浅谈锅炉内水处理防垢防腐药剂的选择探讨

秦丽亚

（江苏省特种设备安全监督检验研究院常熟分院，江苏 常熟 215500）

1 锅内水处理的重要性

1.1 O2腐蚀

去极化剂氧，极易溶于水（溶解氧），且随水温升高溶解度降低。溶解氧与铁反应，腐蚀锅炉。

氧易腐蚀处是入水口附近、系统接触大气区、水循环不畅处与腐蚀产物沉积处的金属表面。氧腐蚀面积小，但强度大，甚至穿孔。不过氧能钝化金属，但当氧化膜不完整或受损时，腐蚀继续。

1.2 CO2腐蚀

CO2使铁发生酸腐蚀与电化学腐蚀，与其初蚀物Fe（OH）2反应，若有O2，反应继续：

CO2与水反应生成H2CO3，产生H+（去极化剂），腐蚀铁。

CO2多来自软化水之NaHCO3与生水之 Ca（HCO3）2。

1.3 结垢腐蚀

水垢导热能力是钢铁的十几分之一至几百分之一，极大阻碍锅炉传热，使受热面因温度过高损坏，甚至爆炸，浪费大量劳力、燃料，降低锅炉工作效益。汽轮机处水垢降低其工作效率，且能致故障。更危险的是，水垢下易生腐蚀。若水垢含高价铁，随着受热面温度升高，渗透在沉积物下的锅内水迅速蒸发浓缩，杂质浓度升高，腐蚀产生。

2 锅内水化学处理优点

由前述知，锅内水处理极重要，而锅内水加药防垢防腐处理因其简捷、成本低、效果好、环保节能，甚至不需锅外水处理的优点，备受喜爱。国家标准GB／T1576--2001《工业锅炉水质》也允许根据水源水质、锅炉结构、设计参数选用药剂及加药方式对锅内水处理。

3 锅内水处理防垢防腐药剂的选择

3.1 传统的锅内水化学处理药剂

3.1.1 无机防垢剂

常用的有Na2CO3与Na3PO4，它们能维持锅内水碱度与合适的PH值，并与硬度杂质反应生成易于排出的水渣。加药中必须正确控制锅炉排污，不然水渣二次结垢。Na2CO3高温水解能提高锅内水碱度。Na3PO4与铁反应生成保护膜防腐。二者同时使用的药量可依经验公式估计（锅炉使用原水）或依化学反应式计算（锅炉使用软化水）。

强碱NaOH，不能除垢，使用少。但如此情形能用：①锅炉启动适度添加增加锅内水碱度，使PH值迅速合格，且在金属表面形成保护膜；②在硅含量高的软化水中，当锅内水碱度达标，少量添加防止受热面结难除硅垢。高碱度水（负硬度﹥2.0mmolL）可用NaH2PO4与Na2HPO4防垢防腐与降低碱度，降低因碱度高导致的碱性腐蚀与汽水共腾。但以上几种也有缺点，除不掉锅内水铁杂质。

3.1.2 聚合磷酸盐

常用的是六偏磷酸钠与三聚磷酸钠。它们都能与锅内水Ca2+、Mg2+、Fe2+生成络合物，但六偏磷酸钠络合Ca2+能力强，三聚磷酸钠络合Mg2+、Fe2+能力强。用时常把药剂加在软水箱或于给水管道设专用加药装置。不可直接加于锅内水，原因：它们或与锅内水NaOH反应或高温水解出Na3PO4失去络合力。六偏磷酸钠能除去给水系统之垢，能对锅内水除垢、降碱，使用更多。

3.1.3 有机胶体

常用的是栲胶与腐殖酸钠，分子结构均含许多羟基，水解后都生有羧基，羟基、羧基能与锅内水Ca2+、Mg2+生成络合物防垢；栲胶与腐殖酸钠均能在金属表面生成保护膜防腐，都有渗透性，渗透除垢，腐殖酸钠的渗透性更强，煮炉除垢时常加它。栲胶中的单宁还用做除氧剂，除氧功效随锅内水碱度增大增大。

3.1.4 无机除氧剂

无机除氧剂主要指亚硫酸盐。Na2SO3使用最广，有价格低、来源便捷、同氧反应极快、无毒等优点。其除氧功效随pH值升高降低，在锅炉给水pH值条件下除氧功效好。加药用量，给水不除氧依计算公式定；给水除氧依SO32-在2-7mg/L添加。日常锅内水保持SO32-在10-30mg/L的余量。为提高Na2SO3与氧反应速度，可添加Cu2+、Mn2+、Co2+、Ni+等水溶性氯化物，硝酸盐或磷酸盐做催化剂；Co2+催化效果最好。催化剂用量低于1mg/L。

但Na2SO3有不足：与氧反应生成的Na2SO4增加锅内水溶解固形物；可能生成难除水垢CaSO4；易被氧化失效。

小型直流与贯流式热水锅炉因自身结构不能用无机药剂防垢防腐，只能用有机药剂防垢防腐，挥发性除氧剂除氧。

3.2 有机防垢剂

3.2.1 膦酸盐

常用的有氨基三亚甲基膦酸盐（ATMPS）、乙二胺四亚甲基膦酸盐（EDTMPS）、羟基亚乙基二膦酸盐（HEDPS）、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸盐（DETPMPS），其分子结构之碳磷键（C-P）比聚羧酸盐之磷氧键（P-O-P）坚固，化学稳定性好。锅炉多使用膦酸盐中的钠盐，EDTMPS用得最多。另有膦酸类药剂，其抗氧化性比膦酸盐强，更能容忍Ca2+，，高碱度、高硬度、高温的锅内水极适用。膦酸盐常用的质量浓度（依据纯度100%）是2-6mg/L。

3.2.2 聚羧酸盐

常见的是聚丙烯酸钠（PAAS）、聚甲基丙烯酸钠（PMAAS）、水解聚马来酸酐（HPMAS）。它们以分散作用防止锅内水杂质结垢，同时因自身具有再生自解脱膜作用而能除掉已有水垢。它们都较耐高温，其顺序为PAAS﹤PMAAS﹤HPMAS。三者中，HPMAS防垢效果最好。三者使用的质量浓度（依据纯度100%）是3-5mg/L。

3.2.3 其它防垢剂

葡萄糖酸钠属多羟基羧酸型药剂，能与结垢杂质中的离子生成螯合物，与聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸均可用于防垢。木质素磺酸钠有分散、络合作用，热稳定性不错，能使锅内水Ca2+、Mg2+、Fe2+分散以阻垢。但它结构不稳，性能波动大，推广难。

3.2.4 有机除氧剂

有机除氧剂大多有同氧反应极快、毒性小或无毒、分解物无害、钝化金属等优点。国际上常用的是二甲基酮肟、乙醛肟、丁醛肟、异抗坏血酸钠、碳酸肼、二乙基羟胺等。我国已投入使用二甲基酮肟、乙醛肟、异抗坏血酸钠。加药时，控制二甲基酮肟的质量浓度在100ul/L，异抗坏血酸钠的质量浓度在约200ul/L。二乙基羟胺在除氧及防治凝结水管道腐蚀上效果佳。其它有机除氧剂正在研发。有机除氧剂能极大降低锅内水铁杂质，除氧、防垢防腐功效均接近或超越Na2SO3，，不过，价格高推广难。小型直流与贯流式热水锅炉因自身结构除氧只能用挥发性有机药剂。

结语

综合上述，并展望热水锅炉水处理药剂发展趋势，锅内水处理药剂应选择以有机药剂为主、无机药剂为辅的复配药剂，且有用量小、药效高、价格低、没副作用、环保的特点。

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[3]杨巍.浅议关于锅炉安全监察的工作[J].广东科技，2011.