淺析國外標準對工業鍋爐水質的要求

張居光(深圳市特種設備安全檢驗研究院 深圳 518029)

淺析國外標準對工業鍋爐水質的要求

張居光
(深圳市特種設備安全檢驗研究院 深圳 518029)

本文摘錄了美國、英國、歐洲、日本、印度等國家和地區的標準體系所要求的工業鍋爐水質指標，結合我國的工業鍋爐水質標準和鍋爐水處理現狀提出意見:鍋爐水質在鍋爐類型分類上可以進一步細化，鍋內水處理和鍋外水處理的分類容易引起歧義，鍋內水處理硬度4mmol/L太大，熱水鍋爐水處理的理念與國外存在明顯差異。

鍋爐水質 鍋爐水處理 國外標準

1 ASME Consensus關于鍋爐水質要求

《ASME 鍋爐水質指引》由美國機械研究協會下面的一個熱電廠水質質量分會編制，涉及的鍋爐類型包含工業鍋爐、電站鍋爐、船舶鍋爐，不包括火車機車鍋爐、特殊材質鍋爐、電極鍋爐、熱水鍋爐和油田注汽鍋爐。1979年第一版，1994年進行更新，為了適應美國鍋爐制造水平的進步和鍋爐種類增多。該標準并未對鍋爐用水預處理、鍋爐水調節處理、以及鍋內處理進行限制，而是從鍋爐設計、操作方便的角度提出推薦條件。因此，它不考慮化學藥劑處理的特點與優勢。ASME Consensus列出6個表格，分別適用于6種不同類型鍋爐。其中火管鍋爐和帶過熱器的水管鍋爐水質要求見表1、表2。

表1 2.0MPa以下的火管鍋爐水質

表2 2.0MPa以下帶過熱器的水管鍋爐

評論：1）ASME對鍋爐給水的要求很高，可能與美國自來水水質較好，以及起草機構屬于發電鍋爐領域有關。2）ASME對鍋水的懸浮物有要求，懸浮物在鍋爐容易沉積，轉化為水垢。3）補給水水質與鍋爐排污率相關，排污大的鍋爐對應補給水的TDS和硅酸鹽可以適當放寬。

2 BS 2486—1997《蒸汽鍋爐和熱水鍋爐水處理推薦規范》的要求

BS 2486—1997 Treatment of water for steam boilers and water heaters第一版是1954年編制，1978年更新，1997年再次更新。其中1978版標準中鍋殼式鍋爐以給水硬度不同對鍋水分類要求（給水硬度分為0.04mmol/L，0.4mmol/L，1mmol/L），而1997版以受熱面的熱流密度不同來對鍋水分類要求，這種改變主要是為了鍋爐設計和操作的方便。本文摘錄熱水鍋爐、鍋殼式鍋爐、火焰直接加熱的水管鍋爐和非火焰加熱的水管鍋爐中低壓部分的水質指標作簡單評價，見表3、表4、表5、表6。

表3 熱水鍋爐水質

鍋爐類型常壓熱水鍋爐（出水溫度120℃以下）承壓熱水鍋爐（出水溫度120℃以上）堿度控制 NaOH NaOH 不控制或緩沖液氫氧化鈉/氨氫氧化鈉/氨 氨銅緩蝕 None 苯并三氮唑苯并三氮唑/甲基苯并三氮唑None 苯并三氮唑苯并三氮唑/甲基苯并三氮唑除氧/緩蝕劑亞硫酸鈉/丹寧/聯氨/ DEHA適當的緩蝕混合物亞硫酸鈉/丹寧/聯氨/ DEHA適當的緩蝕混合物亞硫酸鈉/丹寧/聯氨/DEHA適當的緩蝕混合物揮發性除氧劑揮發性除氧劑揮發性除氧劑污泥防止適當有機物及混合物適當有機物及混合物適當有機物及混合物適當有機物及混合物適當有機物及混合物適當有機物及混合物

評論：1）熱水鍋爐補給水推薦使用生水而不是軟化水或除鹽水，鋁材鍋爐系統明確不允許使用軟化水和除鹽水，這是因為熱水鍋爐的溫度低，濃縮倍率小，腐蝕問題比結垢更為突出，而生水比軟化水和除鹽水對金屬的侵蝕性小。2）熱水鍋爐對腐蝕的控制主要借助除氧劑和緩蝕劑，而不是采用除氧器來降低溶解氧。3）熱水鍋爐推薦投加藥劑防止污泥沉積，而不是軟化和除鹽，防止污泥沉積的藥劑主要成分為有機分散劑。

表4 鍋殼鍋爐水質（僅摘錄壓力3.0MPa以下鍋爐水質指標）

評論：鍋殼式鍋爐對給水溶解氧沒有具體要求，注釋中要求越低越好。鍋水水質與鍋爐設計的受熱面流密度有關，熱流密度大則水質要求嚴格，這種考慮是科學合理的；鍋水對懸浮物、硅酸鹽進行限制，避免懸浮物、硅酸鹽沉積轉化為更難清洗的水垢。

表5 火焰加熱的水管鍋爐水質（僅摘錄4.0MPa以下參數鍋爐水質指標）

評論：水管鍋爐鍋水不控制總堿度和pH值，只控制酚酞堿度，原因可能是控制適當的酚酞堿度足以避免鍋爐發生酸、堿腐蝕。水管鍋爐鍋水需控制硅酸鹽濃度，且硅酸鹽控制值與酚酞堿度相關，酚酞堿度高，硅酸鹽可允許濃度相對放松。

表6 非火焰加熱的水管鍋爐水質（類似余熱鍋爐、熱交換器）

評論：非火焰加熱與火焰直接加熱的水管鍋爐水質在給水pH值和鍋水電導率上存在較大差異。

3 歐洲標準BS EN 12592:12—2003 水管鍋爐和輔助設備 12部分：鍋爐給水和鍋爐水質的要求（見表7）

表7 BS EN 12592:12水管鍋爐的給水和鍋水水質

圖1 給水電導率30μS/cm以上

圖2 給水電導率30μS/cm以下

評論：給水根據補給水處理方式不同分為軟化和除鹽水，其中軟化水包括軟水器和反滲透出水，除鹽水為陰陽離子交換器出水。軟化水以電導率不同，分為30μS/cm以上和30μS/cm以下兩類。鍋水指標與給水處理方式、給水電導率有關。給水電導率越低，鍋水堿度控制上限值越低。鍋水控制總堿度和pH值，不控制酚酞堿度。鍋水堿度下限值設置的很低，在給水溶解氧和鍋水pH值合格前提下，降低堿度不會增加金屬的腐蝕風險。

4 歐洲標準BS EN 12593:10—2003 鍋殼鍋爐第10部：鍋爐給水和鍋水水質（見表8）

表8 BS EN 12593:10鍋殼鍋爐的給水和鍋水水質

評論：給水根據電導率不同，分為30μS/cm以上和30μS/cm以下兩類。鍋水指標與給水電導率有關。給水電導率越低，鍋水堿度控制上限值越低。鍋水控制總堿度和pH值，不控制酚酞堿度。與表7不同之處，鍋殼鍋爐對給水溶解氧要求有放松，鍋水磷酸根上限有所提高。

5 日本JIS B8223:2006鍋爐給水和鍋水水質

日本標準把鍋爐水質按照鍋爐類型分8個表格，分別為火管（鍋殼）鍋爐水質、特殊循環鍋爐水質（相當GB 1576的貫流鍋爐）（見表9、表10）、水管鍋爐、余熱發電鍋爐、貫流鍋爐（相當我國大型直流發電鍋爐）、蒸汽品質、揮發性處理貫流鍋爐、加氧處理貫流鍋爐。

同種鍋爐類型下，鍋爐壓力和單位面積熱負荷不同，水質指標不同。低中壓鍋爐還可根據補給水類型不同，分為原水、軟化水、除鹽水，不同補給水對應水質標準。

表9 JIS B8223:2006火管和鍋殼鍋爐水質

表10 B8223:2006水管鍋爐水質

總堿mmol/L（pH4.8）2～16 2～16 ≤12 ≤5 ≤2.6 ≤3 ≤2酚酞堿度（pH4.3）1.6～12 1.6～12 ≤10 ≤4 ≤2 ≤2.4 ≤1.6全蒸發殘留 mg/L≤3000 ≤2500 ≤2000 — — — —電導率uS/cm ≤4500 ≤4000 ≤3000 ≤1500 ≤1200 ≤1000 ≤800鍋水氯化物mg/L ≤500 ≤400 ≤300 ≤150 ≤150 ≤100 ≤100磷酸根mg/L 20～40 20～40 20～40 10～30 10～30 5～15 5～15亞硫酸根mg/L ≤10 ≤10 10～20 10～20 5～10 5～10 5～10聯氨mg/ L 0.1～1.0 0.1～1.0 0.1～0.5 0.1～0.5 0.1～0.5 — —二氧化硅mg/L — — — ≤50 ≤50 ≤50 ≤50

6 印度標準IS:10392—1982低中壓固定式鍋爐給水和鍋水水質（見表11）

表11 IS:10392—1982低中壓固定式鍋爐給水和鍋水水質

評論：印度鍋爐水質標準在具體項目設置上與英國早期的標準類似，如硅酸鹽控制值、除氧劑的控制。IS標準中對于2.0MPa以下鍋爐，給水硬度控制值為0.2mol/L。

7 鍋外鍋爐水質標準值得我國標準GB/T 1576借鑒之處

歐洲和日本鍋爐水質標準在鍋爐分類上更加細化，分為水管鍋爐、鍋殼鍋爐或火管鍋爐、盤管式鍋爐、特殊循環鍋爐等幾種類型。根據鍋爐類型、熱負荷不同，調節水質，顯得更加科學。我國工業鍋爐水質標準GB 1576—2008在鍋爐類型分為自然循環鍋爐和強制循環，在補給水類型上分為軟化水和除鹽水，這是2008版標準在2001版基礎的改進。但是，現有的鍋爐結構和補給水類型上還不夠細致。尤其是補給水類型單純分軟化水和除鹽水，這種分類不好操作。因為各地水質不同，北方地區的一級RO水可能比南方的自來水水質差。歐洲標準按照電導率分級，操作性更強，值得借鑒。

鍋爐水處理方式上，國外標準沒有“鍋內水處理”和“鍋外水處理”的說法。鍋爐水處理不存在單純的鍋外水處理，也不存在單純的鍋內水處理，水處理教材、水質標準一直沿用這種分類，把一種錯誤觀念根深蒂固下來。

早期的國外標準允許鍋爐直接使用有硬度的水，限于熱負荷不大的鍋殼鍋爐，但是給水硬度也不是無限制放寬，只是放寬至1mmol/L左右。我國標準對于“單純鍋內加藥”方式的蒸汽鍋爐，給水硬度放寬至4mmol/L，這個是太高，不管添加何種水處理藥劑，高溫高壓下必然會產生大量水渣，一旦排污不充分就會轉化為二次水垢，如果大量排污則造成大量排污熱損失。國外標準對于這種生水或部分軟化水做補給水的情況，要控制鍋水的懸浮物，避免出現嚴重結垢。

蒸汽鍋爐的除氧方面，GB/T 1576要求10t/h以上的蒸汽鍋爐安裝除氧器，相當于大部分的工業鍋爐不需要采取熱力除氧，而化學除氧必然消耗大量藥劑，且給鍋水增加大量的溶解固形物，這一點顯得不科學。鍋外標準要求在熱力除氧的基礎上輔助化學除氧，這一點沒有對鍋爐蒸發量大小進行區分。

蒸汽鍋爐如果控制適當堿度和硅酸鹽，有利于防止腐蝕，防止磷酸鎂水垢生成。但是硅酸鹽含量太大，鍋爐容易生成硅垢，很難清洗。危害性很大，需要重視。我國標準可借鑒國外標準，鍋水指標中限定硅酸鹽含量。

熱水鍋爐水處理方面，我國與歐洲存在非常大的差異。我國標準提倡給水除氧和鍋水加堿來減緩腐蝕，而歐洲推薦用鍋水中投加除氧劑和緩蝕劑來解決腐蝕問題。相對而言，鍋外標準中采取控制鍋水中藥劑殘留方法，易于操作，且效果更好。而GB/T 1576一直沒解決好熱水鍋爐的腐蝕問題，因為熱水鍋爐補水較少，不連續，而且熱水鍋爐的循環水無法杜絕空氣的滲入，關注給水除氧作用不大。另一方面，鍋水加堿后，允許殘留的硬度降低，過剩的硬度與堿度生成沉渣，增加泥渣含量，不利于熱水鍋爐防垢。

[1] ASME. Consensus on operating practices for the control of feedwater and boiler water chemistry in modern industrial boilers[S].

[2] BS 2486 Recommendations for treatment of water for steam boilers and water heaters[S].

[3] BS EN 12952：12 Water-tube boilers and auxiliary installations Part 12: Requirements for boiler feedwater and boiler water quality[S].

[4] BS EN12953-10 Shell boilers Part 10: Requirements for feedwater and boiler water quality[S].

[5] JIS B8223 ボイラの 水及びボイラ水の水[S].

[6] IS.10392 Specification For Feed Water And Boiler Water For Low And Medium Pressure Boilers[S].

Discussion on Requirement of Boiler Water Quality Based on Foreign Standards

Zhang Juguang
（Shenzhen institute of special equipment inspection and test Shenzhen 518029）

This paper extracts the industrial boiler water quality index required by the standard system of the US, UK, Europe, Japan, India and other countries and regions, and puts forward opinions combined with the quality standard of industrial boiler water and boiler water treatment situation: boiler water quality in boiler type classification can be further refined, internal and external boiler water treatment classification easily leads to ambiguity and boiler water treatment hardness 4mmol/L is too large, hot water boiler water treatment and the concept of foreign exists obvious differences.

Boiler water quality Boiler water-treatment Foreign standards

X959

B

1673-257X(2015)12-0010-05

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.12.002

張居光(1978～), 男， 碩士，高級工程師，從事鍋爐水處理檢驗、理化檢測工作。

2015-06-08）