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[摘 要]锅炉的水质调节是防止锅炉受热面结垢、腐蚀，提高汽、水品质，保证锅炉安全运行的重要措施。本文阐述了锅炉炉水水质调节的方法，并介绍了周内外在锅炉水质调节方面的研究进展。
[关键词]锅炉 水质调节 炉水
中图分类号：TK227.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0339-01、
1 引言
锅炉水硬度和碱度不达标会使受热面结垢， 大大降低锅炉传热效率， 堵塞管子， 受热面金属过热损坏， 如鼓包、爆管等。另外还会产生金属腐蚀， 减少锅炉寿命。因此， 做好锅炉水处理工作对锅炉安全运行有着极其重要的意义。
2 水质不良造成的影响
2.1 结垢
水在锅炉内受热沸腾蒸发后， 为水中的杂质提供了化学反应和不断浓缩的条件。当这些杂质在锅水中达到饱和时， 就有固体物质产生。产生的固体物质， 如果悬浮在锅炉内就成为水渣； 如果附着在受热面上， 则称为水垢。锅炉结垢会产生如下几种危害：
（1）浪费燃料
锅炉结垢后， 使受热面的传热性能变差， 燃料燃烧所放的热量不能及时传递到锅水中， 大量的热量被烟气带走， 造成排烟温度过高， 排烟热损失增加， 锅炉热效率降低。
（2）受热面损坏
结了水垢的锅炉， 由于传热性能变差， 燃料燃烧的热量不能迅速地传递给锅水，致使炉膛和烟气的温度升高。因此， 受热面两侧的温差增大， 金属壁温升高， 强度降低， 在锅内压力作用下，发生鼓包， 甚至爆破。
（3）降低锅炉出力
锅炉结垢后， 由于传热性能变差， 要达到额定蒸发量， 就需要消耗更多的燃料，但随着结垢厚度增加， 炉膛溶剂是一定的， 燃料消耗受到限制。因此锅炉出力就会降低。
2.2 腐蚀
（1）金属破坏
水中含有氧气、酸性和碱性物质都会对锅炉金属面产生腐蚀， 使其壁厚减薄、凹陷，甚至穿孔， 降低了锅炉强度， 严重影响锅炉安全运行。
（2）产生垢下腐蚀
含有高价铁的水垢， 容易引起与水垢接触的金属腐蚀。而铁的腐蚀产物又容易重新结成水垢。
3 锅炉水质调节
锅炉没有汽包，不能进行炉水排污，水质调节处理方面，要求采用适宜的挥发性药品处理。通常采用的水质调节方法有三种：“联氨一氨”碱性水化学工况，络合物水化学工况及中性水化学工况。
3.1 “联氨一氨”碱性水化学工况
在机组的凝结水一给水系统中，加入联氨和氨以调节水、汽系统中工质的PH值，使之呈碱性，并且完全除掉水中残余的溶解氧，这种水化学工况就叫“联氨一氨”碱性水化学工况。“联氨一氨”碱性水化学工况可以减少热力系统金属材料的腐蚀，从而减少给水携带腐蚀产物到锅炉内，以达到减少锅内和汽轮机内沉积物的目的。
3.2 络合物水化学工况
络合物水化学工况是在添加氨和联氨之外，还在给水中连续加入微量氨羧络合剂EDTA铵盐的水化学工况。其原理为：给水中加入络合剂EDTA铵盐后，络合剂与给水中铁离子形成铁的氨羧络合物。在260～330℃的温度范围内，络合物及参与成络的EDTA阴离子发生极为剧烈的热分解。
3.3 中性水化学工况
中性水化学工况是一种使凝结水一给水系统中的高纯水保持中性（PH值为6.5～7.5；电导率小于0.15us/cm）并添加微量氧化剂（H202或气态02）的水化学工况。其原理为：当水的PH值在6.5～7.5之间时，在高纯水中加入氧或过氧化氢，使铁的电位升高，进入钝化区，这样钢铁就得到了保护。
4 国内外水化学工况的研究动态和发展
4.1 适度磷酸盐处理（CPT）
它的原理与协调PH一磷酸盐处理相似，但控制更为严格。这种处理是基于炉水中的磷酸盐组成与沉积在水冷壁管上的固体磷酸盐组成是一致的，从而防止在炉水中出现游离氢氧化钠，并减缓磷酸盐“消失”现象。这种炉水处理方法一般维持磷酸盐浓度为3--6mg/L，PH在9.1～9.6，Na/P04比值在2.6～2.8。这种方法存在的缺点是：容易产生酸性腐蚀，容易发生磷酸盐“暂时消失”现象。国外有专家认为CPT水工况本质上有一定的错误。
4.2 平衡磷酸盐处理（EPT）
平衡磷酸鹽处理是由加拿大提出的。其基本原理是将炉水的磷酸盐含量减少到只够和硬度成分起反应所需的有限浓度，即“平衡”浓度，同时允许炉水中存在小于lmg/L的游离NaOH。其主要特点为：（1）用磷酸三钠+氢氧化钠来控制炉水的碱度。（2）当锅炉水PH值下降到9.0以下或磷酸根浓度过高时，向汽包投放氢氧化钠。（3）在正常情况下只投放磷酸三钠以补充正常碱度和药品的消耗。
实施EPT应注意的问题：由于平衡磷酸盐处理允许游离NaOH存在，这就存在碱性腐蚀的危险。所以，在机组转向EPT水工况之前应先进化学清洗，清除管壁上的沉积物，以防止沉积物下碱性腐蚀引起的爆管事故。
4.3 低磷酸盐一低氢氧化钠处理
把炉水P043-控制在lmg/L以下，基本可以防止发生磷酸盐暂时“消失”现象，由此可以避免引起水冷壁管的结垢和腐蚀，这就是低磷酸盐处理。但是采用低磷酸盐处理工艺后，存在着如何维持炉水PH值在9.1～9.6的问题。根据计算，当炉水P043-小于lmg/L时，炉水PH值不到9以上，因此，采用低磷酸盐处理，还应辅以NaOH处理，使炉水PH值维持在9.1～9.6，其控制指标为：PH值为：9.1～9.6，P043-为0.2～1mg/L，NaOH为0.2～0.8mg/L。美国在一台179MPa400MW的汽包炉上采用该工艺已两年多，神华宁夏煤业集团烯烃一分公司在四台200MW机组的炉水处理上已使用近两年，都已取得了预期的效果。 4.4 超低磷酸盐处理
其原理和低磷酸盐处理相似，只是磷酸盐浓度控制的更低，该方法目前在湖南某电厂获得应用，其控制指标为P043-为0.1～0.5mg/L，PH值为9.0～9.7，NaOH微量，以维持PH值。其实质是尽可能地降低炉水中磷酸盐浓度，使其刚好是消耗炉水中硬度成份所需的最低量，没有更多的磷酸盐产生“隐藏”性沉积。
4.5 给水加氨、加氧的联合处理
给水加氨、加氧联合处理（简称CWT）是一种新的给水处理技术。西德在中性的给水中加入过氧化氢，后又改为加入氧气，使给水中的溶氧含量保持在100ug/L—300ug/L之间，在金属表面形成一种特定的氧化膜，从而起到防腐的作用。我国在华东某亚临界燃油直流锅炉机组上成功地进行了CWT的工业试验，取得了令人满意的结果。
CWT的基本原理是：在挥发性处理（简称AVT）的无氧高PH值工况下，碳钢表面生成了外层疏松的Fe304钝化膜，该膜在高温纯水中具有一定的溶解性。在CWT方式下，由于不断向碳钢表面均匀地供氧，从而使Fe304扩散出的二价铁迅速氧化，形成溶解度很低的Fe203，在Fe304的颗粒表面和晶粒间隙沉积，封闭了Fe304膜的表面和孔隙，在碳钢表面形成致密的“双层保护膜”，使热力系统金属的腐蚀得到了有效的抑制。
4.6 NaOH处理
对于该机组，由于锅炉补给水全部采用二级除盐水，300MW以上的机组还配有凝结水处理装置，可消除凝汽器渗漏及疏水系统带来的硬度及其它杂质，因此，对于300MW及以上亚临界汽包炉炉水采用磷酸盐防垢处理愈来愈不适宜。另外，在亚临界参数锅炉中，若用氨水调节炉水阴值，很难保证炉水必要的碱性。因为在两相介质条件下，加入炉水中的氨相当的一部分随着饱和蒸汽从水中释放出来，从而可能使炉水PH值甚至低于给水PH值，在强烈沸腾的靠壁区还可能出现酸性介质。因此，为了维持炉水的碱性，可用NaOH改進炉水工况，目前，德国、英国等国家在亚临界机组上已采用NaOH调节PH值。我国太原某热电厂采用了该工艺。研究表明：目前，国内外大容量机组均为全焊接锅炉，所以用NaOH处理不会出现苛性脆化问题，此外，研究还表明，NaOH工况所需药品量极少，且中和C02的能力很强。NaOH工况下所形成的保护膜强度高，出现点蚀后，膜的修复能力亦较强。此外，由于NaOH工况减少了炉水中的含盐量，还可改善蒸汽品质。
作者简介：
徐宗文，1984年生，宁夏回族自治区贺兰县人，助理工程师，主要研究方向为锅炉运行管理、锅炉汽水指标调整。
[关键词]锅炉 水质调节 炉水
中图分类号：TK227.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0339-01、
1 引言
锅炉水硬度和碱度不达标会使受热面结垢， 大大降低锅炉传热效率， 堵塞管子， 受热面金属过热损坏， 如鼓包、爆管等。另外还会产生金属腐蚀， 减少锅炉寿命。因此， 做好锅炉水处理工作对锅炉安全运行有着极其重要的意义。
2 水质不良造成的影响
2.1 结垢
水在锅炉内受热沸腾蒸发后， 为水中的杂质提供了化学反应和不断浓缩的条件。当这些杂质在锅水中达到饱和时， 就有固体物质产生。产生的固体物质， 如果悬浮在锅炉内就成为水渣； 如果附着在受热面上， 则称为水垢。锅炉结垢会产生如下几种危害：
（1）浪费燃料
锅炉结垢后， 使受热面的传热性能变差， 燃料燃烧所放的热量不能及时传递到锅水中， 大量的热量被烟气带走， 造成排烟温度过高， 排烟热损失增加， 锅炉热效率降低。
（2）受热面损坏
结了水垢的锅炉， 由于传热性能变差， 燃料燃烧的热量不能迅速地传递给锅水，致使炉膛和烟气的温度升高。因此， 受热面两侧的温差增大， 金属壁温升高， 强度降低， 在锅内压力作用下，发生鼓包， 甚至爆破。
（3）降低锅炉出力
锅炉结垢后， 由于传热性能变差， 要达到额定蒸发量， 就需要消耗更多的燃料，但随着结垢厚度增加， 炉膛溶剂是一定的， 燃料消耗受到限制。因此锅炉出力就会降低。
2.2 腐蚀
（1）金属破坏
水中含有氧气、酸性和碱性物质都会对锅炉金属面产生腐蚀， 使其壁厚减薄、凹陷，甚至穿孔， 降低了锅炉强度， 严重影响锅炉安全运行。
（2）产生垢下腐蚀
含有高价铁的水垢， 容易引起与水垢接触的金属腐蚀。而铁的腐蚀产物又容易重新结成水垢。
3 锅炉水质调节
锅炉没有汽包，不能进行炉水排污，水质调节处理方面，要求采用适宜的挥发性药品处理。通常采用的水质调节方法有三种：“联氨一氨”碱性水化学工况，络合物水化学工况及中性水化学工况。
3.1 “联氨一氨”碱性水化学工况
在机组的凝结水一给水系统中，加入联氨和氨以调节水、汽系统中工质的PH值，使之呈碱性，并且完全除掉水中残余的溶解氧，这种水化学工况就叫“联氨一氨”碱性水化学工况。“联氨一氨”碱性水化学工况可以减少热力系统金属材料的腐蚀，从而减少给水携带腐蚀产物到锅炉内，以达到减少锅内和汽轮机内沉积物的目的。
3.2 络合物水化学工况
络合物水化学工况是在添加氨和联氨之外，还在给水中连续加入微量氨羧络合剂EDTA铵盐的水化学工况。其原理为：给水中加入络合剂EDTA铵盐后，络合剂与给水中铁离子形成铁的氨羧络合物。在260～330℃的温度范围内，络合物及参与成络的EDTA阴离子发生极为剧烈的热分解。
3.3 中性水化学工况
中性水化学工况是一种使凝结水一给水系统中的高纯水保持中性（PH值为6.5～7.5；电导率小于0.15us/cm）并添加微量氧化剂（H202或气态02）的水化学工况。其原理为：当水的PH值在6.5～7.5之间时，在高纯水中加入氧或过氧化氢，使铁的电位升高，进入钝化区，这样钢铁就得到了保护。
4 国内外水化学工况的研究动态和发展
4.1 适度磷酸盐处理（CPT）
它的原理与协调PH一磷酸盐处理相似，但控制更为严格。这种处理是基于炉水中的磷酸盐组成与沉积在水冷壁管上的固体磷酸盐组成是一致的，从而防止在炉水中出现游离氢氧化钠，并减缓磷酸盐“消失”现象。这种炉水处理方法一般维持磷酸盐浓度为3--6mg/L，PH在9.1～9.6，Na/P04比值在2.6～2.8。这种方法存在的缺点是：容易产生酸性腐蚀，容易发生磷酸盐“暂时消失”现象。国外有专家认为CPT水工况本质上有一定的错误。
4.2 平衡磷酸盐处理（EPT）
平衡磷酸鹽处理是由加拿大提出的。其基本原理是将炉水的磷酸盐含量减少到只够和硬度成分起反应所需的有限浓度，即“平衡”浓度，同时允许炉水中存在小于lmg/L的游离NaOH。其主要特点为：（1）用磷酸三钠+氢氧化钠来控制炉水的碱度。（2）当锅炉水PH值下降到9.0以下或磷酸根浓度过高时，向汽包投放氢氧化钠。（3）在正常情况下只投放磷酸三钠以补充正常碱度和药品的消耗。
实施EPT应注意的问题：由于平衡磷酸盐处理允许游离NaOH存在，这就存在碱性腐蚀的危险。所以，在机组转向EPT水工况之前应先进化学清洗，清除管壁上的沉积物，以防止沉积物下碱性腐蚀引起的爆管事故。
4.3 低磷酸盐一低氢氧化钠处理
把炉水P043-控制在lmg/L以下，基本可以防止发生磷酸盐暂时“消失”现象，由此可以避免引起水冷壁管的结垢和腐蚀，这就是低磷酸盐处理。但是采用低磷酸盐处理工艺后，存在着如何维持炉水PH值在9.1～9.6的问题。根据计算，当炉水P043-小于lmg/L时，炉水PH值不到9以上，因此，采用低磷酸盐处理，还应辅以NaOH处理，使炉水PH值维持在9.1～9.6，其控制指标为：PH值为：9.1～9.6，P043-为0.2～1mg/L，NaOH为0.2～0.8mg/L。美国在一台179MPa400MW的汽包炉上采用该工艺已两年多，神华宁夏煤业集团烯烃一分公司在四台200MW机组的炉水处理上已使用近两年，都已取得了预期的效果。 4.4 超低磷酸盐处理
其原理和低磷酸盐处理相似，只是磷酸盐浓度控制的更低，该方法目前在湖南某电厂获得应用，其控制指标为P043-为0.1～0.5mg/L，PH值为9.0～9.7，NaOH微量，以维持PH值。其实质是尽可能地降低炉水中磷酸盐浓度，使其刚好是消耗炉水中硬度成份所需的最低量，没有更多的磷酸盐产生“隐藏”性沉积。
4.5 给水加氨、加氧的联合处理
给水加氨、加氧联合处理（简称CWT）是一种新的给水处理技术。西德在中性的给水中加入过氧化氢，后又改为加入氧气，使给水中的溶氧含量保持在100ug/L—300ug/L之间，在金属表面形成一种特定的氧化膜，从而起到防腐的作用。我国在华东某亚临界燃油直流锅炉机组上成功地进行了CWT的工业试验，取得了令人满意的结果。
CWT的基本原理是：在挥发性处理（简称AVT）的无氧高PH值工况下，碳钢表面生成了外层疏松的Fe304钝化膜，该膜在高温纯水中具有一定的溶解性。在CWT方式下，由于不断向碳钢表面均匀地供氧，从而使Fe304扩散出的二价铁迅速氧化，形成溶解度很低的Fe203，在Fe304的颗粒表面和晶粒间隙沉积，封闭了Fe304膜的表面和孔隙，在碳钢表面形成致密的“双层保护膜”，使热力系统金属的腐蚀得到了有效的抑制。
4.6 NaOH处理
对于该机组，由于锅炉补给水全部采用二级除盐水，300MW以上的机组还配有凝结水处理装置，可消除凝汽器渗漏及疏水系统带来的硬度及其它杂质，因此，对于300MW及以上亚临界汽包炉炉水采用磷酸盐防垢处理愈来愈不适宜。另外，在亚临界参数锅炉中，若用氨水调节炉水阴值，很难保证炉水必要的碱性。因为在两相介质条件下，加入炉水中的氨相当的一部分随着饱和蒸汽从水中释放出来，从而可能使炉水PH值甚至低于给水PH值，在强烈沸腾的靠壁区还可能出现酸性介质。因此，为了维持炉水的碱性，可用NaOH改進炉水工况，目前，德国、英国等国家在亚临界机组上已采用NaOH调节PH值。我国太原某热电厂采用了该工艺。研究表明：目前，国内外大容量机组均为全焊接锅炉，所以用NaOH处理不会出现苛性脆化问题，此外，研究还表明，NaOH工况所需药品量极少，且中和C02的能力很强。NaOH工况下所形成的保护膜强度高，出现点蚀后，膜的修复能力亦较强。此外，由于NaOH工况减少了炉水中的含盐量，还可改善蒸汽品质。
作者简介：
徐宗文，1984年生，宁夏回族自治区贺兰县人，助理工程师，主要研究方向为锅炉运行管理、锅炉汽水指标调整。