锅炉水处理方法与技术措施之研究

2016-08-07张维炜戴云龙

大科技 2016年25期

关键词：聚丙烯酸水垢碱度

张维炜戴云龙

（南京国能环保工程有限公司江苏南京 211102）

锅炉水处理方法与技术措施之研究

张维炜戴云龙

（南京国能环保工程有限公司江苏南京 211102）

随着工业的不断发展，锅炉在我国的应用范围十分广泛。对锅炉水的处理也成为行业内的关注点，其处理技术也关系到锅炉的使用期限和质量，在锅炉的管理中也十分重视锅炉水的水处理。本文简单分析水质对锅炉的影响，指出传统锅炉水处理方式的缺陷，提出较为有效性且环保的处理方式，以期提高水处理的质量和延长锅炉的使用寿命。

锅炉水；处理方法；技术措施

1 水质对使用锅炉的影响

通常情况下，水质对使用锅炉的影响表现在两个个方面，锅炉炉壁被腐蚀、水垢和水渣对锅炉的影响：

1.1 水质对锅炉的腐蚀

吸氧腐蚀是水质腐蚀锅炉中的一种，是由水中的溶解氧浓度决定的。这种腐蚀是破坏金属最有力的方式之一，是局部溃疡式的腐蚀。有化学实验表明，炉壁的腐蚀率和溶解水中的含氧量正相关的关系。吸氧腐蚀使得锅炉金属表面鼓泡，不能起到保护作用。然而金属的腐蚀内部缺氧形成了差异性的充气电池，腐蚀的程度和范围逐渐增大（如图1）。

图1 炉壁充气差异腐蚀

酸腐蚀是另外一种腐蚀形式。因为二氧化碳在水中溶解发生化学反应，会新增H+含量，使得水中的阴极反应加快，产生系氢腐蚀。化学式为：2H++2e=H2析氢腐蚀和水的pH值有关，铁的腐蚀速度在pH值小于4的时候快速增大，pH值在10～12的时候，腐蚀很小。所以防析氢腐蚀的有效方式就是将水的pH值控制在10～12间。

图2 析氢腐蚀速率

1.2 水垢泥渣对锅炉的影响

熔入水中盐类经过时间的推移会从析出水，在炉壁上沉积，日积月累形成水垢。有的物质会在水中沉积下来，在锅底部形成泥渣，但排污方式可以排出泥渣。通过一系列化学反应，在锅炉体内形成水垢的时候由两种晶体结构：①方解石晶体，这类晶体容易形成泥渣，粘结性很小，结构疏松。②文石型晶体粘性和密度较大，在炉壁形成了水垢。水垢的导热系数极低，仅为钢的1/10。炉壁的水垢使得锅炉的传热能力下降，某些部位的锅炉又会温度过高，偶尔会引起管子被烧弯或者鼓泡，严重的会烧塌燃烧室。

2 锅炉水处理方式

传统的锅炉水处理方式有几种，无机阻垢剂、协调磷酸盐、除氧和聚合磷酸盐四种。这些传统的处理方法有很好的阻垢效果，也有延缓腐蚀的作用。但其间也会产生磷，大量的磷排入到水中，就引起水的富氧化，这样的环境适合藻类植物生长，水体的含氧量降低，逐渐形成缺氧的环境，水生物会因窒息而死，破坏了生态平衡。

2.1 锅炉水的传统处理方式

无机阻垢剂，锅炉水处理中最常用的方式是无机阻垢剂，主要利用Na3PO4和Na2CO3加入锅炉中，使得锅炉的水可以有适当的pH和碱度，在和硬度杂质反应后产生相应的生成物就会随排污方式排出炉体。其中加药过程中就需要控制好排污，避免形成二次水垢。无机阻垢剂的劣势在于不能消除锅炉水中的杂质铁。

聚合磷酸盐可以和水中Ca2+等构成络合物，不能直接投入锅炉，因为锅炉中的水会和它发生化学反应，产生的物质会使得络合效果不明显。使用的时候是把药剂加在管道专门的设备或者加药装置中，增强去垢效果。

协调磷酸盐，在无机阻垢剂的使用中，水中存在暂时硬度，在接下来化学反应中，就容易使得锅炉水碱度大增。为了防止水的碱度超标，需要在锅炉水中添加适当的磷酸二氢钠（Na2HPO4）控制水的碱度。

除氧主要利用热力进行或者利用亚硫酸钠（Na2SO3）达到除氧目的。亚硫酸钠与氧气反应生成硫酸钠（Na2SO4）。其化学式是：2Na2SO3+O2=2Na2SO4

2.2 新型锅炉水处理方式

近几年，我国研究做了大量的试验工作，取得了一定的进展，找到了比磷酸盐更有效的处理药剂-聚丙烯酸，其效果处理效果比传统方式更为简单，环保效果也更好。简单对比磷酸盐和聚丙烯酸在水处理中的效果。

聚丙烯酸在水处理中的除垢防垢效率较好。质量通常情况下，其相对的分子是104以下，在具体的处理过程中，只需要使用少量的ppm就可以达到控制结垢的效果。因为在锅炉中有还原性物质和高温中发生还原分解反应，使得在传统处理方式中几乎不会在水中添加有机物。聚丙烯酸可以保证在300℃的锅炉水中使用，不会发生任何化学反应，具有良好稳定性。此外，聚丙烯酸在稳定pH值，它是一种弱酸性物质，和氢原子反应之后形成的是有机酸盐，成为弱酸盐的缓冲器，控制了水中的pH值。在聚丙烯酸中没有磷成分和氮成分，在反应中也不会生成这两种物质，外排的水不会引起水体富营养化，可以保持生态平衡，就有很高的生态效益。