炉水、锅炉给水、蒸汽知识简单介绍.doc

炉水、锅炉给水、蒸汽知识简单介绍
1、锅炉给水为什么必须经过处理?
化学水处理系统也叫锅炉补给水处理系统。锅炉给水要求一定的纯净的水质，以确保锅炉的安全经济运行所以要经除盐处理，这是因为：未经除盐处理的水中除似有少量悬浮杂质外，还存在Ca2+、Mg2+、Na+等阳离子和SO42-、Cl-、HCO3-、HSiO3-等阴离子组成的溶解盐类及O2、CO2等气体杂质。这些杂质随水进入锅炉中，会在锅炉及蒸汽系统中产生以下危害：
1）O2、CO2等气体会在给水管路和热力设备中造成腐蚀。
含有溶解盐类的水进入锅炉受热后，水不断被蒸发，盐类逐渐浓缩、超过其溶解度而析出产生沉积物，产生水垢和水渣。水垢的热导率只有金属的几十至几百分之一，从而导致锅炉受热面热阻增加，使受热面受热不均或局部过热，甚至爆管的危险。
2）污染蒸汽　　盐类及杂质进入锅炉系统后，由于水滴携带或蒸汽的溶解携带，水中钠盐、硅酸盐的气体杂质会带入蒸汽系统。锅炉的压力等级越高，携带量越大。这些杂质会造成热力设备的腐蚀。盐类物质会沉积在蒸汽通过的各个部位，如过热器、汽轮机等，影响机组的安全经济运行。
2、锅炉给水的除氧
除氧器（热力除氧）
因为水中的氧会推动金属的电化学腐蚀反应，会使锅炉系统形成严重的氧腐蚀。反应式如下：

因此，给水在进入锅炉之前要进行除氧处理，除氧处理一般采用物理方法，即热力除氧。将水加热至沸点，根据亨利定律，溶解在水中的氧气和其它气体会逸出到水上空间，随着部分蒸汽一同排入大气中。热力除氧按压力分类为：真空式、大气式和压力式。
化学除氧：化学除氧的目的是消除热力除氧后残余溶解氧和除去由于水泵和给水系统不严密而漏入给水中的溶解氧。一般加联氨处理，其反应式如下：

联氨有毒、易燃、易挥发，使用时应特别注意。
锅炉给水品质控制指标：
硬度：≤2.0µmol/L
溶解氧：≤7µg/L；
铁：≤50µg/L；
铜：≤10µg/L；
二氧化硅：　应保证蒸汽二氧化硅符合标准
pH值：8.8～9.2；
联氨：10～50µg/L
油：<1.0mg/L。
3、给水中含有铜和铁时的危害？
　　锅炉给水中含有铜和铁时，会在金属表面形成铜垢或铁垢，由于金属表面与铜垢或铁垢沉积之间的电位差异，从而引起金属的局部腐蚀，这种腐蚀一般是坑蚀，容易造成金属穿孔或爆炸，危害很大。给水中的铜与铁一般来源与凝结水、补给水以及生产回水系统。
4、给水中pH值控制？
为了防止给水对锅炉系统金属的氢去极化作用而引起的腐蚀，以及防止金属表面的保护膜遭到腐蚀破坏，通常在给水中加氨来调节pH值，使其维持在8.5～9.2之间，氨溶于水呈碱性的氨水（NH4OH）GM与水中的碳酸起中和反应：

如加入的氨量将H2CO3中和至NH4HCO3时，pH值约为7.9；如果中和至（NH4）2CO3时，水中的pH值约为9.2。由于给水pH调整值在8.5～9.2，因此加氨量稍多于第一步反应而接近第二步反应。如pH值控制得过高，就意味着水、汽系统中氨的量较多。这样，在氨富集的地方，会引起铜的腐蚀。
5、锅炉给水中带油的危害
油质附着在炉管管壁上，受热时会分解生成热导率很小的附着物，严重影响管壁的传热，造成管壁金属的变形，危及炉管安全；给水中的油会使炉水形成泡沫及生成水中漂浮的水渣，促使蒸汽品质恶化；油沫水滴会被蒸汽带到过热器中，受热分解产生执导率很小的附着物，导致过热器管的过热损坏。
总的来讲，锅炉给水品质的控制主要从防止结垢、防止腐蚀和防止积盐三方面来进行。
6、炉水品质控制
炉水控制指标
总含盐量：≤100mg/L；
炉水二氧化硅：≤2.0mg/L；
pH值：9.0～11.0；
磷酸根：5～15；
7、炉水控制的原因和原理
为什么要监督炉水中的含盐量（或含钠量）、含硅量？
限制炉水中的含盐量（或含钠量）和含硅量是为了保证蒸汽品质。因蒸汽带水，使炉水中的钠盐和硅酸盐带入蒸汽。当炉水中含盐量在一定范围时，蒸汽带水量基本一定。但当含盐量或含硅量超过一定数值时，蒸汽带水量会明显增加，使蒸汽品质明显变坏。
由于蒸汽中的盐类主要是钠盐，所以蒸汽中的含钠量可以近似表示含盐量的多少。由于钠盐在过热蒸汽中的溶解度不大，而且随着蒸汽压力的下降，溶解度很快下降，此时会从蒸汽中析出，尤其是在汽轮机中沉积，影响汽轮机的安全运行。
当炉水中含盐量增加到一定程度时，炉水黏度增加，炉水中小气泡不易长大，同时可能产生泡沫层，使蒸汽带水量增加，蒸汽含盐量也增加。在高压锅炉中，蒸汽对水中某些物质（如硅酸）有选择性溶解性携带现象，又称选择性携带这。蒸汽对硅酸的溶解性携带量与炉水中硅酸含量成正比。即炉水中含硅量越大，蒸汽中含硅量越高。蒸汽中含硅量超标可能造成SiO2在汽轮机中沉积。
硅酸化合物在水中的溶解度很小，其中溶解性的硅酸称为活性硅（或溶硅），而大部分却在水中进行聚合而成为双分子或三分子聚合物，最后成为完全不溶解的多分子聚合物，即称为胶体硅。硅酸化合物在水中和蒸汽中的危害很大，一旦进入锅炉后，胶体硅随着温度、压力和pH值升高而转变为溶硅，从而使炉水中的含硅量不断增加，有时即使加大排污量也难以改变炉水含硅量。同时，硅酸在高温的蒸汽中有较大的溶解度，并随压力、温度的升高而溶解度不断增大。因此，进入锅炉中的硅酸在炉内的沉积虽然不多，却大部分被蒸汽带走。随着蒸汽的作功过程，温度、压力的降低，溶解度降低，因此就沉积在汽轮机叶片或喷嘴中形成质硬的硅酸盐垢。影响汽轮机的安全运行。
9、炉水中的pH值？
炉水中的pH值控制应不低于9，这是因为：pH低时，水对锅炉钢材的腐蚀性增强；炉水中的磷酸根与钙离子的反应，只有在pH值足够高的条件下，才能生成容易排污的水渣；为了抑制炉水中硅酸盐的水解，减少硅酸在蒸汽中的溶解携带量。但是炉水中的pH值也不能太高，否则会造成游离NaOH过多，容易引起碱性脆蚀。
10、炉内指标协调磷酸盐加药处理
对以除盐水或蒸馏水为补给水的和凝结水回收水质很好的锅炉，向炉内添加酸式磷酸盐Na2HPO4或NaH2PO4（有时还要加NaPO4），使得锅炉水中维持一定量的PO43-浓度，并消除炉水中的游离NaOH，这就称为协调磷酸盐处理，也称磷酸盐－pH协调控制。主要目的是防止在锅炉中产生钙垢和碱性腐蚀。
在碱性条件下，防止钙垢的反应如下：

生成的称为碱式磷酸钙，是一种松软的水渣，很容易随锅炉的排污而除去。在实际生产中，通常用磷酸三钠或酸式磷酸盐配制成5%～8%的质量分数，经过滤去渣，再用补给水酿成3%，直接加入锅炉水中。加量的多少与给水中钙离子浓度有关，实际使用时，不得通过调试来确定。
游离NaOH是产生碱性腐蚀的原因。其主要来源有三个方面：
碳酸氢钠和碳酸钠受热分解：

碳酸盐硬度与磷酸盐的化学反应：

一级除盐水的H型交换器漏Na+过多，或是由于阴床再生正洗不好而放出Na+，使得复床出水呈弱碱性，也会有少量的游离NaOH。
在协调磷酸盐处理时，炉内添加了酸式磷酸盐后，可消除游离NaOH，反应如下：

但是，炉水中的磷酸三钠在蒸发浓缩过程中也会水解产生少量的NaOH。

由磷酸三钠水解产生的NaOH，有可能局部高度浓缩而引起碱蚀。因此，要求控制炉水磷酸盐溶液中Na+摩尔数与PO3-4摩尔数之比不大于2.85,否则要多加Na2HPO4或NaH2PO4；如果摩尔比小于2.2时，则应加入适量的NaOH。
给水及炉水品质的控制最终是为保证蒸汽品质合格，通过给水品质及炉水品质的控制再加上正常操作，蒸汽品质一般可以达到要求。当然，在特殊情况下，也可以通过其它方法如低汽包液位控制等应急的办法来提高蒸汽品质。过热蒸汽控制指标如下：
温度：390±5℃；
压力：42.2kg/cm2g；
额定蒸发量：180t/h；
给水温度：116℃；
锅炉设计热效率：90%；
纳：≤15µg/L；
电导：0.3µS/cm；（取高一级蒸汽品质标准）
二氧化硅：20µg/kg。