浅析国外标准对工业锅炉水质的要求

张居光(深圳市特种设备安全检验研究院 深圳 518029)

浅析国外标准对工业锅炉水质的要求

张居光
(深圳市特种设备安全检验研究院 深圳 518029)

本文摘录了美国、英国、欧洲、日本、印度等国家和地区的标准体系所要求的工业锅炉水质指标，结合我国的工业锅炉水质标准和锅炉水处理现状提出意见:锅炉水质在锅炉类型分类上可以进一步细化，锅内水处理和锅外水处理的分类容易引起歧义，锅内水处理硬度4mmol/L太大，热水锅炉水处理的理念与国外存在明显差异。

锅炉水质 锅炉水处理 国外标准

1 ASME Consensus关于锅炉水质要求

《ASME 锅炉水质指引》由美国机械研究协会下面的一个热电厂水质质量分会编制，涉及的锅炉类型包含工业锅炉、电站锅炉、船舶锅炉，不包括火车机车锅炉、特殊材质锅炉、电极锅炉、热水锅炉和油田注汽锅炉。1979年第一版，1994年进行更新，为了适应美国锅炉制造水平的进步和锅炉种类增多。该标准并未对锅炉用水预处理、锅炉水调节处理、以及锅内处理进行限制，而是从锅炉设计、操作方便的角度提出推荐条件。因此，它不考虑化学药剂处理的特点与优势。ASME Consensus列出6个表格，分别适用于6种不同类型锅炉。其中火管锅炉和带过热器的水管锅炉水质要求见表1、表2。

表1 2.0MPa以下的火管锅炉水质

表2 2.0MPa以下带过热器的水管锅炉

评论：1）ASME对锅炉给水的要求很高，可能与美国自来水水质较好，以及起草机构属于发电锅炉领域有关。2）ASME对锅水的悬浮物有要求，悬浮物在锅炉容易沉积，转化为水垢。3）补给水水质与锅炉排污率相关，排污大的锅炉对应补给水的TDS和硅酸盐可以适当放宽。

2 BS 2486—1997《蒸汽锅炉和热水锅炉水处理推荐规范》的要求

BS 2486—1997 Treatment of water for steam boilers and water heaters第一版是1954年编制，1978年更新，1997年再次更新。其中1978版标准中锅壳式锅炉以给水硬度不同对锅水分类要求（给水硬度分为0.04mmol/L，0.4mmol/L，1mmol/L），而1997版以受热面的热流密度不同来对锅水分类要求，这种改变主要是为了锅炉设计和操作的方便。本文摘录热水锅炉、锅壳式锅炉、火焰直接加热的水管锅炉和非火焰加热的水管锅炉中低压部分的水质指标作简单评价，见表3、表4、表5、表6。

表3 热水锅炉水质

锅炉类型常压热水锅炉（出水温度120℃以下）承压热水锅炉（出水温度120℃以上）碱度控制 NaOH NaOH 不控制或缓冲液氢氧化钠/氨氢氧化钠/氨 氨铜缓蚀 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/缓蚀剂亚硫酸钠/丹宁/联氨/ DEHA适当的缓蚀混合物亚硫酸钠/丹宁/联氨/ DEHA适当的缓蚀混合物亚硫酸钠/丹宁/联氨/DEHA适当的缓蚀混合物挥发性除氧剂挥发性除氧剂挥发性除氧剂污泥防止适当有机物及混合物适当有机物及混合物适当有机物及混合物适当有机物及混合物适当有机物及混合物适当有机物及混合物

评论：1）热水锅炉补给水推荐使用生水而不是软化水或除盐水，铝材锅炉系统明确不允许使用软化水和除盐水，这是因为热水锅炉的温度低，浓缩倍率小，腐蚀问题比结垢更为突出，而生水比软化水和除盐水对金属的侵蚀性小。2）热水锅炉对腐蚀的控制主要借助除氧剂和缓蚀剂，而不是采用除氧器来降低溶解氧。3）热水锅炉推荐投加药剂防止污泥沉积，而不是软化和除盐，防止污泥沉积的药剂主要成分为有机分散剂。

表4 锅壳锅炉水质（仅摘录压力3.0MPa以下锅炉水质指标）

评论：锅壳式锅炉对给水溶解氧没有具体要求，注释中要求越低越好。锅水水质与锅炉设计的受热面流密度有关，热流密度大则水质要求严格，这种考虑是科学合理的；锅水对悬浮物、硅酸盐进行限制，避免悬浮物、硅酸盐沉积转化为更难清洗的水垢。

表5 火焰加热的水管锅炉水质（仅摘录4.0MPa以下参数锅炉水质指标）

评论：水管锅炉锅水不控制总碱度和pH值，只控制酚酞碱度，原因可能是控制适当的酚酞碱度足以避免锅炉发生酸、碱腐蚀。水管锅炉锅水需控制硅酸盐浓度，且硅酸盐控制值与酚酞碱度相关，酚酞碱度高，硅酸盐可允许浓度相对放松。

表6 非火焰加热的水管锅炉水质（类似余热锅炉、热交换器）

评论：非火焰加热与火焰直接加热的水管锅炉水质在给水pH值和锅水电导率上存在较大差异。

3 欧洲标准BS EN 12592:12—2003 水管锅炉和辅助设备 12部分：锅炉给水和锅炉水质的要求（见表7）

表7 BS EN 12592:12水管锅炉的给水和锅水水质

图1 给水电导率30μS/cm以上

图2 给水电导率30μS/cm以下

评论：给水根据补给水处理方式不同分为软化和除盐水，其中软化水包括软水器和反渗透出水，除盐水为阴阳离子交换器出水。软化水以电导率不同，分为30μS/cm以上和30μS/cm以下两类。锅水指标与给水处理方式、给水电导率有关。给水电导率越低，锅水碱度控制上限值越低。锅水控制总碱度和pH值，不控制酚酞碱度。锅水碱度下限值设置的很低，在给水溶解氧和锅水pH值合格前提下，降低碱度不会增加金属的腐蚀风险。

4 欧洲标准BS EN 12593:10—2003 锅壳锅炉第10部：锅炉给水和锅水水质（见表8）

表8 BS EN 12593:10锅壳锅炉的给水和锅水水质

评论：给水根据电导率不同，分为30μS/cm以上和30μS/cm以下两类。锅水指标与给水电导率有关。给水电导率越低，锅水碱度控制上限值越低。锅水控制总碱度和pH值，不控制酚酞碱度。与表7不同之处，锅壳锅炉对给水溶解氧要求有放松，锅水磷酸根上限有所提高。

5 日本JIS B8223:2006锅炉给水和锅水水质

日本标准把锅炉水质按照锅炉类型分8个表格，分别为火管（锅壳）锅炉水质、特殊循环锅炉水质（相当GB 1576的贯流锅炉）（见表9、表10）、水管锅炉、余热发电锅炉、贯流锅炉（相当我国大型直流发电锅炉）、蒸汽品质、挥发性处理贯流锅炉、加氧处理贯流锅炉。

同种锅炉类型下，锅炉压力和单位面积热负荷不同，水质指标不同。低中压锅炉还可根据补给水类型不同，分为原水、软化水、除盐水，不同补给水对应水质标准。

表9 JIS B8223:2006火管和锅壳锅炉水质

表10 B8223:2006水管锅炉水质

总碱mmol/L（pH4.8）2～16 2～16 ≤12 ≤5 ≤2.6 ≤3 ≤2酚酞碱度（pH4.3）1.6～12 1.6～12 ≤10 ≤4 ≤2 ≤2.4 ≤1.6全蒸发残留 mg/L≤3000 ≤2500 ≤2000 — — — —电导率uS/cm ≤4500 ≤4000 ≤3000 ≤1500 ≤1200 ≤1000 ≤800锅水氯化物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亚硫酸根mg/L ≤10 ≤10 10～20 10～20 5～10 5～10 5～10联氨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 印度标准IS:10392—1982低中压固定式锅炉给水和锅水水质（见表11）

表11 IS:10392—1982低中压固定式锅炉给水和锅水水质

评论：印度锅炉水质标准在具体项目设置上与英国早期的标准类似，如硅酸盐控制值、除氧剂的控制。IS标准中对于2.0MPa以下锅炉，给水硬度控制值为0.2mol/L。

7 锅外锅炉水质标准值得我国标准GB/T 1576借鉴之处

欧洲和日本锅炉水质标准在锅炉分类上更加细化，分为水管锅炉、锅壳锅炉或火管锅炉、盘管式锅炉、特殊循环锅炉等几种类型。根据锅炉类型、热负荷不同，调节水质，显得更加科学。我国工业锅炉水质标准GB 1576—2008在锅炉类型分为自然循环锅炉和强制循环，在补给水类型上分为软化水和除盐水，这是2008版标准在2001版基础的改进。但是，现有的锅炉结构和补给水类型上还不够细致。尤其是补给水类型单纯分软化水和除盐水，这种分类不好操作。因为各地水质不同，北方地区的一级RO水可能比南方的自来水水质差。欧洲标准按照电导率分级，操作性更强，值得借鉴。

锅炉水处理方式上，国外标准没有“锅内水处理”和“锅外水处理”的说法。锅炉水处理不存在单纯的锅外水处理，也不存在单纯的锅内水处理，水处理教材、水质标准一直沿用这种分类，把一种错误观念根深蒂固下来。

早期的国外标准允许锅炉直接使用有硬度的水，限于热负荷不大的锅壳锅炉，但是给水硬度也不是无限制放宽，只是放宽至1mmol/L左右。我国标准对于“单纯锅内加药”方式的蒸汽锅炉，给水硬度放宽至4mmol/L，这个是太高，不管添加何种水处理药剂，高温高压下必然会产生大量水渣，一旦排污不充分就会转化为二次水垢，如果大量排污则造成大量排污热损失。国外标准对于这种生水或部分软化水做补给水的情况，要控制锅水的悬浮物，避免出现严重结垢。

蒸汽锅炉的除氧方面，GB/T 1576要求10t/h以上的蒸汽锅炉安装除氧器，相当于大部分的工业锅炉不需要采取热力除氧，而化学除氧必然消耗大量药剂，且给锅水增加大量的溶解固形物，这一点显得不科学。锅外标准要求在热力除氧的基础上辅助化学除氧，这一点没有对锅炉蒸发量大小进行区分。

蒸汽锅炉如果控制适当碱度和硅酸盐，有利于防止腐蚀，防止磷酸镁水垢生成。但是硅酸盐含量太大，锅炉容易生成硅垢，很难清洗。危害性很大，需要重视。我国标准可借鉴国外标准，锅水指标中限定硅酸盐含量。

热水锅炉水处理方面，我国与欧洲存在非常大的差异。我国标准提倡给水除氧和锅水加碱来减缓腐蚀，而欧洲推荐用锅水中投加除氧剂和缓蚀剂来解决腐蚀问题。相对而言，锅外标准中采取控制锅水中药剂残留方法，易于操作，且效果更好。而GB/T 1576一直没解决好热水锅炉的腐蚀问题，因为热水锅炉补水较少，不连续，而且热水锅炉的循环水无法杜绝空气的渗入，关注给水除氧作用不大。另一方面，锅水加碱后，允许残留的硬度降低，过剩的硬度与碱度生成沉渣，增加泥渣含量，不利于热水锅炉防垢。

[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

张居光(1978～), 男， 硕士，高级工程师，从事锅炉水处理检验、理化检测工作。

2015-06-08）