锅炉炉内水处理技术研究

白 帆

（晋中市综合检验检测中心，山西 晋中 030600）

0 引言

锅炉通常是在高中低压环境下运行的设备[1]，因此，锅炉中的杂质在蒸发、高温下会发生系列化学物理反应，产生水垢、腐蚀等，因腐蚀会造成管材破损、结垢引起材料浪费等问题，因此锅炉水处理技术始终是保证锅炉经济安全运行的主要方法[2]。锅炉水处理技术是依据水质状况，将软化剂、防垢剂、防腐剂等加入到锅炉中，使锅炉水质达到标准要求[3]。其中，锅炉内加药处理是将有机、无机药物加入锅炉中，使水中结垢离子成非黏附性水渣，借助排污排出，避免锅炉腐蚀和结垢，同时还可使附着在锅壁上的水垢脱落[4]。传统炉内水处理中，一般是加入无机阻垢剂，如NaCO3、Na3PO4、NaOH 和高碱度水等，这些可实现防腐除垢，但无法消除水中铁杂质[5]，因此，本文提出采用EQ3F 复合水处理剂，可有效实现锅炉的防腐阻垢，确保锅炉运行安全、高效节能。

1 复合锅炉水处理机理

复合锅炉水处理原理[6]有：

1）阻垢机理。其内含有聚羧酸盐成分，溶于水后电离，产生带负电荷的分子键，与Ca2+产生溶于水络合物，增加垢化合物的溶解度，阻垢效果明显。

2）除垢机理。当加入鳌合剂[7]，其可与炉水中的阳离子产生鳌合物，并溶解，避免形成水垢，还可使水垢变软并从锅炉壁脱落。

3）除氧缓蚀机理。当加入除氧剂，其与炉水中溶解氧反应，避免溶解氧腐蚀。

4）炉水值保持机理[8]。有研究发现，锅炉水中pH值为11～12 时，腐蚀速率最小，因此，当加入碱性成分，可使pH 值在11～11.8，借助锅炉本体pH 传感器自动控制排污量，可有效避免腐蚀。

2 复合锅炉水处理剂实验分析

2.1 除氧实验

实验原理：当锅炉水处理剂EQ3F 加入除氧剂，其与锅炉水中的溶解氧快速反应，降低水中溶解氧，进而实现除氧。

本文选用A、B 药剂、EQ3F 复合锅炉水处理剂，并对比分析其除氧效果。具体过程为：在ST1500 锅炉中安设溶解氧、电导率测定仪，并在冷凝水收集处设溶解氧测定仪；启动锅炉，采用自动计量泵，不同时段加入药剂；启动溶解氧、电导率测定仪，监测炉水，结果如表1 所示。

表1 锅炉炉水除氧、电导率对比结果

表1 中，当EQ3F 复合药剂加入锅炉后，与水中的溶解氧反应，可消耗其中部分溶解氧，且另外一部分被加热后洗下随蒸汽排出，蒸汽冷凝时又溶入蒸凝水中。当加入锅炉水中EQ3F 药剂的质量浓度是120 mg/L 时，除氧能力约是2.85 mg/L，因此，EQ3F 复合锅炉水处理剂的除氧效果明显。此外，还较小程度使炉水的电导率增加，且不会因增大的电导率，导致汽水共腾而对蒸汽品质污染。

2.2 阻垢性能实验

实验原理是：在高温含Ca（HCO3）2的试验中，加入EQ3F 锅炉水处理剂，并向其中吹入空气，目的是带走其中的CO2，促使Ca（HCO3）2快速分解形成CaCO3，最后测定钙离子的稳定浓度值[9]，若该离子的浓度越大，表明阻垢性能越好。

本实验同样选取A、B 药剂及EQ3F 药剂，对比分析其阻垢性能。具体过程为：取碳酸氢钠溶液3 份20 mL，质量浓度25.3 g/L；再取氯化钙溶液20 mL，质量浓度16.7 g/L；将等量A、B 药剂及EQ3F 药剂加入容量瓶中，并将其稀释至500 mL；将试样放入阻垢测定仪的恒温水浴中，并启动阻垢仪，6 h 后测定钙离子浓度，得到各药剂的阻垢率，如表2 所示。

表2 各药剂的阻垢率对比结果

表2 中，EQ3F 的阻垢率为79%，明显比A、B 药剂的阻垢率高，表明EQ3F 具有较好的阻垢效果。此外，因实验中的试液硬度是6 mmol/L，而锅炉炉水硬度为0.9 mmol/L，因此，在锅炉实际运行中，EQ3F 的阻垢率将更高。

2.3 缓蚀挂片实验

实验原理：在锅炉实际运行中，用挂片在未加、添加药剂情形下测定锅炉管内的腐蚀失重，进而得到复合水处理剂的缓蚀性能[10]。

具体过程：选用和锅炉受压部件同样材质作为腐蚀试片并称重，将其置于锅炉内不同位置；启动锅炉运行，分别在未加、添加EQ3F 复合水处理剂的情形下，运行100 h，测定试片的腐蚀失重，结果如图1、图2 所示。

图1 未加药剂，锅炉腐蚀减量与浸渍时间的关系曲线

图2 添加EQ3F 药剂，锅炉腐蚀减量与浸渍时间的关系曲线

图1 中，当未加药剂时，锅炉上部水处理剂平均腐蚀速率为1.25 mg/dm2，锅炉中部是5 mg/dm2，锅炉下部是10 mg/dm2；图2 中，当加入120 mg/L 的EQ3F复合水处理剂时，锅炉上部水处理剂平均腐蚀速率为0.02 mg/dm2，锅炉中部是0.004 mg/dm2，锅炉下部是0.09 mg/dm2，因此，对比可知，EQ3F 复合水处理剂能够明显减缓对锅炉的腐蚀效果。

3 实际使用效果

本文以某厂锅炉为研究对象，当锅炉运行3 月、6 月及12 月后，停炉点检，并选用内窥镜OLMPUS 观测炉管内部情况发现，炉管内部均无水垢附着，也无点蚀形成。实际运行结果也表明采用炉内加入具有除垢、除氧及阻垢、黏泥分散性能的EQ3F 复合水处理剂，能够有效避免锅炉结垢腐蚀，使锅炉的使用寿命延长，且还可使锅炉达到安全高效节能运行的目的。

4 结论

为有效实现锅炉的防腐阻垢，保证锅炉安全高效节能运行，本文提出将EQ3F 复合锅炉水处理剂应用于锅炉炉内水处理中，有效避免锅炉结垢腐蚀，结论是：

1）对比分析A、B 药剂及EQ3F 药剂的除氧效果，当加入锅炉水中EQ3F 药剂的质量浓度是120 mg/L时，除氧能力约是2.85 mg/L，且电导率性能也好。

2）对比分析A、B 药剂及EQ3F 药剂的阻垢性能，EQ3F 的阻垢率为79%，明显比A、B 药剂的阻垢率高，表明EQ3F 具有较好的阻垢效果。

3）对比分析未加、添加EQ3F 药剂时锅炉的腐蚀效果，当加入120 mg/L 的EQ3F 复合水处理剂时，锅炉上部水处理剂平均腐蚀速率为0.02 mg/dm2，锅炉中部是0.004 mg/dm2，锅炉下部是0.09 mg/dm2，明显减缓对锅炉的腐蚀效果。