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1、值的因素及对锅炉的危害热 影响锅炉炉水 pH 值的因素及对锅炉的危害热 结合生产实际对锅炉水 pH 值出现偏高或偏低的原因及其危害进行了分析，并提出了 防范措施以保证锅炉得以安全经济运行，从而防止发 生事故。锅炉是生产蒸汽和热水的设备，锅炉用水的水质对锅炉的安全运行和效率有很大的影 响，因此，对锅炉用水的水质及水质管理提出一定的要求， 把处理后合格的水用作锅炉给 水，使锅炉得以安全经济运行。而 pH 值就是一个重要的指标，它的变化直接影响到锅炉 设备的安全经济运行。我国现行的低压锅炉水质标准(GB15762001)中规定：蒸汽锅 炉或热水锅炉采用锅内加药水处理或锅外化学水处理时的水质标准pH(
2、25C)均为给水大 于7,锅水1012。在锅炉正常运行条件下，由于锅水不断蒸发浓缩和某些盐类的分解， 锅水的 pH 值比给水高，这时在金属表面就能形 成一层致密的 Fe3O4 保护膜，这对锅炉 表面的防腐十分有利，因此规定锅水 pH 值在 1012 之间，保证锅炉安全运行。但由于 各种因素的影响造成 锅炉炉水的 pH 值偏高或偏低，这给锅炉设备的安全运行造成危害， 必须加以防范，避免发生事故。 1 锅炉炉水 pH 值偏低的原因及危害 1.1 原因及危害 一 般锅炉用水使用的是城市管网的供水系统，我国城市供水水质标准(CJ/T2062005)规 定 pH 值为 6.58.5。城市供水水质在处理和
3、传送过 程受 pH 值的影响较大，同时，地表 水的 pH 值随着季节的变化和外界污染的影响，也在变化。二氧化碳是一种易溶于水的气 体，天然水特别是地 下水中，通常含有一定量的二氧化碳。在水的软化及降碱过程中，常 常会产生游离的二氧化碳，含量一般大于20mg/L。对于中高压以上的锅炉，为防止给水 系统腐蚀，应维持给水的 pH 值在 8.0 以上，最好在 9.09.2。由于净水工艺的连续性和 相关性，以及考虑投资成本，不可能满足各 种用水设备的要求。在进行锅炉补给水的离子 交换处理时，水的 pH 值不会有变化，进入锅炉内的补给水偏酸性。 另外，离子交换树脂 的碎片等有机物，进入锅炉后，在炉内高温高
4、压下分解形成无机强酸和低分子有机酸；某些 物质随给水带入锅内，它们在锅内分解、降解或水解也会产生酸性物质，使炉水的pH值 下降。 当锅水 pH 值小于 7，水中有游离二氧化碳存在时，就会同相接触的金属发生以二 氧化碳为去极剂的电化学腐蚀。给水不除氧除气，给水回水管路 系统就会产生这种酸腐蚀。 其反应如下：总的反应为：Fe+2H2O+2CO2Fe(HCO3)2+H2 f反应生成物重碳酸亚铁Fe(HCO3)2，系氢氧化亚铁与二氧化碳化合而成，易溶于 水，不易在金属表面形成保护膜，所以二氧化碳引起的酸腐蚀 是均匀腐蚀，使金属表面形 成结构壁面均匀减薄。锅炉给水中含有各种碳酸化合物，其阴离子形成为 C
5、O3 和 HCO3 ， 在锅炉内这些碳酸化合物会受热分解，生成大量的二氧化碳气体，混入蒸汽内 流向用汽设 备及凝气设备。当蒸汽凝结时，这些二氧化碳气体随着溶解到凝结水中，使凝结水的 pH 值 降低，呈酸性，在回水管路系统产生酸腐蚀。反应如下：2NaHCO3=CO2+H2O+Na2CO3 Na2CO3+H2O=CO2 f +2NaOH CO2+H2O=H +HCO3+ 2-当水中同时溶解有氧气和二氧化碳时，由于这两种腐蚀因素互相影响，会使金属腐蚀速 度明显增加，腐蚀后果更为严重。给水系统、回水系统及 疏水系统都会发生氧气和二氧化 碳同时起作用的腐蚀。1.2防止措施1.2.1去除锅炉给水中的游离C
6、O2。锅炉给水中的游 离 CO2 主要来源于锅炉补给水中，工业锅炉一般采用软化系统，对于大型工业蒸汽锅炉房 的补 给水处理会采取氢钠系统，除盐系统在工业锅炉房基本上没有应用。若水处理采用 氢一钠系统，系统中的除碳器会除去大部分的CO2,其含量小于5mg/L ；若水处理采用 单钠软化系统，补给水的 CO2 含量比较高，一般大于 20mg/L 。补给水的游离 CO 2 随 锅炉给水进入除氧器内，若采 用热力除氧器(大气式热力除氧器或真空热力除氧器)会在除 去 O2 的同时除去 CO 2 气体， 所以说补给水的游离 CO2 在除氧方式合适的前提下是不 会带入锅炉的。122减少炉内碳酸盐类受热分解产生
7、的C02。减少炉内碳酸盐类受热分 解产生的 CO2 主要途径是减少炉内碳酸盐类的 NaHCO 3 的量，也就是控制好锅炉炉水的 碱度。工业锅炉水质(GB15762001)对锅炉炉水碱度有明确的规定，锅炉额定压力W l.OMPa时，锅水总碱度在626mmol/L；当l.OMPa锅炉额定压力W 1.6MPa时，锅水 总碱度在无过热器时为624mmol/L；有过热器时W 14mmol/L；当1.6MPa锅炉额定压 力W2.5MPa时，锅水总碱度在无过热器时为616mmol/L；有过热器时W12mmol/L。锅 炉炉内碳酸盐类的来源也是补给水，控制好锅炉炉水碱度主要要控制好补给水的碱度和锅炉 排污率。
8、单钠软化水系统，补给水的碱度就是原水 的碱度，在运行中无法控制，只能通过 控制锅炉排污率来控制炉水碱度，这样会造成水量和热量的浪费。对于大型工业蒸汽锅炉房 的补给水处理 尽量采用氢钠软化除碱系统，采用氢钠软化除碱系统不仅能很好控制碱度， 还可以减少排污率，节约资源。 1.2.3 在蒸汽中加药消耗 CO2。 锅炉给水中游离 CO2 是 可以采取措施消除的，炉内碳酸盐分解产生的CO2只能减少，无法消除，所以蒸汽中总是 含有 CO2 。对于蒸汽中的 CO2 气体 可以通过加药的方式来解决，蒸汽中所加的药主要 有NH4OH(氨水)、中和胺和膜胺。2锅炉炉水pH值偏高的原因及危害2.1原因及危害 原水中
9、的碱度通常以暂硬】Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2及钠碱(NaHCO3)的形式存在。在 进行钠离子交换软化时，暂硬碱度也转化为钠碱度，钠离子 交换后，以 me/L 计的软化水 碱度与原水相同，由于钙的当量(20)和镁的当量(12)，均小于钠的当量(23)，所以若以 mg/L 计算，钠离子交换转化后水的碱度要适当增加。 原水及软化水中的碱度如不太高，进入锅炉后对锅炉运行一 般是有利的。但当原水及软化水中碱度较高时，在锅内一定温度和压力作用下， NaHCO3 转 化为Na2CO3，锅水中的碳酸钠(Na2CO3)在锅内总是有一部分要发生水解反应变成氢氧化 钠(NaOH),其反应式如下：NaH
10、CO3Na2CO3+H2O Na2CO3+H2O=2NaOH+CO2 f 由于 蒸发浓缩，使得锅水碱度及相对碱度过高，会造成汽水共腾，苛性脆化等严重后果，不仅降 低供汽质量，也危及设备安全。其水解程度与锅 水温度有关，而锅水温度的高低取决于锅 炉的压力，因此，碳酸钠的水解率与锅炉压力有直接关系。锅炉压力越高，碳酸钠水解率愈 大，即意味 着锅水的碱性越强，游离氢氧化钠越多，锅水也就越容易起泡沫，同时也增加 了产生碱性腐蚀的几率。 在一般正常运行情况下，锅水的 pH 值保持在 1012 时，在金 属表面上形成一层致密的 Fe3O4 保护膜比较稳定，所以不会发生腐蚀现象。当锅水中 pH13, NaO
11、H的含量浓缩到5%,即使温度在310C的条件下，保护膜也将会遭到破坏被 溶解而生成铁盐。反应如下：Fe3O4+4NaOH2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O另一方面，膜被 溶解后，金属表面爆露在高温炉水中，与 NaOH 直接反应： Fe+2NaOH=Na2FeO2+H2f 其 NaFeO2 产物在 pH 值高的水中是可溶生的，所以随 pH 值增高，碱性腐蚀速度迅速增大。 同时， 当锅内产生磷酸盐的暂时消失现象时， 炉管管壁上会产生磷酸氢盐的沉积物， 其 化学组成与锅水中的磷酸盐组分有关。 在进行普通的 Na3PO4 处理时，从溶液中析出的沉 积物为 Na2.85H0.15PO4 并产生了游
12、离的 NaOH ，也会造成碱性腐蚀。其化学式为： Na3PO4+0.15H2O=Na2.85H0.15PO4 I +0.15HaOH 这就是普通磷酸盐处理的主要缺点。2.2 防止措施 为了防止锅水碱度过高，通常是用调整锅炉排污的方法来实现的。 如果在进行 Na3PO4处理的同时，再加入一定量的 Na2HPO4，它可与游离的 NaOH发生反应： Na2HPO4+NaOH=Na3PO4+H2O 0.15NaOH+0.15Na2HPO40.15Na3PO4+0.15H2O 由以上 两式可得：0.85Na3PO4+0.15Na2HPO4=Na2.85H0.15PO4 I上式反应说明，只要控制锅水 中含
13、有一定量的NaHPO4,就可防止产生游离的NaOH,避免碱性腐蚀。为了适当地控制 NaHPO4 和 Na3PO4 的加药量，可 控制的 Na/PO4 比值，叫做磷酸盐中的钠离子和磷酸 盐中的磷酸根离子的摩尔比，以 R 表示。实践证明， R 在 2.852.2 之间，就能保证不会 发生锅水pH值低所引起的金属腐蚀，还使锅水中无游离氢氧化钠(NaOH),因而不会发生 炉管的碱性腐蚀。 3 结论 在装置正常运行，补给水 pH 值正常的情况下，由于锅炉炉水 浓缩，炉水 pH 值应在规定要求的范围内。 影响锅炉炉水 pH 值的因素很多，应定时检测 以便及时做出判断，采取相应的措施，保证锅炉安生经济运行。
