锅炉除氧剂的研究与进展

王俊谕，程晓婷，孙晓丹，杨芳芳，喻　果

(威海翔宇环保科技股份有限公司，山东　威海　64205)



锅炉除氧剂的研究与进展

王俊谕，程晓婷，孙晓丹，杨芳芳，喻果

(威海翔宇环保科技股份有限公司，山东威海64205)

锅炉给水中溶解氧是导致设备腐蚀的重要原因，必须选择合适的除氧剂，尽可能地降低溶解氧含量。除氧剂分为无机除氧剂和有机除氧剂，本文对使用较多的几种除氧剂的除氧效果、缓蚀性能、优缺点和应用情况进行了总结和比较：无机除氧剂价格较低，目前使用得最多；有机除氧剂价格比较高，并没有很广泛的使用。因此，如果要使新型除氧剂的使用范围扩大，一方面需要降低药剂价格，另一方面需要用其他药剂来进行复配。

锅炉除氧剂；无机除氧剂；有机除氧剂

给水中的溶解氧是造成热力设备腐蚀的重要原因。热力设备在安装、使用和停运过程中都会出现氧腐蚀。这种腐蚀会导致仪器的使用寿命降低，同时，腐蚀产物能够到达系统的里面，从而在系统内出现无机盐沉积与结垢，使效率减小，蒸汽质量降低，严重时会导致管道爆炸等事故。所以，锅炉除氧方面一直是人们十分关注的问题。

为了预防氧造成的腐蚀，产生了许多手段来进行除氧，主要有热力法除氧和化学法除氧。其中，热力法除氧使用的最多，然而热力法除氧无法把水中的溶解氧完全清除，因此需要采用化学法来除去水中少量的溶解氧。而化学法除氧离不开除氧剂，除氧剂主要分为无机除氧剂和有机除氧剂[1]。

1　无机除氧剂

1.1亚硫酸钠

亚硫酸钠(Na2SO3)曾是最常见的除氧剂，也是很重要的无机盐。其作用机理为：

使用时，通常要求加药量比理论值大[2-4]。

亚硫酸钠作为除氧剂有如下优点：在催化剂存在下除氧速度快，操作容易、无危险，残余氧低。缺点为：亚硫酸钠和氧的反应速度会受到pH值、温度和催化剂等因素的影响，通常需要过量添加才可以保证锅炉的正常使用；因为亚硫酸钠和氧反应得到的是稳定盐硫酸钠，使炉水内的可溶性物质增多，使水质变差，锅炉需要提高排污次数，从而造成化学试剂的浪费和燃料费用的提高；当锅炉的工作压力超过6.2 MPa时，亚硫酸钠会发生分解，得到腐蚀性的硫化氢与二氧化硫，并且这些气体会跟随水蒸汽一起排出，可能造成后面的设备的腐蚀；另外，把包含亚硫酸钠的给水当做减温水加入过热的蒸汽进行温度调节时，可能造成在过热蒸汽集汽联箱与汽轮机内发生硫酸钠等盐类的沉积；亚硫酸钠对金属没有钝化保护的作用[5]。由于亚硫酸钠会发生分解，该除氧剂只可以用在对水质要求比较严的低、中压锅炉中进行除氧。

1.2联胺(肼)

联胺与氧的反应是一个复杂的过程，它受水的 pH 值、水温、催化剂等的影响很大。联胺在碱性溶液中才会显现出强还原性，它可以直接把水中的溶解氧 还原[6]，其反应式为：

温度越高，反应速度越快，水温在100 ℃以下时，此反应速度很慢，水温高于150 ℃时反应很快[7]。高压锅炉多采用联胺作为除氧剂。

联胺的优点为：药剂加药量低，在温度很高时除氧速度很快，对水中的盐量无影响，联胺会在金属表面形成钝化层，能够抑制金属的腐蚀。缺点为：在除氧效率上低于亚硫酸钠，水温小的时候除氧速度慢，只可以在温度较高的情况下才可以有效地和氧发生反应从而达到除氧的目的；联胺的蒸气有毒，与皮肤接触会造成皮炎；过剩的联胺会分解成氨，温度低于350 ℃时与氧气反应很慢，高浓度时有可燃性，不易运输、储存[8]。

2　有机除氧剂

2.1肟类化合物

肟类化合物主要包括甲基乙基酮肟、二甲基酮肟、乙醛肟等，它们即使在高温时也具备优良的除氧效果，同时能够把高价的铜、铁氧化物还原为低价的氧化物，在金属表面能够起到很好的钝化、缓蚀作用[9-10]。

2.1.1二甲基酮肟(DMKO)

DMKO也叫做丙酮肟。DMKO 的毒性要低于联胺，毒性很小[11-12]。DMKO的还原性很强，很容易与水中的溶解氧发生反应，而且除氧效果较好，DMKO 与溶解氧反应的原理如下：

DMKO在加药时需要控制的指标是：①给水中除氧剂的残余量，以15～40 μg/L计；②给水流量，以100 t/h计算。添加时需要注意的情况：①给水系统的pH值应该在8.5～9.2范围内，从而防止由于氨水加入过少会对给水pH值产生影响；②溶解时要注意溶解均匀，避免因为溶液不均匀而对除氧效果产生影响。

DMKO在温度高时能够发生分解，且分解产物不会锅炉系统造成影响。它同时具有还原性，可以还原水中的氧化铁、氧化铜等，从而抑制了管道的腐蚀[13]。用包含DMKO的溶液对热力设备进行湿法保护，可以显著提高缓蚀效果。此外，DMKO 还具有加药量低、低毒、排放不会产生污染等优点[11-13]。

2.1.2乙醛肟

研究发现，醛肟类的除氧剂同酮肟类的相比，醛肟类的除氧剂除氧速度更快。乙醛肟不具有毒性，除氧温度可以较低[14]。乙醛肟的除氧机理如下：

乙醛肟将金属氧化物还原，对金属起到钝化作用[15]。

2.2异抗坏血酸及其钠盐

异抗坏血酸是一种无毒物质，它的LD50是14500 mg/kg[16-19]。

异抗坏血酸及其钠盐是一种强还原剂，其分子结构式如下：

使用中经常将其简化为如下形式：

在电厂给水系统中与氧和金属氧化物会发生如下反应：

该类除氧剂是一种不容易挥发的除氧剂，在除氧效果和抑制腐蚀等地方要比联胺好。异抗坏血酸会分解成二氧化碳，无法造成有机酸腐蚀。加药系统能够直接采用原来的联胺加药系统，加药地点也与联胺的加药地点一样，减少了设备改造的费用。然而异抗坏血酸钠无法对凝汽器等设备产生防腐效果，并且能提高锅炉给水的含盐量[20]。

2.3胺类除氧剂

2.3.1N,N,N’,N’,-四取代苯二胺

N,N,N’,N’,-四取代苯二胺类除氧剂的除氧效果比较好，尤其适用于冷凝系统。因为它可以钝化金属的表面，使其形成钝化层[21]。

该除氧剂容易受到空气的作用而发生裂解，因此需要加入抗氧化剂来进行复配[22]。它在高压锅炉系统使用效果特别好，在高压汽、水系统中不会形成沉淀物。和二甲基酮肟、联胺进行对比，N,N,N’,N’,-四取代苯二胺拥有很大的除氧率，对碳钢有较佳的钝化性能与缓蚀性能[23]。

2.3.2N-异丙基羟胺

N-异丙基羟胺为最近美国公布的一项专利除氧剂，和联胺相比几乎上没有毒性，LD50是2198 mg/kg。N-异丙基羟胺挥发性比较好，并且对炉后系统的除氧和保护也具有很好的效果[15-16]。N-异丙基羟胺的还原性很轻，除氧机理如下：

羟胺能够进一步和氧气发生反应，但是反应效率比较小。

通过实验，N-异丙基羟胺加入量为3 mg/L的N-异丙基羟胺比1 mg/L的氧，并且N-异丙基羟胺和二乙基羟胺进行复配具有较好的除氧效果[17]。

3　结　语

热力设备腐蚀的主要因素是水中溶解氧的存在。要使锅炉给水中的溶解氧减小，需要使用适当的除氧剂。无机除氧剂使用比较早，应用过程已经成熟，而且价格不高。联胺虽然有毒，但是目前使用得最多。有机除氧剂的除氧效果和钝化效果都比联胺要好，同时需要复配，一方面增强了除氧效果，另一方面加药量较低，缩减了经济成本；此外，许多有机除氧剂的挥发性比较强，会挥发到达冷凝系统内部，使系统在不加药的情况下也可以获得保护。然而这些有机除氧剂有的价格比较高，有的应用较少，并没有很广泛的使用[21]。因此，如果要使新型除氧剂的使用范围扩大，一方面需要降低药剂价格，另一方面需要用其他药剂来进行复配。

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Research and Development of Boiler Oxygen Scavenger

WANGJun-yu,CHENGXiao-ting,SUNXiao-dan,YANGFang-fang,YUGuo

(Weihai Xiangyu Technology Co., Ltd., Shandong Weihai 264205, China)

The existence of dissolved oxygen in boiler feedwater is an important cause for the corrosion of thermal equipments，therefore appropriate oxygen scavenger should be choosen to reduce the content of dissolved oxygen as low as possible．Oxygen scavenger includes inorganic oxygen scavenger and organic oxygen scavenger．The oxygen removal effect，corrosion inhibition capacity，advantages and disadvantages and applications instances of various oxygen scavenger which presently had been studied quite often and applied widely，were summarized and compared．Inorganic oxygen scavengers had lower prices and used the most currently. Organic oxygen scavengers had high price and didn’t use widely.

boiler oxygen scavenger；inorganic oxygen scavenger；organic oxygen scavenger

王俊谕(1990-)，女，工程师，硕士学位，主要从事水处理药剂的研究。

TK228

A

1001-9677(2016)05-0014-03