷酸盐加药系统，也可以设计为一个多点加药的综合加药系统。在设置了炉水PO34-、电导率、pH值在线监测仪表的条件下，可以利用仪表的输出信号实现炉水加磷酸盐的自动控制。