锅炉给水及炉水pH值的分析

牛 耘，赵永华，亓曾桦

（山东泰山钢铁有限公司，山东 莱芜 271100）

锅炉给水及炉水pH值的分析

牛 耘，赵永华，亓曾桦

（山东泰山钢铁有限公司，山东 莱芜 271100）

本文讨论了干熄焦锅炉汽水系统加药量对锅炉给水及炉水pH值的影响，并给出具体计算。证明影响锅炉给水pH的主要因素为加氨量的大小，而影响炉水pH的主要因素则是磷酸三钠的水解，证明氨水加药量对锅炉炉水pH几乎没有影响。

锅炉给水；炉水；pH

1 锅炉给水pH值的计算

干熄焦锅炉汽水系统日常生产时，需要加入氨水和磷酸三钠来调节锅炉给水及炉水的pH值、电导率等参数，使锅炉汽水系统呈现弱碱性，用于防止锅炉管道的腐蚀以及除去汽水系统内所结的炉垢。

1.1 工艺参数及加药数据

正常工况下锅炉汽水系统的工艺参数见下表：

尽管给水管路上各点温度不同，但是测量pH都是冷却到25℃时进行。

由此得汽包给水中的氨元素折算为液氨的质量流量为：0.00442

1.3 氨水蒸汽压的计算

氨的饱和蒸汽压的计算应用Riedel公式：

氨的液相摩尔分数：

由此可求得下表：

1.4 除盐水站加氨量的计算及氨的挥发

可以求得各温度压力下压缩因子均为Z≈1，可作为理想气体。

1.4.1 汽包中氨的挥发

由汽包中氨的气相分压为5.39Pa可以求得若液相中有足够的氨，气相氨分子的流量应为：0.0268kg/h，而实际上除氧器后氨的液相质量流量仅为：0.00442kg/h，故氨水经过汽包时全部挥发，并未在炉水中存留。

1.4.2 除氧器中氨的挥发

0.3MPa，250℃下，蒸汽比焓为：2967.93kJ/kg

1.0MPa，63℃水的比焓为：263.79kJ/kg

20kPa，104℃水的比焓为：436.64kJ/kg

故除氧器将80t/h的63℃水加热到104℃需要的蒸汽流量为：4.66t/h故蒸汽流量为：除氧器气相分压为0.33Pa，故气相氨分子的流量应为：0.0636kg/h由此可求得下表：

1.5 锅炉给水pH值分析

由以上分析，可以基本判定，锅炉给水pH值上升缓慢的主要原因是除氧器蒸发出了部分氨。若除氧器没有蒸发氨，则仅需（折算）液氨0.106kg/天；而除氧器蒸发了1.527kg/天；故除盐水站需加折算液氨的量必须为1.633kg/天，除氧器中氨的挥发增加了氨水的加入量。而且因为流经汽包时，氨全部被蒸发，可以基本判定，锅炉炉水的pH值与加氨量基本无关。锅炉炉水的碱性（即pH值）完全由磷酸三钠贡献。

2 锅炉炉水pH值的计算

100kPa，25℃时的平衡常数：

2.1 炉水pH值的计算

故只有第一步解离是主要的，第二步和第三步可以忽略。

如果锅炉炉水冷却到25℃测量pH=9.5，则：

2.2 锅炉炉水pH值的分析

2.2.1 炉垢对pH值的影响

磷酸三钠一般会与汽包中的质地坚硬的炉垢（主要是钙盐）反应，生成更难溶但是质地疏松的磷酸钙絮状沉淀物，经连排排出锅炉系统。这一反应会消耗一部分，从而使得以下的解离平衡：

向副反应方向进行，从而降低溶液的碱性（即pH值）

2.2.2 给水中阳离子对pH值的影响

尽管锅炉给水经过混床会置换大部分的阳离子，但仍然有少量阳离子比如、等会经锅炉给水进入汽包，从而经以下反应消耗掉一部分：等反应降低溶液的pH值

2.2.3 锅炉补水cod对pH值的影响

锅炉补水如果cod超标，则表示一些还原性难解离的物质，比如一些有机化合物进入了锅炉给水系统。这些有机物因为分子较小，且一般不会解离为离子，很难通过超滤、反渗透和混床除去，而且一般有机物大都是弱酸性的（即官能团一般含有羧酸基或者醇羟基、酚羟基等），会消耗掉炉水中一部分，从而降低溶液的pH值。