炉内水处理是锅炉补给水、凝结水及工艺冷凝水处理的补充。中高压锅炉的给水在炉外已经过严格处理,但仍含有微量的成垢物质。炉内水处理是向炉内加入适量化学药剂,与成垢物质(主要是钙、镁的盐类)发生作用,生成呈分散状态的水渣,使其通过锅炉排污排出系统,或使其成为溶解状态存在系统中,避免垢物沉积,以达到减轻或防止结垢的目的。也有一些处理方法主要是提高给水质量,加入氧化性化学药剂,使金属表面形成保护膜,降低腐蚀率,也同时减少了沉积。有以下几种方法。
(1)磷酸盐处理及协调磷酸盐处理法 向炉水中加入磷酸三钠或同时加入磷酸二氢钠,在碱性条件下使钙、镁及硅酸根成垢离子生成水渣,还可以生成磷酸铁的保护膜,防止氧腐蚀。其适用于中压、高压及超高压锅炉,是目前最广泛采用的方法。其缺点是容易出现盐类暂时消失的异常现象。
(2)平衡磷酸盐处理法(EPT) 由加拿大开发,将磷酸盐(PO3-4)控制在临界浓度以下,以克服磷酸盐暂时消失。超过临界浓度时,在沉积物下面浓缩的PO3-4会与氧化铁反应。平衡PO3-4最大不超过2.4mg/L,一般在100~2000μg/L。并保持Na+/PO3-4物质的量比大于3.0,游离NaOH大于1mg/L。运行pH值为9.0~9.7,有铜系统为8.6~9.0。临界浓度需根据工况由试验确定。
(3)全挥发性处理法(AVT) 只在给水中加氨和联氨,不在炉水中加磷酸盐,以防止腐蚀,从而减少沉积物。要求给水的纯度高,电导率小于0.2μS/cm。只用于超高压的汽包炉和直流炉。这种处理的炉水没有缓冲性,容易引起pH降低,当给水质量下降时,容易结水垢,需立即投加磷酸盐处理。
(4)中性水处理法(NWT) 给水为电导率小于0.15μS/cm的高纯水,pH值6.5~7.5,加入适量氧化剂H2O2或气态氧,使溶解氧浓度为30~150μg/L,可在金属上生成耐蚀的保护膜。当给水质量下降时,腐蚀率增大。
(5)联合水处理法(CWT) 给水电导率小于0.15μS/cm,加入适量氨使pH值为8.0~8.5,再加入溶解氧为50~250μg/L,适用于直流炉,可抑制碳钢腐蚀。
(6)螯合剂处理法 在给水管道中加入乙二胺四乙酸(EDTA)或氨基三己酸(NTA)螯合剂,使管壁上生成薄且致密的磁性氧化铁Fe3O4和Fe2O3保护膜,减少金属腐蚀。但要求使用前锅炉进行化学清洗,并要求给水中无钙镁离子,使用条件较苛刻。同时药剂价格昂贵。
(7)聚合物处理法 利用阻垢分散剂的分散和晶格畸变作用来减少炉内水垢的沉积。常用的阴离子聚电解质有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐和羧甲基纤维素,相对分子质量在103~104范围。也采用有机磷化合物,如ATMP、EDTMP、HEDP等。此法仅用于中低压锅炉。