影响锅炉炉水pH值的因素及对锅炉的危害.doc

影响锅炉炉水pH值的因素及对锅炉的危害摘 要：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。?关键词：锅炉；pH值；腐蚀?中图分类号：TK233.5 文献标识码：A 文章编号：10076921(2008)09006502? 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(25)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：740)this.width=740 onmousewheel=return zoom_img(event,this)?总的反应为：?Fe+2H2O+2CO2Fe(HCO3)2+H2 ?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CO32-?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：?2NaHCO3CO2+H2O+Na2CO3?Na2CO3+H2OCO2+2NaOH?CO2+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。?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1.0MPa时，锅水总碱度在626mmol/L；当1.0MPa锅炉额定压力1.6MPa 时，锅水总碱度在无过热器时为624mmol/L；有过热器时14mmol/L；当1.6MPa13，NaOH的含量浓缩到5，即使温度在310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+H2?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并产生了游离的NaOH ，也会造成碱性腐蚀。其化学式为：?Na3PO4+0.15H2ONa2.85H0.15PO4+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+NaOHNa3PO4+H2O?0.15NaOH+0.15Na2HPO40.15Na3PO4+0.15H2O?由以上两式可得：?0.85Na3PO4+0.15Na2HPO4Na2.85H0.15PO4?上式反应说明，只要控制锅水中含有一定量的NaHP摘 要：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。?关键词：锅炉；pH值；腐蚀?中图分类号：TK233.5 文献标识码：A 文章编号：10076921(2008)09006502?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(25)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：740)this.width=740 onmousewheel=return zoom_img(event,this)?总的反应为：?Fe+2H2O+2CO2Fe(HCO3)2+H2 ?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CO32-?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：?2NaHCO3CO2+H2O+Na2CO3?Na2CO3+H2OCO2+2NaOH?CO2+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。?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1.0MPa时，锅水总碱度在626mmol/L；当1.0MPa锅炉额定压力1.6MPa 时，锅水总碱度在无过热器时为624mmol/L；有过热器时14mmol/L；当1.6MPa13，NaOH的含量浓缩到5，即使温度在310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+H2?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并产生了游离的NaOH ，也会造成碱性腐蚀。其化学式为：?Na3PO4+0.15H2ONa2.85H0.15PO4+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+NaOHNa3PO4+H2O?0.15NaOH+0.15Na2HPO40.15Na3PO4+0.15H2O?由以上两式可得：?0.85Na3PO4+0.15Na2HPO4Na2.85H0.15PO4?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2.852.2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