水质对锅炉的影响

①高温高温使许多原本较慢的反应变得相当快，如溶解氧对铁的腐蚀，在常温下较慢，而在蒸汽锅炉内却相当快，往往在补给水入口处就与铁反应，对这附近的烟管等处造成氧腐蚀，而其它部位则几乎没有。

同时高温也要求锅炉本体得经受住热胀冷缩的考验，必须保证热量及时被水吸收，如果水垢过厚，不但造成能源浪费，而且会由于水侧、火侧的温差过高，热胀冷缩的程度相差太大，使某些部位扭曲变形，甚至发生爆炸。

高温也使碳酸氢盐的分解速度急剧加快，使碳酸盐垢的形成速度大大快于常温。

②高压高压给锅炉爆炸带来隐患，特别是当锅炉局部腐蚀严重时，由于受压不均匀，极易发生爆炸。

③快速浓缩由于蒸汽是相对较纯净的H2O组份，因此随着蒸汽不断蒸发，水中的杂质浓度成倍增加，使原本溶解度较大或水中含量较低的盐，如硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐，都会因浓度的不断升高而形成水垢，这一现象特别易发生在剧烈蒸发的部位。

1.2、水质不良对锅炉的危害
1、结垢
2、腐蚀
①金属构件破损锅炉的省煤器、水冷壁、对流管束及锅筒等构件会因水质不良而引起腐蚀。

结果这些金属构件变薄和凹陷，甚至穿孔。

更为严重的腐蚀会使金属内部结构遭到破坏。

被腐蚀的金属强度显著降低。

因此严重影响锅炉安全运行，缩短锅炉使用年限，造成经济上的损失。

②增加锅水中的结垢成份金属的腐蚀产物（主要是铁的氧化物），被锅水带到锅炉受热面后，容易与其它杂质生成水垢。

当水垢含铁时，传热效果更差。

例如，含8％铁并混有二氧化硅的1mm厚的水垢所造成的热损失，相当于4mm厚的其他成份的水垢。

③产生垢下腐蚀含有高价铁的水垢，容易引起与水垢接触的金属铁的腐蚀。

铁的腐蚀产物又容易重新结成水垢。

这是一种恶性循环，它会导致锅炉构件迅速损坏。

尤其对燃油锅炉，金属腐蚀产物的危害更大。

3、汽水共腾
在锅筒的水、汽界面上，若蒸汽和水不能迅速分离，在锅水沸腾蒸发过程中，液面就会产生泡沫，泡沫薄膜破裂后分离出很多的水滴，这些含盐很高的水滴不断被蒸汽带走，严重时，蒸汽携同泡沫一同进入蒸汽系统，这种现象称为汽水共腾。

这是由于锅水中含有过多的氯化钠、磷酸钠、油脂和硅化物时，或者锅水中的有机物与碱作用发生皂化时而引起的，锅炉汽水共腾会发生以下危害：
①蒸汽受到严重污染
②过热器管和蒸汽流通管道内出现积盐，严重时能将管道堵塞
③使过热蒸汽的温度下降
④水面计内充有气泡，造成液面分辨不清
⑤在蒸汽流通系统中产生水锤作用，容易造成蒸汽管路连接部位损坏
⑥容易引起蒸汽阀门、管路弯头及热交换器内的腐蚀。

1.3、锅炉用水的主要评价指标
（一）给水指标
1、悬浮物
悬浮物是表示不容于水的颗粒较大的一些物质含量杂质的指标。

其单位为mg/l。

对于锅内水处理，水中的悬浮物会增加锅内沉积物的量，给防垢工作带来难度，严重者还有可能堵塞排污管；对于锅外水处理，水中的悬浮物进入离子交换器后易覆盖在树脂颗粒表面，影响离子交换树脂的正常工作。

水中的悬浮物较易去除，当采用锅内加药处理时，规定悬浮物小于20mg/l，当采用锅外化学处理时，规定悬浮物小于5mg/l，一般将原水经澄清、混凝、过滤后都能达到此标准。

当采用市政自来水作补给水源时，自来水中的悬浮物含量已远远小于此标准，因此可直接使用。

蒸汽凝结水回用时，由于大部分单位凝结水不经处理直接进入软水箱，因此应当心凝结水是否受污染而造成悬浮物超标。

2、总硬度
水的总硬度是指水中钙、镁离子的总浓度。

总硬度的大小直接影响锅炉结垢的速度，应严格加以控制。

实践证明热强度最大的受热面上每年所积水垢厚度不超过1.5mm，因此规定给水总硬度≤3.5mmol/l；采用锅外化学水处理时，在采用锅炉定期清洗条件下，能保证热强度最大的受热面上每年所结水垢厚度不超过0.5mm，因此，规定给水总硬度≤0.03mmol/l。

3、PH
提高给水PH值对给水管道及设备的防腐非常有利。

但给水PH值过高，不利于锅水PH值的控制，同时提高给水PH值须加药设施，提高了水处理工作的复杂性，考虑到我国的实际情况，规定给水PH值≥7。

4、溶解氧
溶解氧是造成给水设备和锅炉本体腐蚀的主要因素之一，特别在锅炉内部，溶解氧对烟管等高温部件腐蚀很快。

锅炉蒸发量愈大，单位水容积愈小，在相同的时间内，金属表面接触的溶解氧也愈多，所以规定锅炉额定蒸发量大于等于6t/h时应除氧，额定蒸发量小于6t/h 的锅炉如发现局部腐蚀时，应采取除氧措施，对于供汽轮机用汽的锅炉给水含氧量应小于等于0.05mg/l。

5、含油量
给水含油量高时，会使锅水产生泡沫，影响蒸汽品质；也会使锅内形成导热系数很小的油质水垢。

另外在温度较高的受热面下，由于油质的分解，可能转变成导热性极差的碳质水垢。

所以必须控制给水的含油量。

回用的凝结水系统油质泄漏往往是造成含油量超标的主要原因。

（二）锅水指标
1、总碱度
锅水碱度过高和过低都不能达到防垢和防腐蚀的目的。

碱度过低，防垢较差，而碱度过高，则易产生碱腐蚀，并且还可能产生锅水发泡和汽水共腾。

当采用锅内水处理时，总碱度应控制在8-26mmol/l；当采用锅外化学水处理时，总碱度控制在6-24mmol/l，蒸汽压力高或有过热器时，总碱度控制值上限宜下降。

2、PH
由于锅水处于高温状态，当PH低于8或大于13.5时，锅炉表面的保护膜都会因溶解而遭到破坏，而使金属的腐蚀加剧。

控制锅水的PH值不仅仅是金属防腐蚀的需要，同时也是锅炉防垢的需要，因为只有维持锅水一定的PH值和碱度，才能使成垢物质不结为水垢而变为水渣，从而达到良好的防垢效果。

实践证明，维持锅水PH在10-12之间是合适的。

3、溶解固形物
由于蒸汽品质相对比较纯净，溶解在给水中的盐等各种杂质大部分都留在锅水里，因此锅水含盐量急剧增加。

当含盐量达到一定的程度，锅水就会形成很厚的泡沫层，即所谓汽水共腾。

所以为了保证锅炉的安全运行，保证蒸汽的品质，必须控制溶解固形物的含量。

4、亚硫酸盐
锅水中亚硫酸盐是由于采用亚硫酸盐作除氧时产生的，锅水内亚硫酸盐剩余量越高，与氧反应的速度越快，但剩余量太大，不仅增加药剂的消耗量，而且也增加了水中的含盐量。

所以水质标准规定锅水中的SO32-控制在10-30mg/l。

5、磷酸盐
锅水中的磷酸盐也是由于加药处理时的控制指标。

磷酸盐能使水中残留的Ca2+、Mg2+形成磷酸盐水渣，并使锅炉的金属表面形成磷酸铁保护膜，以达到防垢、防腐的目的。

磷酸盐含量太高的害处是增加药剂的消耗量和增加水的含盐量。

水质标准规定锅水中的PO43-控制在10-30mg/l。

６、相对碱度
当锅水中游离氢氧化钠含量较高时，锅炉在有缝隙部位并存在应力时易发生苛性脆化腐蚀。

铆接和胀管锅炉最易发生这种情况。

研究表明，相对碱度控制在小于0.2时，一般不会发生苛性脆化。

氧腐蚀的控制
⑴选用耐蚀材料如用铜管作回水管道；用铸铁作省煤器材料；用不锈钢板等作软水箱衬里。

⑵树脂涂覆保护如软水箱内表面涂覆环氧树脂。

⑶给水除氧给水除氧是最有效的防止省煤器、锅炉氧腐蚀的措施。

事实上，给水除氧对于蒸汽锅炉，特别是中、大型锅炉来说是必不可少的。

给水除氧主要有以下几种方法：
①热力除氧
任何气体在水中的溶解度都与此气体在水面上的分压成正比。

水的温度越高，其中气体的溶解度就越小，这就是热力除氧的理论依据。

热力除氧不但能去除大部分的溶解氧，而且还能去除水中的CO2、NH3、H2S等腐蚀性气体，且不增加给水的含盐量。

热力除氧器的型式多样，但不论何种结构的热力除氧器，从整体上看都可分为两部分：脱气塔和贮水箱。

脱气塔的作用是将水分散成细水流或小水滴，最大限度地增加水、汽接触面积，以利于水的加热过程以及气体自水中的解吸过程的正常进行，并保证足够的沸腾时间；贮水箱的作用是贮存一定量的除氧水，以保障锅炉的用水需要，并在一定程度上起深度除氧作用。

②真空除氧
真空除氧的原理与热力除氧相似，也是利用水在沸腾状态时气体的溶解度接近于零的特点，而除去水中溶解性气体的。

因为水的沸点与压力有关，可在常温下利用真空的方法使水达到沸腾状态，从而让水中的溶解气体解析出来。

显然，当水温一定时，压力越低（即真空度越高），水中残留气体的含量越少。

③化学除氧
化学除氧有两种方法，一种是使给水流经装有还原性填料的塔，使水中的溶解氧与还原性填料反应而被消耗尽或大部分被消耗掉。

常用的还原性填料有铁屑和还原性树脂。

化学除氧的另一种方法是向给水中加入一定浓度的化学除氧剂，使水中的溶解氧与化学除氧剂反应而降低。

由于化学除氧剂随给水一起进入锅炉，因此化学除氧剂须对水汽循环无害。

常用的化学除氧剂有亚硫酸钠和联氨。

亚硫酸钠与溶解氧的反应速度较快，但亚硫酸钠会增加锅炉的含盐量。

且在高温时可能分解产生H2S、SO2等腐蚀性气体，腐蚀蒸汽系统及凝结水管道，故亚硫酸钠适用于中、小型锅炉。

联氨在碱性溶液中是一种强还原剂，并且与溶解氧的反应产物及自身在高温下的分解产物都不会增加锅水含盐量，同时又可防止铁垢和铜垢的生成，但联氨在低温时与溶解氧反应速度较慢，且易燃易爆，对人体可能有致癌作用。

故联氨常用在中、高压锅炉。

近几年来，国内外科技工作者又研制出了许多新型除氧剂，这些除氧剂同联氨一样不会增加锅水含盐量,且除氧速度快,对人体无害。

目前用于实际应用的有以下几种:二甲基酮肟、甲基乙基酮肟、乙醛肟、异抗坏血酸、碳酰肼、二乙基羟胺、对苯二酚。

肟类化合物、异抗坏血酸除具有除氧作用外，同时也是一种金属钝化剂，能使金属氧化物还原，防止铁垢、铜垢的形成
控制酸、碱腐蚀的方法
⑴锅炉给水PH的调节的控制
锅炉给水和回水PH值过低的主要原因是水中含有大量的CO2。

实践证明，当给水和回水的PH值达到９以上时，能使金属表面的氧化膜保持良好无损，即可防止管道腐蚀的发生。

采用石灰沉淀或H-Na离子交换法处理，可防止大量的HCO3-进入锅内，以免分解出较多的CO2。

给水或回水系统加氨处理，也能消除CO2带来的腐蚀，反应式如下：
NH3·H2O＋CO2→NH4HCO3
⑵锅水PH值的控制和调节
采用锅内加药处理法控制锅水PH在10-12之间可有效地防止酸、碱腐蚀。

锅水PH值偏低时，可加碳酸钠、磷酸钠、氢氧化钠等碱性药剂；当锅水PH值偏高时，可加磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、硫酸铵等药剂。

⑶锅水碱度的控制和调节
控制和调节锅水碱度的目的，主要是为了防止锅炉本体的碱腐蚀和苛性脆化。

可通过控制相对碱度，投加硝酸盐、磷酸盐等措施来控制好锅水中的游离碱。

⑷锅炉定期作化学清洗，去除金属表面的沉积物，可使锅水的局部浓缩现象减少。

3.3、铁垢腐蚀及控制
1、铁垢腐蚀机理
关于氧化铁垢下面的金属腐蚀的机理，至今没有一个统一的看法。

一种意见认为是氧化铁垢参与了电化学腐蚀的阴极过程，起着阴极去极化剂的作用。

而垢下金属，由于结垢使金属过热使其保护膜破坏，成了腐蚀电池的阳极。

一种意见是锅水在垢下浓缩产生碱腐蚀。

还有一种意见是垢下金属因过热而发生汽水腐蚀：
3Fe＋4H2O→Fe3O4＋4H2↑
也有的认为是上述三种过程同时或交替进行而引起腐蚀。

2、铁垢腐蚀的形态
⑴局部性贝壳状垢下腐蚀一般是在向火侧管内形成黑褐色隆起的腐蚀疙瘩，呈贝壳状，质地坚硬，有清晰的层状，其中也夹杂一些白色物质。

贝壳状腐蚀产物与金属之间一般有一层白色或粉状的磁性氧化铁。

去掉腐蚀产物后，金属面呈现出皿状或槽状的腐蚀凹坑。

⑵较大面积的结垢腐蚀垢一般呈黑褐色鱼鳞状，垢下金属大部分遭到腐蚀，呈现凹凸不平的麻坑，有时在局部上也有严重的深坑或穿孔，这种垢也较硬，在垢下有时也有一层白色的盐质或粉状磁性氧化铁。

3、防止铁垢腐蚀的措施
⑴防止给水系统的氧腐蚀和酸腐蚀，尽量减小腐蚀产物进入锅炉。

⑵对于进入锅炉的腐蚀产物，采取适当的锅内水处理措施。

⑶及时彻底地消除已经形成的氧化铁垢。

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