锅炉水处理--几种锅内加药处理方法

锅内加药处理是作为锅炉补给水、凝结水、生成返回水处理的补充处理。其作用是使随给水带入锅炉内的结垢物质与所加药剂反应，生成悬浮颗粒，呈分散状态，通过锅炉排污排出锅内，或使其成为溶解状态存在于锅水中，不会沉积在锅炉管壁上，以达到防垢的目的。

一、纯碱处理法：纯碱是工业碳酸钠的俗称。
纯碱处理是人为地增加浓度，使锅水中的平衡向左移动，在锅水中维持一定的碱度和pH值的条件下，生成无定形水渣，锅水中浓度减少，平衡式向左移动，从而减少、水垢的形成。由于在高温下发生水解反应，使反应式的平衡向生成水渣方向移动。
纯碱处理法可使锅水中和保持在一定浓度范围内，使锅内生成无定形水渣，不生成结晶形水垢，达到防垢的目的。

因碳酸钠在锅水中会水解，其水解率随温度升高而增大，当锅炉压力为1.5MPa时，其水解率为60%，因此，纯碱处理一般用于压力低于1.3Mpa、大于0.2Mpa的锅炉，也可用于火管、水管立式锅炉和卧式三回程快装锅炉及水容量大于50L/m2加热面的锅炉。对于原水硬度大于碱度的非碱性水质，以及含镁的非碳酸盐硬度较小的锅炉也适用。对于压力低于0.2MPa的锅炉，因碳酸钠水解率低，难以维持锅水pH值在10~12范围内，尤其是热水锅炉，一般不宜采用单独的纯碱处理，可适当补充一些氢氧化钠。

二、磷酸盐处理法
(一)磷酸盐处理
一般中、高压锅炉均可采用磷酸盐处理，该法是在锅水呈碱性的条件下，加入磷酸盐溶液，使锅水磷酸根维持在一定浓度范围内，水中的钙离子便与磷酸根反应生成碱式磷酸钙，少量镁离子则与锅水中的硅酸根生成蛇纹石。
碱式磷酸钙和蛇纹石均属于难溶化合物，在锅水中呈分散、松软状水渣，易随锅炉排污排出锅炉，不会粘附在受热面形成二次水垢。
(二)锅水中磷酸盐的“暂时消失”现象
有些锅炉在磷酸盐加药正常，当锅炉运行负荷增高时，锅水中的磷酸盐浓度会明显降低，而当锅炉负荷降低或停炉时，锅水中的磷酸盐浓度又重新升高，这种水质异常的现象称磷酸盐“暂时消失”现象。这种现象的实质是“锅炉高负荷时，易溶的磷酸盐从锅水中析出，沉积在水冷管壁上，锅水中的磷酸盐浓度便明显降低；当锅炉低负荷运行时，沉积在管面上的磷酸盐又溶解下来，锅水中的磷酸盐浓度又明显升高。这种现象的危害，不仅是沉淀析出影响传热，引起超温，加剧管壁结垢与腐蚀，而且会使管壁表面产生游离NaOH，造成局部碱度过高而引起金属管壁的腐蚀。磷酸盐“暂时消失”现象有时与水冷管壁的清洁程度有关，有的锅炉刚进行化学清洗后，“暂时消失”现象明显。防止这种现象发生的办法是：实行低磷酸盐处理、平衡磷酸盐的锅水处理方式，或采用全挥发性处理。采用等成分磷酸盐处理，虽不能解决磷酸盐的消失现象，但可防止由磷酸盐的消失现象而引起的碱腐蚀问题。
(三)等成分磷酸盐处理
这种方法是向锅炉水中加入磷酸三钠和磷酸氢二钠混合液，使锅水中的游离氢氧化钠全部转变成磷酸三钠，只要锅水中钠离子和磷酸根离子的摩尔比（R）Na/PO4控制在一定范围内，就可以使锅水既有足够的pH值和一定的PO43-浓度，又不会含游离氢氧化钠。
(四)平衡磷酸盐处理
采用等分磷酸盐处理容易发生磷酸盐消失和腐蚀。这是因为当锅水中有腐蚀产物或氯化铁存在时，，磷酸盐和铁腐蚀产物形成FeHPO4、NaFePO4及NaFeOH等化合物，这些化合物在高温时的溶解度比Na3PO4低得多，因而容易产生盐类消失现象，当负荷降低时，这些沉积的磷酸盐化合物又重新溶解出来，产生酸性物质，破坏保护膜，引起腐蚀。为解决这个问题，加拿大采用平衡磷酸盐处理（EPT）法。该法经十余年运行经验证明可消除磷酸盐的消失现象，并可在不同运行工况下，保证碱度的稳定调节，从而可消除自然循环锅炉运行由内部腐蚀而引起的不安全性，延长化学清洗间隔期。EPT法的基本原理是使锅水磷酸盐含量减少到只够与硬度成分反应所需的最低浓度而不会产生沉淀物，此时的PO33-浓度即为“平衡”浓度。，平衡磷酸盐处理时，还要加入少量NaOH，容许锅水中存在小于1mg/L的游离NaOH，以保证锅水pH值在9.0~9.6范围内，防止表面产生酸化环境。在这种方式下，总体锅水中的磷酸盐含量满足于硬度成分起反应所需的最低含量，已没有多余的磷酸盐可再供给与锅炉管壁的浓缩液膜发生沉淀的需要，而将磷酸盐消失现象控制在最低程度。从本质上看，“平衡”磷酸盐处理与低磷酸盐处理是相似的，只要将PO43-浓度保持在“平衡”浓度水平，可有效地防止磷酸盐消失现象。

三、聚合物处理法
聚合物处理法是采用有机聚合物单独或与其他药剂联合使用对锅水进行处理的一种方法。该法主要是利用聚合物的分散作用来减少锅内水垢的沉积。
常用的聚合物有聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、水解聚马来酸酐和羧基甲基纤维素。
聚合物处理法除了单独使用外，还可以与其他水处理法配合作用，其效果比各自单独使用为佳。

四、螯合剂处理法
20世纪60年代开始，锅内采用螯合剂处理。常用的螯合剂有乙二胺四乙酸（EDTA）、氨基三乙酸（NTA）等。以除盐水作补给水的锅炉，在热负荷很高时，采用螯合剂EDTA处理，防止铁垢在锅内的沉积，效果较好。
当锅炉管壁洁净没有沉积物时，如经化学清洗后，在给水中加入EDTA形成的螯合物，在锅水中发生热分解，其产物磁性氧化铁会在洁净的锅炉管壁上生成良好的保护膜，这层保护膜很薄且致密，能对金属起到良好的保护作用，可以减少金属腐蚀。由于EDTA与钙的螯合物在热分解时会影响氧化铁薄膜的形成，破坏膜的完整性，所以，在采用EDTA处理时，给水中不应有钙存在。在使用EDTA螯合剂处理时，要求给水中无硬度，这不仅是因为钙离子影响处理效果，而且钙、镁离子的存在会消耗EDTA，使价格昂贵的EDTA用量大大增加而增加处理费用。对于中、高压锅炉采用EDTA处理，一般均要求以除盐水作为补给水，在使用前，一般要求机组进行化学清洗，以防止炉管上的沉积物被溶解下来，否则，不仅增加药剂消耗量，而且增加锅水含盐量，特别是对于有铜垢的锅炉，铜与EDTA络合能力比铁更强，铜络合物的热分解产物会减弱磁性氧化铁对金属管壁的保护性能。在进行EDTA处理时，应注意保持金属管壁的洁净。

五、其他处理方法
(一) 全挥发性处理
全挥发性处理（AVT）是一种不向锅内添加磷酸盐等药剂，只在给水中添加氨和联氨的处理方法。这种方法可以减少热力系统金属材料的腐蚀，减少给水中携带腐蚀产物，从而减少锅内沉积物，且因不加磷酸盐而不会发生磷酸盐“隐藏”现象。该方法可用于给水纯度高的超高参数汽包锅炉和直流锅炉。
(二) 中性水处理
中性水处理（NWT）是pH值为6.5~7.5的高纯度给水中添加适量氧化剂（H2O2或气态氧）的水处理方法。溶解氧的含量应控制在50~500mg/L，一般在50~150mg/L范围内。此方法使金属表面形成保护膜，从而提高了碳钢材料的耐蚀性，减少钢铁腐蚀，降低给水含盐量和锅炉受热面的结垢速率。
(三) 联合水处理
联合水处理（CWT）法是向电导率低于0.15μS/cm高纯度给水中加入适量氨，使无铜系统锅炉给水pH值提高到8.0~8.5，或有铜系统给水提高到8.7~8.9，再加入溶解氧。其浓度维持在30~500mg/L（一般在50~150mg/L范围内）的一种给水处理方法。
此法与中性处理相同的是都加氧，但中性处理pH值较低，对有铜系统机组，铜管在中性区腐蚀溶出，增加系统铜污染；而联合水处理提高pH值，既能抑制碳钢腐蚀，又能抑制凝汽器和低压加热器中铜合金的腐蚀溶出，使加氧处理工艺可应用于有铜系统机组的给水处理中。
(四) 氢氧化钠处理
自从发现锅炉会发生碱性腐蚀后，人们就害怕锅水中出现游离NaOH。实际上，许多国家一直采用氢氧化钠处理锅水，特别是锅水pH值有降低的情况时，采用氢氧化钠处理（CT）较有效，只要严格控制其含量，该法是比较安全的。

参考： HY-503锅炉采暖水缓蚀阻垢剂