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1、影响锅炉炉水pH值的因素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(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
2、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
3、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
4、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CO-和HCO-，在锅炉33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：2NaHCO3CO2+H2O+
5、Na2CO3Na2CO3+H2OCO2 f +2NaOHCO2+H2OH +HCO3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CO2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一 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c
6、o2含量比较高，一般大于 20mg/L。补给水的游离CO2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co2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。1.2.2减少炉内碳酸盐类受热分解产生的CO2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NaHCO3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 W1.0MPa时，锅水总碱度在626mmol/L；当1.0MPa锅炉额定压 力W1.6MPa时，锅水总碱度在无过热器时为62
7、4mmol/L；有过热 器时W14mmol/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W 12mmol/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。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
8、，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mg/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
9、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：NaHCO Na CO +H O3232Na CO +H O2NaOH+CO f2 322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
10、，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，NaOH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：Fe O +4NaOH2NaFeO +Na FeO +2H O3 42222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+H2 f 其 NaFeO?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
11、，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Na285H015PO4并产生了游342.850.154离的NaOH，也会造成碱性腐蚀。其化学式为：Na PO +0.15H ONa H PO I +0.15NaOH3422.850.154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3424可与游离的NaOH发生反应：Na2HpO4+NaOHNa3PO4+
12、H2O 0.1恥0曲.吟田。4一.1呻04+.15电0 由以上两式可得：O&NasPOq+O.WNazHPO。一血细/0。上式反应说明，只要控制锅水中含有一定量的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2.85 2.2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。
