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摘 要：本文从我厂炉水处理方式及大修检查时发现的一些问题入手，简述了氢氧化钠处理工艺，重点从机组大修汽轮机检查情况来对比，介绍了炉水氢氧化钠处理的运行效果，从而说明炉水氢氧化钠处理在我厂是可行的。
关键词：汽包锅炉 炉水 氢氧化钠处理
- 概述
深圳妈湾发电总厂装机容量为6×300MW汽轮发电机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂设计制造的亚临界压力超高压、一次中间再热、控制循环燃煤汽包炉，最大连续蒸发量为1025t/h， 额定蒸发量为910t/h，主蒸汽压力为18.3/17.55MPa， 主蒸汽温度为540℃。炉水处理经历过常用的磷酸盐（Na3PO4）处理方式，向汽包中手动加入磷酸盐，炉水中磷酸根浓度的控制标准按照国标：正常运行时为0.5～3.0mg/l，日常运行中磷酸根浓度平均在1.5mg/l左右;低磷酸盐处理，磷酸盐的控制标准为0.3～0.6 mg/l，加药方式由手动加药变更为PID控制自动加药（在线磷表自动连续监测），磷酸根平衡值设定为0.50 mg/l ，启泵值0.35 mg/l，停泵值0.55 mg/l;机组大小修时，检查发现汽轮机叶片上存在一定程度的积盐（分析其主要成分为磷酸盐类），割管检查发现水冷壁有酸式磷酸盐沉积及局部点蚀现象，2006年6月开始，和西安热工院一起做给水、炉水优化处理试验，2007年8月起炉水正式加氢氧化钠处理。
- 炉水氢氧化钠处理工艺
2.1 原理及目的
氢氧化钠在水中电离出氢氧根，氢氧根中的氧和金属氧化膜最外侧的原子因化学吸附而结合，从而改变了金属/溶液界面的结构，提高了阳极反应的活化能，使腐蚀介质同金属的化学反应速度显著降低。由于氢氧根在吸附过程中排挤原来吸附在金属表面的水分子层，能降低金属的离子化倾向，因此，氢氧根的吸附作用使得金属保持非活性状态。同时，由于氢氧化钠与氧化铁形成了二价和三价铁的羟基络合物，使金属表面形成致密的保护膜。在热传导状态下，氧气与中性氯化钠产生复合反应生成盐酸，盐酸可以导致氢脆发生（只有在氧气和氯化钠浓度超过临界值时发生氢脆），在炉水中加人少量的氢氧化钠，由于氢氧化钠具有中和酸性物质的能力，使氯化物的浓度降低而減少酸性氢脆腐蚀。
炉水采用氢氧化钠化学处理的目的在于使炉水中保持适量氢氧化钠浓度，拟制因凝汽器泄漏造成炉水氯离子含量增加而产生氢脆腐蚀的危险。同时，炉水采用氢氧化钠处理是解决炉水pH 值降低的有效方法之一。
2.2 炉水水质控制标准
根据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中规定如下：
2.3 运行工艺
氢氧化钠配制方法：氢氧化钠溶液浓度范围一般为0.0125%～0.025%。即一期按125g固体氢氧化钠配一计量箱;二期和三期按250 g固体氢氧化钠配一计量箱。应该使用分析纯级以上的氢氧化钠。当凝汽器泄漏，炉水氯离子较高，导致炉水pH降低时，应酌情增加计量箱氢氧化钠浓度。
氢氧化钠手动连续方式：在炉水氢电导率在小于3?S/cm时，按手动连续方式向炉水加入加氢氧化钠。
一期加入量为计量箱液位下降速率：1.0～2.0cm/h。参考计量泵运行方式：计量泵行程100%，频率15Hz～30Hz。
二、三期加入量为计量箱液位下降速率0.4～0.6cm/h。参考计量泵运行方式：二期计量泵行程40%～50%，频率30%～60%; 三期计量泵行程40%～50%，频率15Hz～30Hz。
我厂这么多年运行情况：给水、蒸汽氢电导率在0.15?S/cm以下;炉水氢电导率1.0?S/cm以下，炉水二氧化硅100?g/L以下，炉水氯离子100?g/L以下，炉水钠100?g/L以下，炉水PH值大部分时间在9.3-9.4之间，炉水连排流量在3-5t/h。
3.炉水氢氧化钠处理运行效果
妈湾电厂六台机炉水处理经历过磷酸盐处理，低磷酸盐处理，氢氧化钠处理，主要从机组大小修检查情况做比较，以#4机组汽轮机检查为例。
3.1 2006年2月#4机组大修时汽轮机检测情况及垢样分析结果如下：
高压转子和静叶的各级上均有沉积物，厚约1mm，从调速级到12级，颜色从砖红色变化为浅灰绿色。调速级：垢样为砖红色，PH为12;第1、2、3级：垢样为砖红色，PH为12;第4、5级：垢样为砖黄色，PH为12;第6、7、8级：垢样为灰白色，PH为12;第9、10、11、12级：垢样为灰绿色，PH为12。
对各级高压静叶进行了取样，测定其积垢量在26～41mg/cm2之间，积垢率为4.8～7.5mg/（cm2.a）之间，取样分析结果中P2O5占40%以上，由此可以看出汽轮机沉积盐分中磷酸盐有相当高的比例。沉积在汽轮机的磷酸盐，将造成汽轮机效率的下降。2007年将炉水处理方式改进为氢氧化钠（NaOH）处理，同时取消了原先采用的给水联胺（N2H4）加药。
3.2 2012年1月#4机组大修时汽轮机检测情况及垢样分析结果如下：
调速级：极薄层沉积物，底层浅砖红色，PH为7～8;高压第1级：浅砖红色极薄层沉积物，无法刮取，叶片有一些小磨蚀坑，PH为10～11;高压第2、3级：浅砖黄色极薄层沉积物，无法刮取，叶片有一些小磨蚀坑，PH为10～11;第4～9级：浅砖灰色极薄层沉积物，无法刮取，PH为10～11。
对高压动叶10～12级以及中压7～9级围带处沉积物取样分析，其中P2O5分别占16%、1%，其他主要是Fe2O3，由此可见炉水加NaOH方式处理后，炉水中Na+、CL-离子含量大幅减少，PO3-离子逐步消失，降低了炉水中的含盐量，改善了水汽品质，降低了排污量和补水率;汽轮机中盐类沉积逐步消失。
3.3 2016年3月#4机组大修时汽轮机检测情况如下：
高压转子1～7级：整体铁灰色，基本无沉积物，PH为10～12;高压转子8～12级：整体为逐级加深的砖红色，基本无沉积物， PH为10～11。
由此可见，与磷酸盐处理相比，炉水氢氧化钠处理不容易出现“隐藏”问题，在控制的浓度范围内也不会带其它副作用。长时间采用氢氧化钠处理后，炉水不含磷酸根，避免蒸汽携带磷酸盐造成汽轮机高压缸磷酸盐沉积问题。
4.结论
我厂炉水采用NaOH处理后，经过长时间的运行，效果显著，达到了预期的目标。不论是日常的水汽监测，还是水汽质量的定期检测，都表明水汽质量得到了提高，消除了磷酸盐处理时的产生的负面效果。凝汽器也多年未出现泄漏。表明300 Mw 及以上汽包锅炉热力系统炉水可选用氢氧化钠化学处理。
a、炉水氢氧化钠处理工艺极大的降低了化学加药带入的杂质含量，有效提高炉水纯度及pH值，机组负荷波动工况不会发生盐类消失现象，有效减缓热力系统腐蚀及携带积盐;
b、长期运行表明，采用氢氧化钠处理后锅炉结垢和腐蚀一般在一类控制范围内，热力系统汽水品质满足国标GB12145-2016及行业标准DL/T-805.3-2013;同时氢氧化钠处理在维持炉水的缓冲性和pH值的稳定性方面有着明显优点。氢氧化钠除了提供碱度维持pH值外，还可以抑制氯离子对氧化膜的破坏。在一定程度上降低了炉水中氯离子对设备的腐蚀。
c、氢氧化钠处理炉水排污率相对较小，机组补水率及热耗率相应降低。
参考文献
[1] 机组大小修检查报告，内部资料。
[2] 孙本达，电力系统水处理培训教材（第二版），2015年，中国电力出版社。
[3] DL/T805.3-2013《火力发电厂汽水化学导则，第3部分：汽包锅炉炉水氢氧化钠处理》。