[摘 要]鍋爐的水質調節是防止鍋爐受熱面結垢、腐蝕，提高汽、水品質，保證鍋爐安全運行的重要措施。本文闡述了鍋爐爐水水質調節的方法，并介紹了周內外在鍋爐水質調節方面的研究進展。
[關鍵詞]鍋爐 水質調節 爐水
中圖分類號：TK227.8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0339-01、
1 引言
鍋爐水硬度和堿度不達標會使受熱面結垢， 大大降低鍋爐傳熱效率， 堵塞管子， 受熱面金屬過熱損壞， 如鼓包、爆管等。另外還會產生金屬腐蝕， 減少鍋爐壽命。因此， 做好鍋爐水處理工作對鍋爐安全運行有著極其重要的意義。
2 水質不良造成的影響
2.1 結垢
水在鍋爐內受熱沸騰蒸發后， 為水中的雜質提供了化學反應和不斷濃縮的條件。當這些雜質在鍋水中達到飽和時， 就有固體物質產生。產生的固體物質， 如果懸浮在鍋爐內就成為水渣； 如果附著在受熱面上， 則稱為水垢。鍋爐結垢會產生如下幾種危害：
（1）浪費燃料
鍋爐結垢后， 使受熱面的傳熱性能變差， 燃料燃燒所放的熱量不能及時傳遞到鍋水中， 大量的熱量被煙氣帶走， 造成排煙溫度過高， 排煙熱損失增加， 鍋爐熱效率降低。
（2）受熱面損壞
結了水垢的鍋爐， 由于傳熱性能變差， 燃料燃燒的熱量不能迅速地傳遞給鍋水，致使爐膛和煙氣的溫度升高。因此， 受熱面兩側的溫差增大， 金屬壁溫升高， 強度降低， 在鍋內壓力作用下，發生鼓包， 甚至爆破。
（3）降低鍋爐出力
鍋爐結垢后， 由于傳熱性能變差， 要達到額定蒸發量， 就需要消耗更多的燃料，但隨著結垢厚度增加， 爐膛溶劑是一定的， 燃料消耗受到限制。因此鍋爐出力就會降低。
2.2 腐蝕
（1）金屬破壞
水中含有氧氣、酸性和堿性物質都會對鍋爐金屬面產生腐蝕， 使其壁厚減薄、凹陷，甚至穿孔， 降低了鍋爐強度， 嚴重影響鍋爐安全運行。
（2）產生垢下腐蝕
含有高價鐵的水垢， 容易引起與水垢接觸的金屬腐蝕。而鐵的腐蝕產物又容易重新結成水垢。
3 鍋爐水質調節
鍋爐沒有汽包，不能進行爐水排污，水質調節處理方面，要求采用適宜的揮發性藥品處理。通常采用的水質調節方法有三種：“聯氨一氨”堿性水化學工況，絡合物水化學工況及中性水化學工況。
3.1 “聯氨一氨”堿性水化學工況
在機組的凝結水一給水系統中，加入聯氨和氨以調節水、汽系統中工質的PH值，使之呈堿性，并且完全除掉水中殘余的溶解氧，這種水化學工況就叫“聯氨一氨”堿性水化學工況。“聯氨一氨”堿性水化學工況可以減少熱力系統金屬材料的腐蝕，從而減少給水攜帶腐蝕產物到鍋爐內，以達到減少鍋內和汽輪機內沉積物的目的。
3.2 絡合物水化學工況
絡合物水化學工況是在添加氨和聯氨之外，還在給水中連續加入微量氨羧絡合劑EDTA銨鹽的水化學工況。其原理為：給水中加入絡合劑EDTA銨鹽后，絡合劑與給水中鐵離子形成鐵的氨羧絡合物。在260～330℃的溫度范圍內，絡合物及參與成絡的EDTA陰離子發生極為劇烈的熱分解。
3.3 中性水化學工況
中性水化學工況是一種使凝結水一給水系統中的高純水保持中性（PH值為6.5～7.5；電導率小于0.15us/cm）并添加微量氧化劑（H202或氣態02）的水化學工況。其原理為：當水的PH值在6.5～7.5之間時，在高純水中加入氧或過氧化氫，使鐵的電位升高，進入鈍化區，這樣鋼鐵就得到了保護。
4 國內外水化學工況的研究動態和發展
4.1 適度磷酸鹽處理（CPT）
它的原理與協調PH一磷酸鹽處理相似，但控制更為嚴格。這種處理是基于爐水中的磷酸鹽組成與沉積在水冷壁管上的固體磷酸鹽組成是一致的，從而防止在爐水中出現游離氫氧化鈉，并減緩磷酸鹽“消失”現象。這種爐水處理方法一般維持磷酸鹽濃度為3--6mg/L，PH在9.1～9.6，Na/P04比值在2.6～2.8。這種方法存在的缺點是：容易產生酸性腐蝕，容易發生磷酸鹽“暫時消失”現象。國外有專家認為CPT水工況本質上有一定的錯誤。
4.2 平衡磷酸鹽處理（EPT）
平衡磷酸鹽處理是由加拿大提出的。其基本原理是將爐水的磷酸鹽含量減少到只夠和硬度成分起反應所需的有限濃度，即“平衡”濃度，同時允許爐水中存在小于lmg/L的游離NaOH。其主要特點為：（1）用磷酸三鈉+氫氧化鈉來控制爐水的堿度。（2）當鍋爐水PH值下降到9.0以下或磷酸根濃度過高時，向汽包投放氫氧化鈉。（3）在正常情況下只投放磷酸三鈉以補充正常堿度和藥品的消耗。
實施EPT應注意的問題：由于平衡磷酸鹽處理允許游離NaOH存在，這就存在堿性腐蝕的危險。所以，在機組轉向EPT水工況之前應先進化學清洗，清除管壁上的沉積物，以防止沉積物下堿性腐蝕引起的爆管事故。
4.3 低磷酸鹽一低氫氧化鈉處理
把爐水P043-控制在lmg/L以下，基本可以防止發生磷酸鹽暫時“消失”現象，由此可以避免引起水冷壁管的結垢和腐蝕，這就是低磷酸鹽處理。但是采用低磷酸鹽處理工藝后，存在著如何維持爐水PH值在9.1～9.6的問題。根據計算，當爐水P043-小于lmg/L時，爐水PH值不到9以上，因此，采用低磷酸鹽處理，還應輔以NaOH處理，使爐水PH值維持在9.1～9.6，其控制指標為：PH值為：9.1～9.6，P043-為0.2～1mg/L，NaOH為0.2～0.8mg/L。美國在一臺179MPa400MW的汽包爐上采用該工藝已兩年多，神華寧夏煤業集團烯烴一分公司在四臺200MW機組的爐水處理上已使用近兩年，都已取得了預期的效果。
4.4 超低磷酸鹽處理
其原理和低磷酸鹽處理相似，只是磷酸鹽濃度控制的更低，該方法目前在湖南某電廠獲得應用，其控制指標為P043-為0.1～0.5mg/L，PH值為9.0～9.7，NaOH微量，以維持PH值。其實質是盡可能地降低爐水中磷酸鹽濃度，使其剛好是消耗爐水中硬度成份所需的最低量，沒有更多的磷酸鹽產生“隱藏”性沉積。
4.5 給水加氨、加氧的聯合處理
給水加氨、加氧聯合處理（簡稱CWT）是一種新的給水處理技術。西德在中性的給水中加入過氧化氫，后又改為加入氧氣，使給水中的溶氧含量保持在100ug/L—300ug/L之間，在金屬表面形成一種特定的氧化膜，從而起到防腐的作用。我國在華東某亞臨界燃油直流鍋爐機組上成功地進行了CWT的工業試驗，取得了令人滿意的結果。
CWT的基本原理是：在揮發性處理（簡稱AVT）的無氧高PH值工況下，碳鋼表面生成了外層疏松的Fe304鈍化膜，該膜在高溫純水中具有一定的溶解性。在CWT方式下，由于不斷向碳鋼表面均勻地供氧，從而使Fe304擴散出的二價鐵迅速氧化，形成溶解度很低的Fe203，在Fe304的顆粒表面和晶粒間隙沉積，封閉了Fe304膜的表面和孔隙，在碳鋼表面形成致密的“雙層保護膜”，使熱力系統金屬的腐蝕得到了有效的抑制。
4.6 NaOH處理
對于該機組，由于鍋爐補給水全部采用二級除鹽水，300MW以上的機組還配有凝結水處理裝置，可消除凝汽器滲漏及疏水系統帶來的硬度及其它雜質，因此，對于300MW及以上亞臨界汽包爐爐水采用磷酸鹽防垢處理愈來愈不適宜。另外，在亞臨界參數鍋爐中，若用氨水調節爐水陰值，很難保證爐水必要的堿性。因為在兩相介質條件下，加入爐水中的氨相當的一部分隨著飽和蒸汽從水中釋放出來，從而可能使爐水PH值甚至低于給水PH值，在強烈沸騰的靠壁區還可能出現酸性介質。因此，為了維持爐水的堿性，可用NaOH改進爐水工況，目前，德國、英國等國家在亞臨界機組上已采用NaOH調節PH值。我國太原某熱電廠采用了該工藝。研究表明：目前，國內外大容量機組均為全焊接鍋爐，所以用NaOH處理不會出現苛性脆化問題，此外，研究還表明，NaOH工況所需藥品量極少，且中和C02的能力很強。NaOH工況下所形成的保護膜強度高，出現點蝕后，膜的修復能力亦較強。此外，由于NaOH工況減少了爐水中的含鹽量，還可改善蒸汽品質。
作者簡介：
徐宗文，1984年生，寧夏回族自治區賀蘭縣人，助理工程師，主要研究方向為鍋爐運行管理、鍋爐汽水指標調整。
