承压设备材料延寿的水质处理技术

        自从锅炉出现伊始，水处理技术就为其延寿服务，冷却水处理也为

系统中的材料延寿服务。水垢是承压设备和热力系统的腐蚀损寿之源，

防垢水处理和防蚀水处理共担设备延寿重责。

      （1）锅炉的炉外水处理对材料延寿的作用

        ①防止结垢超温使受热面管子延寿的处理。对于采暖锅炉和工业锅

炉来说，为防止结水垢引起的受热面管子超温蠕胀变形，最主要的也是

最有效的措施就是离子交换软化。

      原水硬度超过3mmol/L，不做任何水处理，可使锅炉由于结垢在1年

内大面积超温变形，以至于报废。北京东城区金鱼胡同某单位的0.5t/h立

式锅炉，使用硬度3.75mmol/L的自来水为原水，运行不到2年，水垢厚

度达20mm，已无法使锅炉压力≥0.1MPa，只能报废。进行软化处理的

&ge;0.8MPa锅炉结垢速度<0.5mm/a，可连续运行5年以上。

       工业锅炉水冷壁管使用碳钢，如果结有35mm厚的水垢就会使管壁

温度超过碳钢的允许温度，垢厚>4mm可在半年内发生超温失效。在防

止结水垢超温方面，以采取化学除盐效果更好。采取3床4塔化学除盐系

统，可保证补充水硬度为零。发电锅炉由于有凝汽器，它可使冷却水有

溶入凝结水的机会，因此，必须对凝结水进行化学除盐处理。

        ②防止受热面管子腐蚀的延寿水处理。如前所述，锅炉水的电导率

对腐蚀有很大影响。因此，从防止腐蚀目的出发，采取&ldquo;减法&rdquo;处理。亦

即，通过水处理尽量削减水的电导率。压力达3.8MPa的锅炉，可由软化

改为化学除盐，能使锅炉水电导率由1500uS/cm以上降到300S/cm以

下，使腐蚀大为缓解。10.8MPa锅炉必须使用化学除盐水作为锅炉补充

水，以防止腐蚀。电站锅炉的补充水要配置预脱盐装置，例如反渗透脱

盐，其后再布置化学除盐设备，并且设置凝结水精处理装置，以除去颗

粒物和盐分。

        电站锅炉对酸腐蚀极为敏感，这是由于其给水已达超纯水的程度，

不具有缓冲性。此时，要重视大气中酸性气体溶入补充水箱的问题。酸

性气体中无处不在的是二氧化碳，它可在纯净水中溶解达0.6mg/在火电

厂的上空，二氧化硫和氮氧化物的局部浓度高，它们的溶解度也高，溶

于水中的酸蚀影响也大，这是不可忽视的酸腐蚀因素。其防治对策就是

对除盐水箱和汽机房外的除盐水补充箱全都进行密封。

     （2）给水处理和锅炉水处理的材料延寿作用

       ①给水处理的防腐蚀材料延寿作用。给水处理偏重于防腐蚀作用，

主要表现在除氧和提高pH值两方面。

       给水的热力除氧和除氧器参数有关。3.8MPa工业锅炉配备的大气式

除氧器，能将给水含氧量降到15g/L，基本可使该参数锅炉免于氧腐蚀。

10.8MPa锅炉的除氧器压力为0.5MPa，在该饱和温度下，除氧水含氧量

&le;7&mu;g/L，也能防止锅炉氧腐蚀。如果允许投加联氨，则可使溶氧接近于

零。自1958年进行联氨除氧工业试验和1962年在10.8MPa锅炉上普遍应

用之后，对锅炉防止氧腐蚀延寿起了巨大作用。氧腐蚀还含有停用时期

的腐蚀，联氨在这方面也有突出的表现，在联氨含量为100mg/L以上、

pH值>9.时，有良好的停用防腐蚀作用。

        对给水进行氨处理提高pH值的工业试验完成于1962年，随即迅速

得到普及应用，几乎所有&ge;10.8MPa锅炉都进行了氨处理。联氨和氨是最

佳的防腐蚀延寿配合。

        采暖锅炉的非采暖期停用腐蚀对锅炉和采暖系统寿命减损巨大。在

对北京某单位上百台采暖锅炉损坏原因进行分析时，占首位的是结水垢

超温，其次就是停用腐蚀，有的锅炉经过两个采暖期后已无法再用。对

于热水锅炉及其系统提供的对策是尽量不要放掉热网水，并向热网水中

投加100g/亚硫酸钠，直到恢复供暖也无需排放热网水，而能继续使用该

热网水。对于电站锅炉来说，热力除氧器压力达0.8MPa，除氧能力更

强，再配合以联氨和氨处理，使给水含氧量基本为零，pH值保持

9.0~9.3，有良好的防腐蚀延寿效果。直流锅炉既可采取联氨和氨处理，

以磁性氧化铁表面膜防腐蚀延寿，也可采取氧化处理，利用表面形成水

合氧化铁而钝化防蚀，相比之下后者表面膜耐蚀性更好。试验表明使表

面膜建立的致钝氧量为50g/L上下，保持表面膜完整的维钝氧量为

30&mu;g/L。

        ②锅炉水处理的材料防腐蚀延寿作用。&le;1.3MPa的采暖锅炉，尤其

是热水锅炉，在相当大的程度上是靠锅内水处理防垢防腐蚀。传统的锅

内水处理剂&ldquo;三钠一酸&rdquo;是配位良好的防垢防蚀锅内水处理剂，碳酸钠有

消除永久硬度成垢的作用，腐植酸钠兼有络合和水解化合的防垢作用，

有一定的防腐蚀能力，磷酸三钠和单宁以防腐蚀为主，单宁同时有降

垢、防腐蚀和脱氧作用。北京宣武区某水处理服务部30年来坚持锅内防

垢处理，使本区内采暖锅炉和部分工业锅炉基本无垢、无腐蚀、无损寿

现象。

        2.5MPa锅炉和3.8MPa锅炉通过锅内处理，防垢和辅助除氧，防垢

防腐蚀使锅炉得以延寿，所用药剂为磷酸三钠和亚硫酸钠，亚硫酸钠不

能用于更高参数的锅炉。

      10.8MPa锅炉主要采取磷酸三钠锅内处理，由铁水体系300℃的电位

pH图可知，在PH值为9.5~10.5范围内可形成稳定的磁性氧化铁表面膜。

磷酸根含量以3~6mg/L为宜。15.7MPa锅炉也可参照10.8MPa锅炉处

理，而对pH值和磷酸根略作调整，pH值为9.5~10.0，磷酸根为

2~5mg/L。在实际控制中，pH值维持上限值，允许上限有所超值；磷酸

根维持下限值，允许下限有所超值，但是不得为零。在此水工况下，应

确保给水硬度为零。

       18MPa锅炉采取低氢氧化钠和低磷酸钠处理，两者含量均<1mg/L

，使锅炉水pH值为9.0~10.0，磷酸根为0.2~2mg/L。同样是pH值维持偏

于上限，为9.4~10.0；磷酸根偏于下限，为0.21mg/L。该参数锅炉切忌

采用协调磷酸盐处理，凡是采取协调磷酸盐处理者，无不出现酸腐蚀损

寿问题。对磷酸根的监控可采取流动注射分析的磷表，对于氢氧化钠的

控制可从投药和水质两方面着手。对于300MW机组所配的1000t/h锅

炉，投药量为50g/d分析纯氢氧化钠，令锅炉水酚酞碱度略大于1/2总碱

度。

        自1992年对亚临界参数采取氢氧化钠-磷酸三钠的低含量处理以

来，用其制止了采取协调磷酸盐处理期的酸腐蚀，并且不会再因酸腐蚀

损寿。几十台亚临界参数锅炉采取这种水工况的实践表明，这是使电站

锅炉延寿的基本措施。