淺談鍋爐內(nèi)水處理防垢防腐藥劑的選擇探討

秦麗亞

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院常熟分院，江蘇 常熟 215500）

1 鍋內(nèi)水處理的重要性

1.1 O2腐蝕

去極化劑氧，極易溶于水（溶解氧），且隨水溫升高溶解度降低。溶解氧與鐵反應(yīng)，腐蝕鍋爐。

氧易腐蝕處是入水口附近、系統(tǒng)接觸大氣區(qū)、水循環(huán)不暢處與腐蝕產(chǎn)物沉積處的金屬表面。氧腐蝕面積小，但強度大，甚至穿孔。不過氧能鈍化金屬，但當(dāng)氧化膜不完整或受損時，腐蝕繼續(xù)。

1.2 CO2腐蝕

CO2使鐵發(fā)生酸腐蝕與電化學(xué)腐蝕，與其初蝕物Fe（OH）2反應(yīng)，若有O2，反應(yīng)繼續(xù)：

CO2與水反應(yīng)生成H2CO3，產(chǎn)生H+（去極化劑），腐蝕鐵。

CO2多來自軟化水之NaHCO3與生水之 Ca（HCO3）2。

1.3 結(jié)垢腐蝕

水垢導(dǎo)熱能力是鋼鐵的十幾分之一至幾百分之一，極大阻礙鍋爐傳熱，使受熱面因溫度過高損壞，甚至爆炸，浪費大量勞力、燃料，降低鍋爐工作效益。汽輪機處水垢降低其工作效率，且能致故障。更危險的是，水垢下易生腐蝕。若水垢含高價鐵，隨著受熱面溫度升高，滲透在沉積物下的鍋內(nèi)水迅速蒸發(fā)濃縮，雜質(zhì)濃度升高，腐蝕產(chǎn)生。

2 鍋內(nèi)水化學(xué)處理優(yōu)點

由前述知，鍋內(nèi)水處理極重要，而鍋內(nèi)水加藥防垢防腐處理因其簡捷、成本低、效果好、環(huán)保節(jié)能，甚至不需鍋外水處理的優(yōu)點，備受喜愛。國家標準GB／T1576--2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》也允許根據(jù)水源水質(zhì)、鍋爐結(jié)構(gòu)、設(shè)計參數(shù)選用藥劑及加藥方式對鍋內(nèi)水處理。

3 鍋內(nèi)水處理防垢防腐藥劑的選擇

3.1 傳統(tǒng)的鍋內(nèi)水化學(xué)處理藥劑

3.1.1 無機防垢劑

常用的有Na2CO3與Na3PO4，它們能維持鍋內(nèi)水堿度與合適的PH值，并與硬度雜質(zhì)反應(yīng)生成易于排出的水渣。加藥中必須正確控制鍋爐排污，不然水渣二次結(jié)垢。Na2CO3高溫水解能提高鍋內(nèi)水堿度。Na3PO4與鐵反應(yīng)生成保護膜防腐。二者同時使用的藥量可依經(jīng)驗公式估計（鍋爐使用原水）或依化學(xué)反應(yīng)式計算（鍋爐使用軟化水）。

強堿NaOH，不能除垢，使用少。但如此情形能用：①鍋爐啟動適度添加增加鍋內(nèi)水堿度，使PH值迅速合格，且在金屬表面形成保護膜；②在硅含量高的軟化水中，當(dāng)鍋內(nèi)水堿度達標，少量添加防止受熱面結(jié)難除硅垢。高堿度水（負硬度﹥2.0mmolL）可用NaH2PO4與Na2HPO4防垢防腐與降低堿度，降低因堿度高導(dǎo)致的堿性腐蝕與汽水共騰。但以上幾種也有缺點，除不掉鍋內(nèi)水鐵雜質(zhì)。

3.1.2 聚合磷酸鹽

常用的是六偏磷酸鈉與三聚磷酸鈉。它們都能與鍋內(nèi)水Ca2+、Mg2+、Fe2+生成絡(luò)合物，但六偏磷酸鈉絡(luò)合Ca2+能力強，三聚磷酸鈉絡(luò)合Mg2+、Fe2+能力強。用時常把藥劑加在軟水箱或于給水管道設(shè)專用加藥裝置。不可直接加于鍋內(nèi)水，原因：它們或與鍋內(nèi)水NaOH反應(yīng)或高溫水解出Na3PO4失去絡(luò)合力。六偏磷酸鈉能除去給水系統(tǒng)之垢，能對鍋內(nèi)水除垢、降堿，使用更多。

3.1.3 有機膠體

常用的是栲膠與腐殖酸鈉，分子結(jié)構(gòu)均含許多羥基，水解后都生有羧基，羥基、羧基能與鍋內(nèi)水Ca2+、Mg2+生成絡(luò)合物防垢；栲膠與腐殖酸鈉均能在金屬表面生成保護膜防腐，都有滲透性，滲透除垢，腐殖酸鈉的滲透性更強，煮爐除垢時常加它。栲膠中的單寧還用做除氧劑，除氧功效隨鍋內(nèi)水堿度增大增大。

3.1.4 無機除氧劑

無機除氧劑主要指亞硫酸鹽。Na2SO3使用最廣，有價格低、來源便捷、同氧反應(yīng)極快、無毒等優(yōu)點。其除氧功效隨pH值升高降低，在鍋爐給水pH值條件下除氧功效好。加藥用量，給水不除氧依計算公式定；給水除氧依SO32-在2-7mg/L添加。日常鍋內(nèi)水保持SO32-在10-30mg/L的余量。為提高Na2SO3與氧反應(yīng)速度，可添加Cu2+、Mn2+、Co2+、Ni+等水溶性氯化物，硝酸鹽或磷酸鹽做催化劑；Co2+催化效果最好。催化劑用量低于1mg/L。

但Na2SO3有不足：與氧反應(yīng)生成的Na2SO4增加鍋內(nèi)水溶解固形物；可能生成難除水垢CaSO4；易被氧化失效。

小型直流與貫流式熱水鍋爐因自身結(jié)構(gòu)不能用無機藥劑防垢防腐，只能用有機藥劑防垢防腐，揮發(fā)性除氧劑除氧。

3.2 有機防垢劑

3.2.1 膦酸鹽

常用的有氨基三亞甲基膦酸鹽（ATMPS）、乙二胺四亞甲基膦酸鹽（EDTMPS）、羥基亞乙基二膦酸鹽（HEDPS）、二亞乙基三胺五亞甲基膦酸鹽（DETPMPS），其分子結(jié)構(gòu)之碳磷鍵（C-P）比聚羧酸鹽之磷氧鍵（P-O-P）堅固，化學(xué)穩(wěn)定性好。鍋爐多使用膦酸鹽中的鈉鹽，EDTMPS用得最多。另有膦酸類藥劑，其抗氧化性比膦酸鹽強，更能容忍Ca2+，，高堿度、高硬度、高溫的鍋內(nèi)水極適用。膦酸鹽常用的質(zhì)量濃度（依據(jù)純度100%）是2-6mg/L。

3.2.2 聚羧酸鹽

常見的是聚丙烯酸鈉（PAAS）、聚甲基丙烯酸鈉（PMAAS）、水解聚馬來酸酐（HPMAS）。它們以分散作用防止鍋內(nèi)水雜質(zhì)結(jié)垢，同時因自身具有再生自解脫膜作用而能除掉已有水垢。它們都較耐高溫，其順序為PAAS﹤PMAAS﹤HPMAS。三者中，HPMAS防垢效果最好。三者使用的質(zhì)量濃度（依據(jù)純度100%）是3-5mg/L。

3.2.3 其它防垢劑

葡萄糖酸鈉屬多羥基羧酸型藥劑，能與結(jié)垢雜質(zhì)中的離子生成螯合物，與聚天冬氨酸、聚環(huán)氧琥珀酸均可用于防垢。木質(zhì)素磺酸鈉有分散、絡(luò)合作用，熱穩(wěn)定性不錯，能使鍋內(nèi)水Ca2+、Mg2+、Fe2+分散以阻垢。但它結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，性能波動大，推廣難。

3.2.4 有機除氧劑

有機除氧劑大多有同氧反應(yīng)極快、毒性小或無毒、分解物無害、鈍化金屬等優(yōu)點。國際上常用的是二甲基酮肟、乙醛肟、丁醛肟、異抗壞血酸鈉、碳酸肼、二乙基羥胺等。我國已投入使用二甲基酮肟、乙醛肟、異抗壞血酸鈉。加藥時，控制二甲基酮肟的質(zhì)量濃度在100ul/L，異抗壞血酸鈉的質(zhì)量濃度在約200ul/L。二乙基羥胺在除氧及防治凝結(jié)水管道腐蝕上效果佳。其它有機除氧劑正在研發(fā)。有機除氧劑能極大降低鍋內(nèi)水鐵雜質(zhì)，除氧、防垢防腐功效均接近或超越Na2SO3，，不過，價格高推廣難。小型直流與貫流式熱水鍋爐因自身結(jié)構(gòu)除氧只能用揮發(fā)性有機藥劑。

結(jié)語

綜合上述，并展望熱水鍋爐水處理藥劑發(fā)展趨勢，鍋內(nèi)水處理藥劑應(yīng)選擇以有機藥劑為主、無機藥劑為輔的復(fù)配藥劑，且有用量小、藥效高、價格低、沒副作用、環(huán)保的特點。

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[3]楊巍.淺議關(guān)于鍋爐安全監(jiān)察的工作[J].廣東科技，2011.