北科大锅炉课件03锅炉水系统的化学水处理

热力设备水处理

------锅炉水质概述一、水在热力系统中的作用随着工业技术的日亦发展及人们生活的提高，锅炉在人们生产活动中越来越重要，锅炉的参数也随之越来越高。为了保证锅炉的安全、正常运行，对锅炉用水的质量有很严格的要求。而且锅炉的蒸汽参数愈高，其要求也愈严。锅炉设备包括锅和炉两大部分。锅和炉常称为本体部分；此外，还有炉墙、构架、辅助设备和一些附件，如下表所示。锅炉设备的组成序

号部

分

名

称组

成

内

容1汽

水

系

统

（锅本体）蒸发设备（水冷壁、汽包）；

过热器；

省煤器等2燃

烧

系

统

（炉本体）燃烧设备（燃烧室、喷燃等）；

空气预热器3炉

墙、构

架4辅

助

设

备给水设备（除氧器、加热器等）；燃料送及制备；通风设备；除尘除灰设备5附

件热工仪表与自动控制设备；水位计；

安全阀；阀门；吹灰器等分类方法种类结构形式锅壳锅炉（火管锅炉）、水管锅炉和水火管锅炉用途电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉输出介质蒸汽锅炉、热水锅炉和水汽两用锅炉大小大型锅炉（蒸发量大于100t／h）、中型锅炉（蒸发量20～100t／h）和小型锅炉（蒸发量小于20t／h）蒸汽压力低压锅炉（p≤2.5MPa）、中压锅炉（2.5MP＜p≤5.9MPa）、高压锅炉（p＝9.8MPa）、超高压锅炉（p＝13.7MPa）等燃料和能源种类燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、废热（余热）锅炉等燃料在锅炉中的燃烧方式层燃炉、沸腾炉、室燃炉介质在蒸发系统的流动方式自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉等锅炉分类燃料（煤、煤气、油、天然气等）在锅炉内燃烧，将化学能转化为热能，使进入锅炉的水变成蒸汽，高温高压的蒸汽经管道送往汽轮机或其它用汽设备。蒸汽经“作功”后被冷却成凝结水，又由“凝结水”泵经“低压加热器”送入除氧器，再由给水泵将已除氧的水送到高压加热器后进入锅炉。在上述系统中，汽水虽是循环运行的，但总不免有些损失。造成这些汽水损失的主要原因有：

(1)锅炉部分锅炉的排污放水、安全门和过热器放汽门的向外排汽、用蒸汽推动的附属机械、蒸汽吹灰和燃烧液体燃料时采用蒸汽雾化等。

(2)汽轮机组汽轮机的轴封排汽、抽汽器和除氧器排气口的排汽。

(3)各种水箱各种水箱（如疏水箱等）有溢流和热水的蒸发等。

(4)管道系统各管道系统发兰盘连结不严密、阀门漏泄等为了维持热力系统的正常水汽循环运行，就要补充这些损失，这部分水称为补给水。由于水在热力（发电厂）系统水汽循环中所经历的过程不同，其水质常有较大的差别。因此，根据实际上的需要，我们常给予这些水以不同的名称：

(1)生水。生水是未经任何处理的天然水（如江河、湖、地下水等）。是制取补给水的原料，或用来冷却转动机械的轴承以及供消防用等。

(2)锅炉补给水。生水经过各种方法净化处理后，用来补充热力系统汽水损失的水。锅炉补给水按其净化处理方法的不同，又可分为软化水、蒸镏水和除盐水等。

(3)（汽轮机）凝结水。在（汽轮机）中作功后的蒸汽经冷凝成的水。

(4)疏水。各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽凝结水。它经疏水器汇集到疏水箱或并入凝结水系统中。

(5)返回凝结水。向热用户供热后，回收的蒸汽凝结水。其中又有热网加热器凝结水和生产蒸汽凝结水之分。(6)给水。送进锅炉的水。主要由（汽轮机）凝结水、补给水、疏水和返回凝结水组成。(7)锅炉水（锅水）。在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水，简称炉水。(8)冷却水。用作冷却介质的水。二、水处理的重要性热力系统中水的品质是影响（发电）热力设备（锅炉、汽轮机等）安全、经济运行的重要因素之一。没有净化处理的天然水含有许多杂质，这种水如进入水汽循环系统，将会造成各种危害。为了保证热力系统中有良好的水质，必须对水进行适当的净化处理和严格地汽水质量监督。现将热力系统中由于汽水品质不良引起的危害简述如下：（1）热力设备的结垢。如果进入锅炉或热交换器的水质不良，则经过一段时间运行后，在和水接触的受热面上会生成一些固体附着物，这种现象称为结垢，这些固体附着物称为水垢。因为水垢的导热性能比金属差几百倍，这些水垢又极易在热负荷很高的锅炉炉管中生成，所以结垢对锅炉（或热交换器）的危害很大。他可使结垢部位的金属管壁过热，引起金属强度下降。这样在管内压力的作用下，就会发生管道局部变形、产生鼓包，甚至引起爆管事故。结垢不仅危害到安全运行，还会大大降低经济运行。如锅炉省煤器结有1毫米的水垢时，其燃料用量就要多消耗1.5~2.0%。另外，在汽轮机凝汽器内结垢会导致凝汽器真空度降低，致使汽轮机的出力下降。加热器的结垢会使加热温度达不到设计值，使整个热力系统经济性降低。热力设备结垢以后必须进行清洗工作，这样就要停止运行，增加检修工作量和费用，还减少了设备的年利用小时数。（2）热力设备的腐蚀。热力设备的金属经常和水接触，若水质不良，则会引起金属的腐蚀。腐蚀不仅要缩短设备本身的使用期限、造成经济损失，同时还由于金属的腐蚀产物转入水中，使给水杂质增多，进一步加剧在高热负荷受热面上的结垢过程，结成的垢又会促进锅炉炉管的腐蚀。此种恶性循环会迅速导致爆管事故。此外，如金属的腐蚀产物被蒸汽带到汽轮机中沉积下来后，也会影响汽轮机的安全、经济运行。（3）过热器和汽轮机的积盐。水质不良会使锅炉不能产生高纯度的蒸汽，蒸汽带出的杂质就会沉积在蒸汽通过的各个部位。如过热器和汽轮机，这种现象称积盐。会引起金属管壁过热甚至爆管（过热器）；降低汽轮机出力和效率，严重时，还会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故停机。热力（发电厂）设备的水处理工作就是为了保证热力系统各部分有良好的水气品质，以防热力设备的结垢、积盐和腐蚀。对安全、经济运行具有十分重要的意义。三、水处理工作内容水处理工作主要包括如下的内容：（1）净化生水，制备热力系统所需质量的补给水。它包括去除天然水中的悬浮物和胶体状态杂质的澄清、过滤等预处理；除去水中溶解的钙、镁离子的软化处理或除去水中全部溶解盐类的除盐处理。这些制备补给水的处理通常称为炉外水处理。（2）对给水要进行除氧、加药等处理。（3）对汽包锅炉要进行锅炉水的加药处理和排污，这些工作称锅内水处理。（4）对于直流锅炉机组或某些亚临界压力汽包锅炉的机组，则要进行汽轮机凝结水的净化处理。（5）产返回凝结水，要进行除油、除铁等净化处理。（6）对冷却水要进行防垢、防腐和防止有机附着物等处理。（7）对热力系统设备各部分的汽水质量要进行监督。（8）化学清洗热力设备以及机炉停运期间的保养工作。第一部分锅外水处理锅外水处理的主要任务是将天然水中的悬浮物和胶体状态杂质通过澄清、过滤等预处理，和除去水中溶解的钙、镁离子的软化处理或除去水中全部溶解盐类的除盐处理的处理方法，保证锅炉用水水质达到锅炉的用水标准。锅外水处理内容包括水的预处理（净化）和水的软化或除盐处理（补给水和凝结水）两大部分一、水的预处理水的沉淀处理包括悬浮物的自然沉降、混凝处理、沉淀软化、除硅沉淀处理等；这些处理的目的主要是去除水中悬浮物和胶体，是为其后阶段的离子交换处理创造有利条件。水中含有的悬浮物和胶体，如不首先除去，会影响后阶段水处理工艺中离子交换器的正常运行，当有铁和铝化合物的胶体进入锅炉时，会引起锅炉内部结垢；如有有机物的胶体进入锅炉，易使炉水起泡、使蒸汽品质恶化。所以在水处理工艺中，应首先清除水中悬浮物和胶体。二、水的软化或除盐处理水的软化或除盐处理主要是根据使用设备对水质要求，将已经初步净化的水进行软化以去除“硬度”或除盐以去除水中所有“离子”的深度处理。水经混凝和过滤等预处理后，虽然可除去其中的悬浮物和胶态物质，但硬度没有改变，且碱度一般仍很高，即使在水的预处理中采用了沉淀软化，水中残留硬度仍比锅炉补给水对硬度的要求高许多倍，还不能用作锅炉的补给水，必须作进一步软化或除盐处理。目前用的最广泛的方法是离子交换；低压锅炉用水可用钠离子交换处理，中、高压锅炉可用二级钠离子交换处理。有时除了软化外，还需降低碱度时（简称除碱），可采用氢、钠离子交换的方法。随着离子交换技术的发展，现在若干中压以上锅炉甚至一些低压锅炉已采用更彻底的阴、阳离子交换的除盐方法。离子交换装置

静态

动态

固定床连续床

单层床

双层床混合床移动床流动床按离子交换运行方式的不同，离子交换装置可分下面几种：静态交换的方式是让离子交换剂和水接触一段时间（有时进行搅拌），进行离子交换，然后将水和离子交换剂分离。所以，它的运行成间歇式。这种方法在工业上无实用价值，一般在实验室中研究离子交换剂的性能时使用。动态交换是指水在流动状态下进行离子交换的，是工业上常用的方法。第二部分锅内水处理是指给水和给水的主要组成部分，如汽轮机凝结水、加热器疏水的输送管道和加热设备（包括凝结水泵、低压加热器、除氧器、结水泵、省煤器和疏水箱）等。给水系统中流动的水，一般是比较纯洁的，通常不会因盐类从水中析出在管壁上形成沉积物，可能发生的故障是金属腐蚀。给水系统的腐蚀会影响锅炉及热力系统的安全和经济运行。如省煤器因腐蚀造成穿孔和给水泵叶轮的腐蚀损伤等，都会造成事故停炉；发生在金属表面的均匀腐蚀，虽不致立即使运行发生故障，但会热力设备提前报废，缩短其使用年限。给水系统的腐蚀产物若带入锅炉，还会污染炉水，引起锅炉内部的结垢和腐蚀，影响锅炉的安全运行。由于给水系统金属腐蚀的危害性很大，所以防止此系统的金属腐蚀是一项重要的工作。一、金属的电化学腐蚀和防止金属表面和其周围介质发生化学或电化学作用，遭到破坏的现象称为腐蚀。例如铁器生锈、铜器长铜绿就是铁和铜的腐蚀现象。金属腐蚀按其本质的不同可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。在电化学腐蚀过程中有电流产生，金属处于潮湿的地方或遇到水时，特别容易发生这一类腐蚀；在化学腐蚀过程中没有电流产生，是金属表面和其周围介质直接进行化学化学反应，使金属遭到破坏的现象。在给水系统中发生的腐蚀都属于电化学腐蚀。1、影响电化学腐蚀的因素影响电化学腐蚀的因素可分为金属本身的内在因素和周围介质的外在因素两方面。影响金属腐蚀内在因素有：金属的种类、结构、金属中含有杂质和其内部的应力等；其中，金属的种类是一个很重要的因素，因不同的金属的耐腐蚀性能有很大的差别。当金属设备已制成并投用后，金属的材质就已经确定，周围介质就成为影响该设备金属的主要因素。我们知道，大气中含有大量的氧气（约20％左右），所以水中也难免或多或少地溶解有氧。当钢铁与含有溶解氧的水接触时（水中溶解氧是一种阴极去极化剂），就会引起钢铁发生电化学腐蚀，这是最常见的腐蚀现象。外界因素如水中溶解氧量、PH值、温度、盐类的含量及成分与流速等都会对腐蚀过程产生影响，现分述如下：（1）溶解氧量由于O2是一种阴极去极化剂，所以在一般情况下，水中O2含量愈多，钢铁的腐蚀愈严重。但在某些特定条件下，钢材受溶解氧腐蚀的结果会在其表面上产生保护膜，减缓腐蚀的进行。（2）PH值水的PH值是对金属腐蚀速度影响很大的一个因素。当水中溶解氧引起钢铁腐蚀时，水的PH值的改变会对金属腐蚀产生很大的影响。其趋势是随PH值的增大，腐蚀速度降低。（3）温度水温对溶解氧引起的钢铁腐蚀过程有较大影响。在密闭系统中，水的温度愈高，金属腐蚀速度愈快。因温度升高时，各种物质在水溶液中的扩散速度加快、电解质水溶液的电阻降低，会加速腐蚀电池阴阳两极的电极过程。所以在相同PH值条件下，温度愈高，金属腐蚀速度愈快。但钢铁的腐蚀过程在敞开系统中发生的，那么温度升高到一定值时，腐蚀速度会下降。这是由于温度升高，会使气体在水中溶解度减小，当温度达到沸点时，由于气体在水中的溶解度降为零，就不再有溶解气体的腐蚀。（4）水中盐类的含量和成分从水中含有盐类的总量（含盐量）来说，一般的情况是，水的含盐量愈多，腐蚀速度愈快。因为水的含盐量愈多，水的电阻就愈小，这样，腐蚀电池电流就愈大。但当水中含有会和腐蚀产物形成难溶化合物的盐类时，会覆盖在金属面上，降低腐蚀速度。如当水中有CO32-和PO43-时，就能在铁的阳极部分生成难溶的碳酸铁和磷酸铁簿膜（保护膜），能起抑制腐蚀过程的作用。但当水中含有会破坏金属表面保护膜的阴离子时（如Cl-等活性离子，就会被金属表面的氧化膜吸附，形成可溶性的氯化物），破坏氧化膜，加速腐蚀速度。（5）水的流速一般来说，水流速度愈大，水中各种物质扩散速度愈快，即腐蚀速度加快（水流的机械冲刷作用―――冲击腐蚀）。2、防止金属电化学腐蚀的方法金属电化学腐蚀是由于金属和介质接触时形成腐蚀电池所引起的。为了使金属免受腐蚀，主要办法是设法消除产生腐蚀电池的各种条件。可从金属设备的材料（包括表面状态）和周围介质两方面着手。（1）金属材料的选用金属材料本身的耐腐蚀性，主要与金属的化学成分、金相组织、内部应力及表面状态有关，还与金属设备的合理设计与制造有关。（2）介质的处理同金属相接触的介质，对对金属材料的腐蚀性在某种情况下是可以改变的。如：锅炉给水的除氧处理，就是除掉锅炉给水中溶解氧这种有害成分；化学清洗除垢的酸液中加入少量缓蚀剂，改变了清洗液的化学组成等。二、给水系统金属的腐蚀锅炉给水系统中流动的水虽然较纯净，但往往含有若干氧和二氧化碳。这两种气体，常是引起给水系统中金属腐蚀的主要因素。1、溶解氧腐蚀在给水系统中，最易发生的金属腐蚀是钢材受到水中溶解氧的腐蚀。（1）腐蚀原理铁受到水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成两个电极，组成腐蚀电池。铁的电极电位比氧的电极电位低，所以在铁氧腐蚀电池中，铁是阳极，遭到腐蚀。阳极―――氧化FeFe

2++2e

阴极―――还原O2+2H2O+4e4OH--

这里溶解氧起阴极去极化作用，是引起铁腐蚀的因素―――氧去极化腐蚀（氧腐蚀）。（2）腐蚀特征当钢铁受到水中溶解氧腐蚀时，常在其表面形成许多小型鼓包，其直径多为1～30mm不等，腐蚀特征称为溃疡腐蚀。鼓包表面颜色由黄褐色到砖红色不等，次层是黑色粉末状物，当这些腐蚀产物清除后，便会出现腐蚀坑。我们平常看到的腐蚀产物，大都是二次产物，是金属阳离子在溶液中进一步和某些物质发生反应。铁受到溶解氧腐蚀后产生

Fe2+，它在水中进行二次过程为：

Fe2++2OH--Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3Fe(OH)2+2Fe(OH)3Fe3O4+4H2O

在这些产物中，Fe(OH)2是最不稳定的，容易进一步发生反应，所以最后产物主要是Fe(OH)3和Fe3O4。其中Fe(OH)3表示三价铁的氢氧化物，常是以各种含水氧化铁的混合物，所以也可写成Fe2O3.nH2O。（3）腐蚀部位在给水系统中最易发生氧腐蚀的部位为给水管道和省煤器。2、游离二氧化碳腐蚀（1）腐蚀原理当水中有游离CO2存在时，水呈酸性反应：

CO2+H2OH++HCO3--

这样，由于水中H+的量增多，就会产生氢去极化腐蚀。所以游离CO2腐蚀从腐蚀电池的观点来说，就是水中含有酸性物质引起的氢去极化腐蚀。此时，在腐蚀电池中：阴极―――2H++2eH2

阳极―――FeFe2++2eCO2溶于水虽然只显弱酸性，但当它溶在很纯的水中时，还是会显著地降低其PH值。

不同浓度CO2对纯水pH值的影响

CO2对腐蚀的影响

（2）腐蚀特征钢材受到游离CO2腐蚀生成的腐蚀产物都是易溶的，在金属表面不易形成保护膜，所以其腐蚀特征是金属均匀地变簿。这虽然不一定会很快引起金属的严重损伤，但由于大量的铁腐蚀产物带入锅内，往往会引起锅内结垢和腐蚀等许多严重问题。（3）腐蚀部位热力设备汽水系统中的CO2，来源于补给水和漏入凝结水中的冷却水带入的碳酸化合物。化学除盐水和凝结水中各种碳酸化合物都很少，由于水质较纯，只要含有少量CO2就会使其PH值显著降低（没有缓冲性）。这些碳酸化合物进入给水系统后，大部分被除氧器除去（按理游离CO2应全部除去），所以除氧器以后给水中含有碳酸化合物主要是CO32-和HCO3-，它们在进入锅炉后会全部分解，放出CO2。

2HCO3-CO2+H2O+CO32-CO32-+H2OCO2+2OH--

生成的CO2被蒸汽带出锅炉，随蒸汽一起经饱和蒸汽、过热蒸汽管道、用汽设备后溶入凝结水中。所以，在热力系统中，最容易发生CO2腐蚀的部位是凝结水系统，用除盐水作为补给水时，除氧器及其后的设备也会发生游离CO2腐蚀。3、同时有溶解氧和游离二氧化碳的腐蚀在给水系统的水流中，若同时含有O2和CO2时，则钢的腐蚀就更加严重。这种腐蚀之所以比较严重，是因为O2的电极电位高，易形成阴极，侵蚀性强；CO2使水呈微酸性，破坏保护膜。这种腐蚀特征往往是金属表面没有腐蚀产物，是随O2含量的多少，呈或大或小的溃疡状态，且腐蚀速度很快。三、给水系统金属腐蚀的防止为了防止给水系统金属的腐蚀，通常的方法是除掉给水中的溶解氧，并提高给水的PH值。1、给水除氧给水除氧的方法，在高压以上的锅炉中，需同时采用热力除氧和化学除氧两种方法。热力除氧可将水中绝大部分溶解氧除掉，化学除氧可消除热力除氧所难以完全除尽的残留溶解氧。（1）热力除氧从气体溶解定律可知，任何气体在水中的溶解度与此气体在气水界面上的分压成正比例，和水的温度成反比例。在敞开设备中将水温升高时，各种气体在水中的溶解度将下降，所以热力除氧器就是依据这个原理进行除氧的。热力除氧法不仅能除去水中的溶解氧，还可以除去水中其它各种溶解气体（包括游离CO2），因此热力除氧器也称热力除气器。为了求得良好的除氧效果，其运行条件有：

除氧器内的温度、压力；负荷；进水温度；排汽量；补给水率；其它（进水含氧量、水箱水位的允许值等）。（2）化学除氧热力除氧可将水中绝大部分溶解氧除掉，但还残留部分溶解氧，为了更彻底除去水中溶解氧，在高压以上的锅炉中，需进行化学补充除氧。用来进行给水化学除氧的药品，必须具备能迅速地和氧完全反应，反应产物和药品本身对锅炉的运行无害等条件。目前比较常用的化学除氧剂有：亚硫酸钠（在中、低压炉用，对高压锅炉因高温下分解产生Na2S、H2S、SO2等有害气体）；联胺（和氧反应迅速、具有挥发性、有毒性、易燃烧）；肟类化合物；异抗坏血酸及其盐类；碳酰肼；氢醌等。

ECH—833是属于肟类化合物除氧剂，其分子式为

CH3C=N—OHCH3

它既是除氧剂又是金属钝化剂，是目前比较成熟的环保型高效除氧剂。

2、给水PH值的调节为了防止给水对金属的侵蚀性，除了消除其氧含量外，还必须调节给水的PH值。因为随着水的PH值增大，钢铁的腐蚀明显减少。若单从减缓钢材腐蚀来考虑，应使给水PH值高于9为好。但是，由于热力系统中有铜质材料（泵的轴套、热交换器等），实践中一般把给水的PH值调节在8.5~9.2的范围内。调节给水PH值的方法是在给水中加氨或胺。ECH—834就是根据氨（胺）与CO2在热力系统中的“分配系数”（汽、水两相共存时某物质在蒸汽中的浓度同与此蒸汽相接触的水中该物质浓度的比值）不同，科学地进行配比，以保证系统中游离CO2得到充分中和，消除游离CO2腐蚀。中和氨（胺）的加药点一般应放在除氧器前的补给水母管中，这样可以提高补给水的PH值，防止除氧塔因PH值过低、溶解氧和游离CO2过高引起腐蚀，还可以在除氧器出口进行补充加药以提高给水PH值。实践证明，正确的中和氨（胺）给水处理，对防止铁和铜腐蚀的效果是显著的，由于热力系统中铁和铜的腐蚀减轻，不仅会减缓各种热力设备的腐蚀，更重要的是由于热力系统中各种汽水的含铁和含铜量的降低，有利于消除锅炉内部形成水垢和水渣。3、调节给水水质的其它方法在超临界或亚临界的直流锅炉，其给水水质保证电导率<0.15uS/Cm，PH值应控制在6.5~7.5，Cl-浓度<100ug/L时，可用锅炉给水加氧处理。常用的氧化剂是氧气、空气（经活性炭过虑净化的无油压缩空气）或双氧水。加氧量控制在100~400ug/L范围内。四、汽包锅炉水汽系统的腐蚀、结垢与防止汽包锅炉中的水汽系统为：给水经省煤器提高温度后进入汽包，然后由炉墙外的下降管经下联箱进入上升管（水冷壁管或炉管）。在上升管中，水吸收炉膛里的热量，成为汽水混合物又回到汽包中。此汽水混合物在汽包内进行汽水分离，分离出的饱和蒸汽导入过热器内被加热成过热蒸汽后送往用汽设备；分离出的水再同加入的给水进入下降管并重复上述过程。再汽包锅炉的水汽系统中，由汽包下降管下联箱上升管汽包所组成的回路，成为水循环系统。汽包锅炉中如水质不良，就会引起水汽系统结垢、积盐和金属腐蚀等故障；还会导致锅炉的过热蒸汽品质劣化，影响到汽轮机或热力设备的正常运行。1、水汽系统的腐蚀与防止锅炉运行时，锅内水汽的温度、压力比较高或很高，炉管管壁担负很大的传热任务，设备的各部分常受到很大的应力，由于给水中杂质再锅炉内发生浓缩和析出的过程，在锅内常集积有沉积物，这些因素都会促进腐蚀并使其复杂化。所以，虽然进入锅炉的水都经过除氧，其PH值也比较高，但仍然会发生腐蚀。如果锅炉水汽系统发生较严重的腐蚀，那么由于锅内高温高压的作用，就会导致爆管事故。所以，防止锅炉水汽系统的腐蚀，是一个很重要的问题。水汽系统可能发生的腐蚀类型如下：（1）氧腐蚀在正常运行情况下，不会有大气侵入锅内，即使给水中带有微量的氧，也往往在省煤器中就消耗完了，所以锅内不会发生氧腐蚀。但当发生下列情况时，就有可能发生腐蚀。

1）除氧器运行不正常；

2）锅炉在基建和停用期间无防护。钢在常温水中静置48h的腐蚀量与溶解氧的关系

溶解氧腐蚀示意图溶解氧腐蚀所产生的点蚀（2）沉积物下腐蚀当锅内金属表面附有水垢或水渣时，在其下面会发生严重的腐蚀，称沉积物下腐蚀，是目前高压锅炉锅内常见的一种腐蚀。沉积物下腐蚀原理分述如下：在正常的运行条件下，锅内金属表面上常覆盖一层Fe3O4膜，这是金属表面在高温锅炉水中形成的，其反应如下式

3Fe+4H2O约>300℃Fe3O4+4H2

这样形成的Fe3O4膜是致密的，具有良好的保护性能，所以锅炉可以不遭到腐蚀。但如果此Fe3O4膜遭到破坏，那么金属表面就会暴露在高温的锅水中，非常容易受到腐蚀。其重要原因是锅水的PH值不合适。当锅水PH值为10～12时，腐蚀速度最小，PH值过低或过高都会使腐蚀速度加快。低PH值（PH<8）下，由于H+起了去极化作用，并且此反应产物都是可溶性的，不易形成保护膜。在高PH值（PH>13）下，腐蚀加快的原因为金属表面的Fe3O4膜因溶于溶液中导致破坏。

Fe3O4+4NaOH2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O

另一方面，铁与NaOH直接反应

Fe+2NaOHNa2FeO2+H2

其产物亚铁酸钠在高PH的溶液中是可溶的。所以当PH>13以后，随PH值的增高，腐蚀速度迅速增大。由于锅炉水的PH值常保持在9～11之间，锅炉金属表面的保护膜是稳定的，所以不会发生腐蚀。但当锅内的金属表面上有沉积物时，由于沉积物的传热性很差（比钢铁差几十倍），使得沉积物下金属管壁的温度升高，导致渗透到沉积物下面的锅水发生急剧蒸浓。浓缩的锅水由于沉积物的阻碍，不易和处于炉管中部的锅水混匀，结果是沉积物下锅水中各种杂质浓度变得很高，并具有较强的侵蚀性，致使锅炉金属遭到腐蚀。如，在锅水中有游离NaOH时，由于沉积物下锅水高度浓缩的结果，会使沉积物下蒸浓的锅水PH值升得很高，PH值很快升到13以上，致使沉积物下发生碱对金属得腐蚀。又如，当锅水中有MgCl2和CaCl2（这是由于冷凝器泄漏时，随冷却水带入水汽系统中的杂质）时，处于沉积物下蒸发浓缩锅水中的这些杂质发生以下反应：

MgCl2+2H2OMg(OH)2+2HClCaCl2+2H2OCa(OH)2+2HCl

这两个反应的生成物Mg(OH)2和Ca(OH)2会形成沉淀物，同时浓缩的锅水变成了强酸（HCl）溶液，以致在沉积物下发生酸对金属的腐蚀。1）酸性腐蚀如炉管的向火侧已沉积了一层沉积物，且在锅水中有Mg(OH)2和Ca(OH)2类物质，所以在沉积物下积累起很大的H＋浓度。这样，在沉积物下会发生酸性水对金属的腐蚀，此时，阳极反应为：

FeFe

2++2e2H++2e2HH2

由于阴极反应发生在沉积物之下，发生的H2受到沉积物的阻碍不能很快扩散到汽水混合区域，促使金属管壁和沉积物之间积累起多量氢。这些氢有一部分可能扩散到金属内部，和碳钢中的碳化铁（渗碳体）发生反应，造成碳钢托碳，金相组织遭到破坏。

Fe3C+2H23Fe+CH4

由于反应产物CH4会在金属内部产生压力，使金属组织中逐渐形成裂缝。PH值与相对腐蚀速率示意图

酸性腐蚀图2)碱性腐蚀进入锅炉的给水中由于冷凝器中冷却水的渗漏或其它原因，总或多或少含有少量碳酸盐，这些碳酸盐进入锅炉后，由于锅内水温高，会发生下列化学反应产生NaOH：

NaHCO3CO2+NaOH(碳酸氢钠的分解)Na2CO3+H2OCO2+2NaOH（碳酸钠的分解）碳酸盐硬度与磷酸盐相互作用：

3Ca(HCO3)2+2Na3PO46NaOH+6CO2+Ca3(PO4)2如果锅水中有游离NaOH，那么在沉积物下会形成很高浓度的OH＋，就会发生碱性腐蚀。引起沉积物下腐蚀的运行条件有：1）结垢物质带入锅内（主要是铁的腐蚀产物，多半发生在向火侧）；2）冷凝器泄漏（碱性或酸性腐蚀）；3）补给水水质不良（碳酸盐碱度大会引起碱性延性腐蚀，胶体进入会引起酸性腐蚀、并会影响蒸汽品质）。

防止沉积物下腐蚀，除了要从防止炉管上形成沉积物外，还应消除锅炉水的侵蚀性。如：1）新装锅炉投入运行前，应进行化学清洗；2）提高给水水质；3）监督冷凝器运行，防止其泄漏；4）调节锅水水质，如实行协调PH－磷酸盐处理，保证锅水R值控制在2.3~2.8范围内；5）做好锅炉的停炉保护工作，防止停用腐蚀。3)水蒸气腐蚀当过热蒸汽温度高达450℃时，它就要和碳钢发生反应，在450～570℃时，它们的反应生成物为Fe3O43Fe+4H2OFe3O4+4H2

当温度达到以上时，反应生成物为Fe2O3Fe+H2OFeO+H22FeO+H2OFe2O3+H2

这两种反应都是化学反应所引起的腐蚀都属于化学腐蚀。腐蚀特征为管壁均匀地变薄，腐蚀产物多为粉末状或鳞片状，以Fe3O4为主。在锅炉内，发生水蒸气腐蚀的部位，一般在以下两处：1）锅炉内有水平的或倾斜度较小的管段，以致汽水循环不畅，运行中易发生汽塞或汽水分层处；2）蒸汽过热器中。在正常情况下，在过热器管壁上会形成一层黑色的Fe3O4保护膜，但如果运行中过热器的负荷和波动很大，会使保护膜遭到破坏，过热器管壁就会遭受到严重的水蒸气腐蚀。4）应力腐蚀当金属除了受到某些侵蚀性介质的作用外，同时还受到机械应力的作用时，它会发生裂纹损坏，这种特殊的腐蚀称为应力腐蚀。应力腐蚀有腐蚀疲劳、应力腐蚀开裂及苛性脆化。应力腐蚀的实物图设备腐蚀图

2、水垢和水渣运行实践表明，如果锅内水质不良，经过一段时间运行后，在受热面与水接触的管壁上就会生成一些固态附着物，这种现象称为结垢，这些固态附着物叫做水垢。另外，在锅水中析出的固体物质，有时还会呈悬浮状态存在于水中或沉积在汽包和下联箱底部等水流缓慢处，形成沉渣，这些呈悬浮状态和沉渣状态的物质叫做水渣。（1）水垢的特性

1）组成：水垢的化学组成一般比较复杂，通常都不是单一的化合物，只有通过化学分析可确定水垢的化学组成，一般用百分率表示水垢的化学成分。至于水垢中各种化学成分确切的化学形态，只有采用物理化学分析法（X光谱、结晶光学、热谱等分析）。

2）分类：水垢中虽然含有多种不同的化学组成，但往往是以某种化学成分为主。一般往往以Fe、Cu等为主。其主要化学成分为钙镁水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、磷酸盐铁垢和铜垢等。3）物理性质：各种水垢的物理性质都不同，有的水垢很坚硬，有的较软；有的较致密，有的多孔；有的牢固地黏附在金属表面，有的于金属附着较疏松。通常表明水垢的物理性质指标有：坚硬度、孔隙度和导热性。钢和各种水垢的平均导热系数如下表所示：钢167.5~251.22kJ/m.h.oC氧化铁垢坚硬0.419~0.837生成部位：锅炉炉管硅酸盐水垢坚硬0.21~0.837生成部位：锅炉炉管硫酸钙水垢坚硬、密实2.09~10.47生成部位：锅炉炉管和蒸发器钙镁的碳酸盐水垢硬度、孔隙度大小不一2.09~25.12生成部位：凝汽器、加热器

4）危害：锅炉炉管结垢后，往往因传热不良导致管壁温度升高，当温度超过了金属所能承受的允许温度时，金属强度明显下降。在锅炉内部压力下，就会引起鼓包、爆管事故。水垢的厚度及导热系数对金属管壁温度有很大影响（炉管的优质低碳钢管壁温度应低于450℃。此外，当锅内金属表面覆盖有水垢时，还会引起沉积物下的腐蚀。

锅炉燃料消耗量的增加与结垢的关系

热交率的降低（%）垢层的厚度（mm)不同性质的结垢与热交换减少之间的关系

结垢对锅炉的影响锅炉内管道局部过热而引起的管道破裂

（2）水渣的特性

1）组成：水渣的化学组成也很复杂，主要物质有以下几种：碳酸钙(CaCO3)、氢氧化镁{Mg(OH)2}、碱式碳酸镁{Mg(OH)2.MgCO3}、磷酸镁{Mg3(PO4)2}、碱式磷酸钙（碱式磷灰石）{Ca10(OH)2(PO4)6}、蛇纹石{3MgO.2SiO2.2H2O}、镁橄榄石{2MgO.SiO2}以及金属的腐蚀产物如铁的氧化物{Fe2O3.Fe3O4}和铜的氧化物{CuO.Cu2O}等。有时还可能含有随给水带入的悬浮物。在用磷酸盐进行锅内水处理时，其水渣主要组成物质是碱式磷酸钙{Ca10(OH)2(PO4)6}。2）分类：水渣按其性质的不同，可分两类，即：不会粘附在受热面上的、较松软的、悬浮于水中易随锅炉水的排污从锅内排除掉的水渣，如碱式磷酸钙{Ca10(OH)2(PO4)6}、蛇纹石水渣{3MgO.2SiO2.2H2O}等和易粘附在受热面上转化成水垢的水渣（形成二次水垢），如磷酸镁{Mg3(PO4)2}和氢氧化镁{Mg(OH)2}等。3）危害：锅炉水种水渣太多，会影响锅炉蒸汽品质，还可能堵塞炉管，威胁锅炉安全运行。所以应及时采用锅炉排污的办法及时将锅炉中的水渣排除掉。同时尽可能避免生成磷酸镁{Mg3(PO4)2}和氢氧化镁{Mg(OH)2}水渣。3、水垢的形成和防止（1）钙、镁水垢

1）成分、特征及生成部位：在钙、镁水垢中，钙、镁盐的含量可达90％左右。这类水垢可按其主要化和物的形态分成：碳酸钙水垢(CaCO3)、硫酸钙水垢(CaSO4、CaSO4.2H2O、2CaSO4.H2O)、硅酸钙水垢(CaSiO3、5CaO.5SiO2.H2O)、镁垢{Mg(OH)2、Mg3(PO4)2等。碳酸盐水垢易在锅炉省煤器、加热器给水管道及凝汽器冷却水管道和冷却塔生成。硫酸钙、硅酸钙水垢主要在热负荷较高的受热面生成。2）形成原因：形成钙、镁水垢原因是水中钙、镁盐类的离子浓度乘积超过了其溶度积（过饱和），这些盐类从溶液中析出并附着在因受高温致表面粗糙不平的金属氧化膜上。浓度积超过溶度积原因有：某些钙、镁盐类的溶解度随温度升高下降(CaSiO3、(CaSO4、CaSO4.2H2O等)；水在不断受热被蒸发、浓缩；水在加热、蒸发过程中，某些钙、镁盐类发生化学反应，从易溶物质变成难溶物质析出；如：Ca(HCO3)2CaCO3+H2O+CO2Mg(HCO3)2Mg(OH)2+2CO2

水中析出的盐类物质，可能成为水垢，也可成为水渣，这和它的化学成分、结晶形态和析出的条件有关。如：锅炉省煤器、加热器给水管道及凝汽器冷却水管道和冷却塔中，水中析出的碳酸钙常结成坚硬的水垢，但锅炉、蒸发器中，由于水的碱性较强，水处于剧烈地沸腾状态，此时，析出的碳酸钙常为海绵状的松软水渣。3）防止方法：为了防止锅炉受热面上形成钙、镁水垢，主要应尽量降低给水硬度。如：彻底除掉补给水中的硬度；保证凝汽器严密性，发现泄漏及时消除；加强生成返回水的监督；对汽包锅炉要采用锅水水质调整处理，加一些药品使进入锅炉水中的钙、镁离子形成一种不粘附在受热面上的水渣，随排污排除掉。ECH—831是一种以磷酸盐为主体，与其它羧基分散剂科学复配的防垢阻垢剂。（2）硅酸盐水垢

1）成分、特征及生成部位：硅酸盐水垢的化学成分绝大部分是铝、铁的硅酸化合物，它的化学结构较复杂。这种水垢中往往含有40～50％的二氧化硅，25～30％的铝和铁的氧化物及10～20％钠的氧化物。钙、镁化合物的总量一般不超过百分之几。这些复杂的硅酸盐水垢，有的多孔，有的很坚硬、致密，常匀整地覆盖在热负荷很高或水循环不良的炉管内壁上。2）形成原因：锅炉给水中铝、铁和硅的化合物含量较高，是在热负荷很高的炉管内形成硅酸盐水垢的主要原因。如：以地表水源作生水时，若补给水预处理过程不当或凝汽器泄漏，就会使给水中含有一些极微小的粘土和较多的铝、硅化合物（胶体态），它们进入锅内就可能形成硅酸盐水垢。其原因为：受热面上的硅酸钠和氧化铁在高热负荷的作用下，生成复杂的硅酸盐化合物及蒸发浓缩结晶析出。

SiO2.H2O+2NaOHNa2SiO3+2H2O（高温熔融）

Na2SiO3+Fe2O3Na2O.Fe2O3.SiO23）防止方法：为了防止产生硅酸盐水垢，应尽量降低给水中硅化合物、铝和其它金属氧化物的含量。要求对补给水进行除硅处理，并保证优良的补给水水质；严格防止凝汽器泄漏。（3）氧化铁垢

1）成分、特征及生成部位：氧化铁垢的主要成分是氧化铁，含量可达70～90％同时还含有金属铜、铜的氧化物和少量钙、镁、硅和磷酸盐等。氧化铁垢的表面为咖啡色，垢下部与金属接触处常有少量白色盐类沉积物。氧化铁垢最容易在热负荷很高的炉管管壁上，如喷燃器附近的炉管。锅炉的结垢锅炉管道结垢

2）形成原因：氧化铁垢形成过程主要有：锅炉水中的氧化铁的形态主要是胶态氧化铁，也有少量大颗粒的氧化铁和呈溶解状态的氧化铁。由于胶态氧化铁在炉水中带正电；热负荷很高的区域，金属表面由于电子集中带负电；这样，胶态氧化铁就向金属表面聚集，结果便形成氧化铁垢。大颗粒的氧化铁，在锅炉水急剧浓缩过程中（电解质含量高、PH值较高），逐渐从水中析出并沉积在炉管管壁上成为氧化铁垢。炉管上的金属腐蚀产物（碱性腐蚀、汽水腐蚀、锅炉制造安装或停用等引起）转化成为氧化铁垢。

3）防止方法：防止锅炉内产生氧化铁垢的基本方法，是减少锅炉水的含铁量，应减少给水含铁量和防止锅炉的腐蚀。即应做好给水系统金属腐蚀的给水处理、加强排污和适当投加药剂。（4）磷酸盐铁垢

1）成分、特性及生成部位：磷酸盐铁垢的化学成分主要是磷酸亚铁钠(NaFePO4)和磷酸亚铁{Fe3(PO4)2}。这种水垢通常发生在分段蒸发锅炉的盐段水冷壁管上；其特征是比较均匀地分布在整个管内，颜色一般为灰色或接近白色；当敲击结垢管时易脱落。磷酸盐铁垢一旦发生，形成速度很快，能很快引起爆管事故。

2）形成原因：磷酸盐铁垢产生原因主要是由于锅水中PO4

3-含量太高和含铁量较高。

Na3PO4+Fe(OH)2NaFePO4+2NaOH

从化学反应平衡可看出，磷酸盐铁垢能否生成与锅水中PO4

3-和NaOH浓度有关。

3）防止方法：主要办法是：严格控制锅水中的PO4

3-含量，使其不超过规定值；尽量减少给水中的含铁量，以降低锅水含铁量。（5）铜垢

1）成分、特征及生成部位：当水垢中金属铜的含量达到20～30％或更多时，这种水垢叫做铜垢。铜垢中金属铜的分布有一个特点：在水垢的上层，含铜量很高，可达70～90％，接近金属管壁处为10～25％或更少（这与氧化铁垢含铜量均匀分布不同）。铜垢在各种压力的锅炉中都可能生成。铜垢的生成部位主要在局部热负荷过高的炉管内。有时其从管壁上脱落后，被水流带到水流缓慢的汽包和联箱中，与水渣一起积聚在那里形成铜垢。

2）形成原因：热力系统中铜合金制件遭到腐蚀后，铜的腐蚀产物进入锅内（PH、NH3）。锅内铜离子在带负电量多的局部热负荷高的地区获得电子析出金属铜（Cu2++2eCu）；与此同时，在面积很大的邻近区域进行铁释放电子的过程（FeFe2++2e）。所以，铜垢总是形成在局部热负荷高的管壁上。

3）防止方法：为了防止锅炉中生成铜垢，应尽量避免炉管局部热负荷过高；尽量降低锅炉水和给水的含铜量。4、易溶盐“隐藏”现象有的汽包锅炉，在运行时会出现一种水质异常现象，即当负荷增高时，锅水某些易溶钠盐(Na2SO4、Na2SiO3、和Na3PO4)的浓度明显降低；当锅炉；减少或停炉时，这些钠盐的浓度重新增高，这种现象称盐类“隐藏”现象。（1）发生的原因

1）易溶盐类的溶解度：Na2SO4、Na2SiO3、和Na3PO4在水中的溶解度，先随水温升高增大，当水温达到一定数值时，其溶解度是下降的。这种变化以Na3PO4最明显，它的溶解度随水温升高急剧下降200℃，在高温水中Na3PO4的溶解度是很小的。

2)与炉管的热负荷有关：锅炉出力增大（膜状沸腾、汽水分层、自由水面循环倒流等引起易溶盐析出）、锅炉出力减小或停炉（易溶盐重新溶于水）。（2）危害：

1）能与炉管上的其它沉积物（金属腐蚀产物、硅化合物等）反应，变成难溶的水垢；

2）因传热不良，可导致炉管金属严重超标以致烧坏；

3）引起沉积物下的金属腐蚀（析出的易溶盐附着物为Na2.85H0.15PO4），此时炉管管壁边界层的液相中有游离NaOH产生，引起金属的碱腐蚀）。（3）防止方法：改善锅炉运行工况。

1）改善炉内燃烧工况；

2）改善炉管内锅水流动工况。5、锅炉水的磷酸盐处理为了防止在汽包锅炉中产生钙垢，除了保证给水水质外，通常还需要在锅炉中投加某些药品，使随给水进入锅内的钙离子在锅内不生成水垢（形成水渣，随排污排除）。最宜用作锅内加药处理的药品是磷酸盐，向锅炉水中投加磷酸盐的处理方法，简称磷酸盐处理。在符合特定的条件时，磷酸盐不仅可防止钙垢，还可以起到防止碱腐蚀的作用，此时亦称为协调PH—磷酸盐处理。（1）磷酸盐防垢处理

1）原理磷酸盐防垢处理就是用加磷酸盐溶液的方法，使锅水中经常维持一定的磷酸根（PO43-）。由于锅水处在沸腾条件下，并且其碱度较强（锅水PH一般在9～11的范围内），炉水的钙离子与磷酸根发生下列反应：

10Ca2++6PO43-+2OH-Ca10(OH)2(PO4)6

生成的碱式磷酸钙是一种松软的水渣，易随锅炉排污排除，且不会黏附在锅内转成水垢。因为碱式磷酸钙是一种非常难溶的化合物，它的溶解度很小，所以当锅水中保持一定的过剩PO4

3-时，可以使锅水中钙离子浓度非常小，以致在锅水中它的浓度与SO4

2-或SiO32-浓度的乘积不会达到或的溶度积，即不会有钙垢形成。采用磷酸盐对锅炉水进行处理时，常用的药品为磷酸三钠（Na3PO4.12H2O）。当锅水碱度很高时，为了降低锅水的碱度，可采用磷酸氢二钠(Na2HPO4)进行处理。此时，可以消除一部分游离NaOH：

NaOH+Na2HPO4Na3PO4+H2O2）锅水中的磷酸根浓度标准为了保证锅炉磷酸根处理的防垢效果锅水中应维持的量根据锅炉压力参数不同，其PO43-控制在5～15mg/L（<5.9Mpa）或2~10mg/L(6.0~170Mpa)。如凝汽器泄漏频繁、给水硬度经常波动，应控制得高一些。同时应注意，锅水中的不应太高，太高了不仅随排污排出的药量会增多，使药品消耗增加，还会引起：增加锅水含盐量，影响蒸汽品质、有生成Mg3(PO4)2的可能（在高温水中的溶解度非常小，能黏附在炉管内形成二次水垢）、若锅水中含铁量较大时，有生成磷酸盐铁垢的可能、易在高压以上的锅炉发生Na3PO4的“隐藏”现象。（2）协调PH—磷酸盐处理协调PH—磷酸盐处理是一种严格合理的锅内水质调节处理方法。它不仅能防止钙垢的产生，还能防止锅炉管的腐蚀。实施这种锅内处理时，锅炉水水质调节的要点是使锅炉水总PO43-和PH值相应的控制在一个特定的范围内，因此也叫炉水磷酸盐―PH控制。

1）原理协调PH―磷酸盐处理就是除向汽包内加Na2HPO4外，还添加其它适当的药品，使锅炉水既有足够高的PH值和维持一定的PO43-浓度，又不含游离NaOH。要保证锅内不存在游离NaOH，必须解决两个问题：使锅水中没有游离NaOH；在发生盐类暂时消失现象时，炉管管壁边界层液相中不因化学反应产生游离NaOH（析出附着物为Na2.85H0.15PO4）。人为地给一个定值记为Na/PO4(Na:PO4)，它代表的摩尔比，简称R值。一般，锅水PH值大于9，R值控制在2.85~2.2内是可以保证锅内没有游离NaOH而发生碱性腐蚀，并能有效的防止钙垢和发生锅水PH低所引起的故障。2）水质控制实施锅炉水的协调PH—磷酸盐处理时，锅水实际上可看成Na3PO4和Na2HPO4的缓冲溶液。磷酸盐缓冲溶液的PH值可按理论公式计算出来，通过计算可得到各种不同组分的磷酸盐水溶液的PH值（25℃）和磷酸盐总浓度（以PO43-表示）的关系，以用于锅炉水的水质控制。由锅水的PH值和PO43-查出锅水的Na/PO4摩尔比（R值）。为了稳定的控制其R值，锅水水质控制标准规定R值在2.3~2.8之间。6、汽包锅炉的蒸汽污染、积盐及防止在汽包锅炉中，出来的蒸汽总是含有少量杂质，这些杂事主要是钠盐、硅酸、二氧化碳，此外还常含由氨或胺(NH3)。蒸汽中二氧化碳是由给水中碳酸盐和重碳酸盐进入锅内后分解产生的；蒸汽中的NH3，主要是由于调节给水、凝结水PH值时加入的氨（胺），进入锅内后受热挥发而转入蒸汽中的。如蒸汽中这些气体杂质过多，就会导致热力设备的腐蚀。所以应严格控制给水的总二氧化碳量和PH值。蒸汽污染通常指蒸汽中含有钠盐、硅酸等杂质（统称盐类杂质）的现象。这些物质会沉积在蒸汽通过的各个部位（称积盐）。如过热器、汽轮机内积盐，会影响机组安全、经济运行。（1）蒸汽的污染在汽包锅炉中，当过热蒸汽减温器运行正常时，过热蒸汽品质取决于由汽包送出的饱和蒸汽。所以要使锅炉送出的蒸汽质量好，关键在于保证饱和蒸汽的品质。如果汽包送出的饱和蒸汽是清洁的，但它在过热器系统中的减温器内遭到污染，导致过热蒸汽品质不良，只要提高减温水（给水）水质就可解决。1）饱和蒸汽污染原因饱和蒸汽被污染主要蒸汽带水和蒸汽溶解杂质两个因素：

蒸汽带水：从汽包送出的饱和蒸汽常夹带一些锅炉水滴，在这种情况下，锅炉水中的各种杂质如钠盐、硅化物等都以水溶液状态带入蒸汽中，这种现象称为饱和蒸汽的蒸汽水滴携带（机械携带）。

蒸汽溶解杂质：蒸汽有溶解某些物质的能力，这是蒸汽被污染的另一个原因。蒸汽压力愈高，蒸汽的溶解能力愈大，如压力为3.0~4.0Mpa的饱和蒸汽，有明显的溶解硅酸的能力，压力更高的饱和蒸汽对硅酸的溶解能力更大；当压力大于13Mpa时，还能溶解各种钠化合物，如NaOH、NaCl等。饱和蒸汽因溶解而携带水中某些物质的现象，叫做蒸汽的溶解携带。对于不同压力的锅炉，蒸汽携带盐类物质的情况是不相同的，大体可归纳为：低压锅炉（工作压力<2.5Mpa）中，因饱和蒸汽对各种物质的溶解携带量很小，所以蒸汽污染主要是由于水滴携带；中压锅炉（工作压力为2.5~5.9Mpa）中，蒸汽的各种钠盐主要是由于水滴携带，蒸汽中含硅量为水滴携带与溶解携带之和，且溶解携带明显高于水滴携带；高压锅炉（工作压力为6.0~12.9Mpa）中，蒸汽含硅量主要决定于溶解携带（因溶解携带量远比水滴携带量大的多），蒸汽中的各种钠盐，主要是由水滴携带所致；超高压锅炉（工作压力大于13Mpa）中，蒸汽的硅酸溶解系数很大，蒸汽含硅量主要决定于溶解携带，蒸汽中NaCl和NaOH的含量为水滴携带与溶解携带之和（能溶解携带NaCl和NaOH），Na2SO4、Na3PO4和Na2SiO3含量因它们的溶解携带系数很小，所以主要是由水滴携带所致。2）影响蒸汽带水的因素饱和蒸汽的带水量常用湿分W表示，即水滴重量占汽水总重量的分率。因饱和蒸汽中的钠盐主要是由水滴携带所致，所以饱和蒸汽的含钠量取决于饱和蒸汽的带水量和水滴中的含钠量。常用机械携带系数Kj来表示饱和蒸汽机械携带的大小。Kj通常是按饱和蒸汽含钠量SBNa与锅炉水的含钠量SGNa之比来计算：Kj=SBNa/SGNa机械携带系数Kj与蒸汽湿分W数值上相等，因此也用表示饱和蒸汽带水量的多少。饱和蒸汽的带水量与锅炉的压力、结构型式（主要是汽包内部装置的型式）、安装质量、运行工况以及锅炉水质等因素有关。影响蒸汽带水的因素有：

A、汽包中水滴的形成与带出汽包内水滴的形成有两种情况

a)当蒸汽泡通过汽、水分界面时，蒸汽泡水膜破裂会溅出一些大小不等的水滴；

b)当汽水混合物直接引入汽空间时，由于汽硫流冲击水面而喷溅锅水或汽水混合物撞击汽包壁和其它内部装置、汽流的相互冲击都会形成水滴。所以，形成的水滴越多、越小、汽包内蒸汽流速越大，蒸汽带水量就越大。B、锅炉压力对蒸汽带水的影响锅炉压力愈高，蒸汽愈容易带水，其原因有以下两方面：

a)锅炉压力的提高，会使汽包的汽空间中小水滴数目增多（锅水沸点升高，水分子的热运动加强，会削弱水分子之间的作用力；同时，因蒸汽的密度增加，使和水面接触的蒸汽对水分子的引力增大；

b）锅炉压力的增高，会使蒸汽的密度增大，汽和水之间的密度差减小，汽流运载水滴的能力增强，蒸汽中的水滴更难以分离。C、锅炉结构特点对蒸汽带水的影响汽包的内径、汽水混合物引入汽包的方式、蒸汽从汽包引出的方式、汽包内汽水分离器的结构等对蒸汽带水量都有影响。D、锅炉的运行工况对蒸汽带水的影响锅炉的负荷（蒸发量）、负荷变化的速度和汽包中水位对饱和蒸汽有很大影响：

a)汽包水位是按锅炉水位计的指示值来进行控制的。但汽包中水的比重小于水位计中水的比重（水位膨胀现象），导致水位计水位比汽包的真实水位低一些，且汽包水位含大量的蒸汽泡，在剧烈地波动，当汽包水位过高，会使蒸汽带水量增大。

b)锅炉负荷增加时，来自上升管的蒸汽量增多，由于汽水混合物的动能增大，机械撞击、喷溅所形成的水滴的量和动能也增大；负荷增加时，蒸汽引出汽包的流量增大，所以蒸汽运载水分的能力也就增大；负荷增加时，因水室中蒸汽泡的增多，会加剧水位膨胀现象，使汽空间的实际高度减小，不利于自然分离。

c)锅炉的负荷、水位、压力等的变动锅炉的负荷、水位、压力变动太剧烈，也会使蒸汽大量带水。如当锅炉压力骤然下降时，由于沸点下降，锅水发生急剧的沸腾，产生大量蒸汽泡。就会使汽泡破裂而产生的小水滴量增多、汽包水位膨胀现象大大加剧，使汽空间减小。导致蒸汽带水量增加。E、锅炉水含盐量对蒸汽带水的影响锅炉水含盐量增加，但未超过某一值时，蒸汽的带水量基本不变，当锅炉水含盐量超过某一值时，蒸汽含水量就会增加。蒸汽含盐量开始急剧增加时的锅水含盐量，称临界含盐量。原因：

a)随着锅水含盐量的增加，因其粘度变大，使水层中的小汽泡不易合并成大汽泡，因此水室中便充满着小汽泡，而小汽泡在水中上升速度较慢，结果使水位膨胀加剧和汽空间高度减少，不利于汽水分离；另一方面，锅水含盐量的增加，还会使蒸汽泡膜的强度提高，导致汽泡穿出蒸发面后，要当此水膜变得很簿时才会破裂，这样形成的水滴更小，所以更易被蒸汽带走。当锅水含盐量达到一定值时，这两方面的因素会产生明显影响，因此使蒸汽的含盐量急剧增加。

b)

当锅水含盐量达到一定值时，在汽、水分界面处会形成泡沫层，因而使蒸汽大量带水。3）饱和蒸汽溶解携带的基本规律

饱和蒸汽溶解物质的能力：

饱和蒸汽的压力愈高，它的性能愈接近于水的性能，高参数水蒸汽的分子结构接近于液态水，所以高参数水蒸汽能像水那样能溶解某些物质。在锅炉汽包内，同时存在水和饱和蒸汽，它们相当于互不相混的两种溶剂。按照溶质在两种互不相混的溶剂中分配的规律可知，某些物质在饱和蒸汽中的溶解能力与某些物质溶解在饱和蒸汽中的浓度与此蒸汽相接触的水中该物质浓度的比值（分配系数KF=SB/SSH）、饱和蒸汽的密度与水的密度的比值[KF=(pB/pSH)]n成正比。

饱和蒸汽的溶解携带的特点：饱和蒸汽的溶解携带有两个特点即：

有选择性。当饱和蒸汽压力一定时，由于各种物质的n值不同，所以各种物质的分配系数KF也不一样，饱和蒸汽对各种物质的溶解能力也不相同。因溶解携带有选择性，故这种携带也称选择性携带。锅炉水中常见物质按其在饱和蒸汽中溶解能力的大小可划分未三大种类：第一类为硅酸(H2SiO3、H2Si2O5、、H4SiO4等，其通式为XSiO2.YH2O)，其分配系数最大；第二类为NaCi、NaOH等，它们的分配系数较硅酸低的多；第三类为Na2SO4、Na3PO4和Na2SiO3等，在饱和蒸汽中很难溶解，它们的分配系数很小。溶解携带量随压力的提高而增大。水的密度（PSH）基本不随压力而变化，只有饱和蒸汽密度（(PB)随压力的提高而显著增大。所以饱和蒸汽压力愈高，各种物质在其中的溶解量愈大。

饱和蒸汽对硅酸的溶解携带：饱和蒸汽中的硅化合物来源于锅炉水，但饱和蒸汽中硅化合物的形态与锅炉水中的硅化合物的形态不一致。在汽包锅炉内，由于水温很高，而且水的PH较高，所以给水中溶解态的和胶态的硅化合物进入锅内后都转化为溶解态硅。锅水中的硅化合物有一部分使溶解态的硅酸盐，另一部分是溶解态的硅酸（如H2SiO3、H2Si2O5、H4SiO4等）。平时所讲的水中含硅量，都是指水中硅化合物的总含量即全硅量，通常以SiO2表示。饱和蒸汽对上述硅化合物的溶解性是不一样的，它主要是溶解硅酸，对硅酸盐的溶解能力很小。因此，在饱和蒸汽中的硅化合物，都是硅酸（H2SiO3、H2Si2O5、H4SiO4等）。当饱和蒸汽变成过热蒸汽时，H2SiO3、H2Si2O5、H4SiO4等硅酸会发生失水作用而成为SiO2。对高压及以上的锅炉，饱和蒸汽的含硅量主要取决与它对硅酸的溶解携带（KSiO2=SBSiO2/SGSiO2）。所以，饱和蒸汽的含硅量和锅水的含硅量、压力、锅水中硅化合物的形态有关。

锅水PH值对硅酸溶解携带系数的影响。锅炉水中硅化合物的形态，取决于此锅炉水的PH值，所以PH值对硅酸溶解携带系数有影响。在锅炉水中，，硅酸与硅酸盐之间处于水解平衡状态：

SiO32-+H2OHSiO3-+OH-HSiO3-+H2OH2SiO3+OH-

从这些水解平衡式可看出，当提高锅水PH值时，因为水中OH-浓度增加，平衡向生成硅酸盐的方向移动，使水中的硅酸减少。所以，随着锅水PH值的上升，饱和蒸汽中硅酸的溶解携带系数将减少。

硅酸的溶解携带系数与蒸汽压力的关系：当锅炉水PH一定时，随着饱和蒸汽压力的提高，硅酸的溶解携带系数迅速增大。为了保证蒸汽含硅量不超过允许值，锅炉压力愈高，锅炉水的含硅量应愈低。这就是说，对高参数锅炉的给水含硅量要求很严，必须对其补给水进行彻底除硅，还要严密防止凝汽器等冷却器的泄漏。（2）蒸汽流程中的盐类沉积物从汽包送出的饱和蒸汽所含有的盐类物质，有的会沉积在过热器内，有的则被过热汽带出锅炉，沉积在汽轮机或其它用汽设备中。对于中、低压锅炉，一般来说，饱和蒸汽中的钠化合物主要沉积在过热器内；硅化合物主要沉积在汽轮机或其它用汽设备中，生成不溶于水的SiO2的沉积物。对于高压及以上的锅炉，一般来说，饱和蒸汽中的各种盐类物质，除Na2SO4能部分沉积在过热器内外，都沉积在汽轮机或其它用汽设备中。1）盐类沉积物形成原因从汽包送出的饱和蒸汽携带的盐类物质，处于两种状态：蒸汽溶液（主要是硅酸）和液体溶液（各种盐类物质，主要是钠盐）的小水滴。当饱和蒸汽被加热成过热蒸汽时，它所含的小水滴会发生：蒸发、浓缩直至被蒸干，水滴中的某些物质因而结晶析出；因过热蒸汽比饱和蒸汽具有更大的溶解能力，小水滴中的某些物质会溶解在过热蒸汽中，使蒸汽中溶解物的含量增加。当饱和蒸汽携带出的各种盐类物质量大于该物质在过热蒸汽中的溶解度时，该物质就会沉积在过热器中，因大都是盐类，故称为过热器积盐；反之，则物质就会完全溶于过热蒸汽中，带往汽轮机或其它用汽设备中。2）盐类物质的沉积情况汽包锅炉过热蒸器中盐类的沉积情况可按锅炉压力的不同，区分如下：低压和中压锅炉在过热器中，盐类沉积物主要组成物是Na2SO4、Na3PO4以及Na2CO3和NaCl。高压锅炉的过热器中，盐类沉积物主要是Na2SO4，其它钠盐一般含量很小。超高压及以上的锅炉这类锅炉的过热器中盐类一般沉积物较少，因为这种锅炉的过热蒸汽溶解杂质的能力很大，饱和蒸汽中的杂质大都转人过热蒸汽中，带往汽轮机或其它用汽设备中。在各种压力汽包锅炉的过热器内，除了可能沉积有各种盐类外，还有可能沉积有铁的氧化物。这种铁的氧化物主要是过热器本身的腐蚀产物（在过热蒸汽中溶解度很小）。（3）获得清洁蒸汽的方法为了防止在蒸汽流通部位积盐，必须保证从汽包引出的是清洁的饱和蒸汽，并防止它在减温器内被污染。饱和蒸汽中的杂质来源于锅炉水，所以，为了获得清洁的蒸汽，首先应减少锅炉水的杂质含量，还应设法减少蒸汽的带水量和降低杂质在蒸汽中的溶解量。为此，应采取下列措施：减少进入锅炉水中的杂质、进行锅炉排污、采用适当的汽包内部装置和调整锅炉的运行工况等。1）减少进入锅炉水中的杂质锅炉水中的杂质主要来源于给水，至于锅炉本体的腐蚀产物，除新安装的锅炉外，它在锅水中的量一般很少。所以，要减少进入锅炉水中的杂质，主要应保证给水水质的优良。其办法如下：

a)减少热力系统的汽水损失，降低补给水量；

b)采用优良的水处理工艺，降低补给水中的杂质含量（离子态和胶体态的杂质含量）；

c)防止凝汽器或其它用汽设备的泄漏，以免凝结水被污染