淺談工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)

摘要：工業(yè)鍋爐作為重要的熱能動(dòng)力設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電力、化工等重要工業(yè)部分。除去鍋爐給水中的有害雜質(zhì)，保證鍋爐水的質(zhì)量，是確保鍋爐安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的中心環(huán)節(jié)。文章介紹了鍋爐水常見(jiàn)的問(wèn)題及相應(yīng)處理方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐；水處理；pH值控制；鍋爐水除氧

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ545 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）01-0074-02

工業(yè)鍋爐是一種熱交換設(shè)備，其工作原理是將燃料燃燒時(shí)釋放的熱量傳遞給水，從而產(chǎn)生蒸汽。因此，水的質(zhì)量如何關(guān)系到鍋爐的安全運(yùn)行，鍋爐水處理是關(guān)系到全局的大事。工業(yè)鍋爐水處理的目的是消除鍋爐水的各種問(wèn)題，確保鍋爐安全運(yùn)行。基于此，文章主要探討爐水的pH值控制，鹽和硅含量的控制以及爐水除氧等問(wèn)題，以供相關(guān)人員參考交流。

一、鍋爐水的pH值控制

（一）鍋爐水pH值降低的原因

許多工廠的爐水長(zhǎng)期不能達(dá)標(biāo)，很大程度上是由有機(jī)酸引起的。鍋爐水的pH值發(fā)生不正常變化是由于爐水中的有機(jī)物質(zhì)所引起的。這些有機(jī)物有兩個(gè)來(lái)源，一是原水中的有機(jī)物形成了水溶性膠體，通過(guò)離子交換沒(méi)能去除掉，通過(guò)補(bǔ)給水系統(tǒng)直接進(jìn)入了鍋爐；二是一些樹(shù)脂類(lèi)高分子有機(jī)化合物（尤其是磺酸型陽(yáng)樹(shù)脂）以粉末狀進(jìn)入鍋爐，之后在高溫高壓作用下熱水解而產(chǎn)生了酸性物質(zhì)，導(dǎo)致?tīng)t水pH值降低。樹(shù)脂粉末，特別是經(jīng)高溫、高壓作用下分解生成硫酸，使?fàn)t水pH值降低，由此產(chǎn)生腐蝕的危害。

（二）pH值的控制

爐水的pH過(guò)高會(huì)直接腐蝕管道，過(guò)低則會(huì)形成水垢，同時(shí)也會(huì)加速腐蝕。因此需定期測(cè)量，中和，最好改進(jìn)水源。如果水源無(wú)法改變，一般采用添加藥物的辦法加以控制。為了防止給水系統(tǒng)的腐蝕，國(guó)標(biāo)要求給水的pH值應(yīng)控制8.8～9.2范圍內(nèi)。以前經(jīng)常用氨水進(jìn)行調(diào)節(jié)，但產(chǎn)生了一些負(fù)面作用，如氣味危害人體，腐蝕銅合金材料等，因此使用氨水進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)氨含量不得超過(guò)1～2mg/L。爐水中的pH值應(yīng)控制在9以上，一是為了避免對(duì)鍋爐鋼材的腐蝕，二是保證磷酸根與鈣離子發(fā)生反應(yīng)，以產(chǎn)生容易排污的水渣；三是為了減少蒸汽中的硅酸攜帶量。再者pH值也不能無(wú)限度高，應(yīng)盡量保持在9～11，一定不能超過(guò)12，否則游離NaOH太多則易引起堿性腐蝕。

二、鍋爐水中鹽和硅含量的控制

如果爐水中鹽的含量高，就會(huì)增加爐水的粘度，水的氣泡難以長(zhǎng)大，甚至?xí)a(chǎn)生泡沫層，增加蒸汽中的水分。在高壓條件下，爐水中硅的含量越大，蒸汽的含硅量也就越高，如果含量超標(biāo)則可能造成SiO2在汽輪機(jī)中沉積。因此，鹽（鈉）和硅的含量直接影響到蒸汽的品質(zhì)。當(dāng)其含有量控制在一定范圍內(nèi)時(shí)，蒸汽的帶水量也是一定的，如果其含有量超過(guò)了一定數(shù)值，蒸汽的含水量就會(huì)明顯增加，致使蒸汽的品質(zhì)變差。以含硅量為例，蒸汽對(duì)硅酸的溶解性攜帶與爐水中該物質(zhì)的含量成正比，如圖1所示：

因此，為了保證蒸汽的品質(zhì)，爐水中的鹽和硅的含量都要進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督和控制。除硅方法主要是降低給水中硅、鋁和其它氧化物含量，提高爐水pH值，減小硅酸的溶解攜帶。化學(xué)除鹽方法中最常用的是陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂，在離子交換器中，含鹽水流經(jīng)過(guò)樹(shù)脂時(shí)，鹽中的陰陽(yáng)離子分別與樹(shù)脂中的陽(yáng)離子和陰離子發(fā)生變換后除去。圖2為常見(jiàn)的除鹽系統(tǒng)示意圖：

三、鍋爐水除氧

鍋爐給水中的溶解氧也是造成設(shè)備腐蝕的原因之一，如腐蝕物進(jìn)入鍋爐會(huì)影響換熱效率，導(dǎo)致?tīng)t管故障。在具體工作中，一般都采用高效除氧器來(lái)清除補(bǔ)充水中的氧，通常能達(dá)到15甚至7ppb以下的水平，在這個(gè)條件下鍋爐中殘留的濃縮氧還會(huì)繼續(xù)造成腐蝕，因此還需要通過(guò)化學(xué)方法將氧完全除去。化學(xué)除氧即在給水中加入化學(xué)藥劑除氧，一般是加入聯(lián)氨或者亞硫酸鈉，聯(lián)氨在堿性的水溶液中是一種很強(qiáng)的還原劑，它與水中溶解氧的反應(yīng)式是：

N2H2+O2→N2+2H2O

由以上可見(jiàn)，反應(yīng)的生產(chǎn)物是N2和2H2O，對(duì)熱力系統(tǒng)無(wú)損害，但聯(lián)氨有易揮發(fā)、易爆易燃、致癌等缺點(diǎn)，因此在使用過(guò)程中需特別注意。物理除氧法一般是指先將給水用蒸汽加熱至沸騰，把水中的溶解氧

脫出。

解吸除氧是利用物理—化學(xué)相結(jié)合原理將水中溶解氧脫除的方式。其原理是基于亨利定律，將無(wú)氧的氣體與含氧水強(qiáng)烈混合，使溶解在水中的氧析出至氣體中去，而使給水達(dá)到水質(zhì)要求。含氧氣體在加熱反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)成無(wú)氧的惰性氣體循環(huán)使用。解吸除氧器具有占地面積小、設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用少、操作簡(jiǎn)便、給水不需加熱、除氧效率高、能適應(yīng)已運(yùn)行鍋爐加裝除氧器的要求等優(yōu)點(diǎn)。下圖是解吸除氧設(shè)備原理流程圖：

目前值得推廣的一種除氧方法是塊狀海綿鐵除氧法，其具有除氧水質(zhì)穩(wěn)定，成本低、環(huán)保節(jié)能，反洗頻率低，不板結(jié)，不粉化，不需更換除氧劑等優(yōu)點(diǎn)，是其它除氧方式的替代產(chǎn)品，且完全符合國(guó)家低壓鍋爐水質(zhì)《GB1576-96標(biāo)準(zhǔn)》。塊狀海綿鐵除氧劑是用進(jìn)口富鐵礦直接還原再經(jīng)活化而成，其工作原理如下：含氧軟化水進(jìn)入除氧器，通過(guò)具有巨大表面積的海綿鐵濾料時(shí)，使鐵與水中溶解氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)式如下：

2Fe+2H2O+O2→2Fe（OH）2

由于Fe（OH）2在含氧水中是不穩(wěn)定的，必將氧化成3價(jià)鐵的氧化物，反應(yīng)式如下：

2Fe（OH）2+H2O+?O2→2Fe（OH）3

Fe（OH）2、Fe（OH）3等為絮狀物，當(dāng)積累到一定量后需通過(guò)反洗將其排出，以恢復(fù)海綿鐵初始的除氧能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

在鍋爐水處理過(guò)程中，最常見(jiàn)的問(wèn)題主要有腐蝕、結(jié)垢/沉積物、鍋水夾帶等，為了控制這些問(wèn)題，將鍋爐水質(zhì)控制在正常范圍內(nèi)，需結(jié)合鍋爐的具體情況采用綜合方案加以治理。本文僅從三個(gè)方面進(jìn)行了論述，在日后的工作實(shí)踐中還需進(jìn)一步摸索和總結(jié)，以期提高鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

作者簡(jiǎn)介：涂玉琴（1984-），女，江西南昌人，宜春市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心工業(yè)鍋爐水質(zhì)檢測(cè)員，助理工程師，研究方向：化學(xué)。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）