更好地照顧您的低壓鍋爐合適的水處理程序至關重要許多工廠使用低壓鍋爐為各種應用生產工藝蒸汽，包括用于化學反應器、蒸發器、建筑

更好地照顧您的低壓鍋爐

合適的水處理程序至關重要

許多工廠使用低壓鍋爐為各種應用生產工藝蒸汽，包括用于化學反應器、蒸發器、建筑空間等的熱量。 通常，與高壓裝置的化學程序相比，現場對這些蒸汽發生器的化學程序的關注較少. 然而，受污染的冷凝水回流、補給水處理系統的故障以及其他因素會導致許多問題。

工廠工作人員在很大程度上了解高壓鍋爐需要高純度補水，以最大限度地減少鍋爐和過熱器惡劣環境中的腐蝕和水垢形成。在某種程度上，這使得化學控制更加簡單，因為補給水、鍋爐給水和蒸汽都應符合嚴格的準則。現代高壓裝置最常見的補給水方案使用膜技術（微濾或超濾去除懸浮固體，反滲透進行初級脫礦），然后進行離子交換或連續電去離子精制以生產高純度水。

對于低壓蒸汽鍋爐——這里，我們將重點關注不驅動渦輪機的高達 600 psi 的裝置——補給水處理通常不太嚴格。通常，主要關注的是碳酸鈣 (CaCO 3 ) 結垢的可能性，如下面的鈣離子 (Ca 2+ ) 和碳酸氫鹽堿度 (HCO 3- ) 在熱水系統中可能發生的反應所示和鍋爐：

Ca 2+ + 2HCO 3- + 熱量 → CaCO 3 ↓ + CO 2 ↑ + H 2 O (1)

因此，幾十年來，工業鍋爐補給的典型初級處理方法是鈉沸石軟化。在這個過程中，水通過離子交換樹脂床，將硬度離子鈣和鎂交換為鈉。軟化的水流，帶有剩余的雜質，包括堿度、氯離子 (Cl - )、硫酸根離子 (SO 4 2- )、二氧化硅 (SiO 2) 和其他，然后供給鍋爐。基本軟化既有優點也有缺點。與高壓蒸汽發生器所需的技術相比，這種不太嚴格的工藝可為工廠節省設備資金和運營成本。然而，許多未被鈉軟化去除的離子在到達蒸汽發生器時可能會出現問題。堿度可在鍋爐中轉化為二氧化碳 (CO 2 )，然后與蒸汽一起攜帶。二氧化碳2會降低冷凝水回流中的 pH 值，從而導致這些系統中存在潛在的腐蝕問題。僅在鈉軟化的情況下，將剩余的溶解固體引入蒸汽發生器會增加水的整體腐蝕潛力，因為電導率較高，特別是因為固體在產生蒸汽時在汽包鍋爐中“循環”。過多的溶解固體可能會引起泡沫，這會增加雜質攜帶到蒸汽中。將固體濃度保持在合理水平可能需要大量排污。氯化物和（在較小程度上）硫酸鹽可能是令人討厭的雜質，尤其是與鍋爐中的氧氣結合時。這些化合物也可能集中在多孔鍋爐管沉積物下，通常是從其他地方運輸的氧化鐵腐蝕產物，例如冷凝水回流系統，誘發酸性沉積下腐蝕 (UDC)。UDC 仍然是工業蒸汽發生器中的一個重要問題。

除了堿性鈉軟化之外，還有幾種方法可以提高補充水的純度。一些較舊的、成熟的技術是：

? 分流脫堿。這種設置將鈉軟化劑和強酸陽離子交換劑并行放置，然后是下游強制通風或真空脫碳器。兩組離子交換樹脂都會去除硬度，但陽離子交換劑產生的酸將堿度轉化為 CO 2，CO 2在脫碳器中被去除。該過程不會去除氯化物、硫酸鹽或二氧化硅。

? 熱石灰軟化。這將去除大部分硬度、堿度、二氧化硅和鐵。它不會去除氯化物。

? 離子交換脫礦質。除鹽劑有多種形式，但一般來說，如果它們同時具有陽離子和陰離子交換能力，它們將去除大部分溶解的離子，包括氯離子和硫酸根離子。

前兩種方法使用的技術有些過時。膜技術的發展和成熟，尤其是反滲透 (RO) 技術，已經改變了這一局面。單程或特別是雙程 RO 可以生產溶解固體含量非常低的補充水，包括硬度離子和二氧化硅。RO 裝置成功運行的關鍵是預處理以去除 RO 膜之前的懸浮固體，以及優化化學處理以最大程度地減少膜上的水垢形成。仔細分析 RO 給水對于正確的預處理設備和化學品選擇至關重要。此外，反滲透產生需要處理的近乎穩定的廢水流。對于有冷卻塔的工廠，塔盆可以作為一個很好的儲存庫。否則，場地可能需要其他處理方法。

需要注意的一個關鍵點，尤其是在現有設施中，為任何應用更改更高純度的化妝品都需要重新評估化學處理程序。如果處理不當，水純度的變化，即使（表面上）變好，也可能導致無法預料的后果。

鍋爐水處理

早在 1930 年代，隨著發電機組數量和規模的增加，磷酸三鈉（Na 3 PO 4或 TSP）成為用于汽包鍋爐的流行的鍋爐水調節化學品。在公用事業行業，磷酸鹽處理程序經歷了很大的發展，回歸到 TSP，盡管劑量很低，這在現代單位中很常見。對于工業鍋爐，磷酸鹽處理方法仍然是一個強有力的選擇。

磷酸鹽的主要功能是在鍋爐中產生中等堿性條件，以最大限度地減少碳鋼鍋爐管、汽包和集管的全面腐蝕：

Na 3 PO 4 + H 2 O ? Na 2 HPO 4 + NaOH (2)

盡管 TSP 是唯一推薦用于公用事業鍋爐的磷酸鹽種類（以最大程度地減少酸性磷酸鹽腐蝕的可能性），但在工業裝置中，TSP 有時可能會與少量磷酸二鈉 (Na 2 HPO 4 ) 混合，盡管通常不推薦，甚至一點磷酸一鈉 (NaH 2 PO 4 ) 以控制氫氧化鈉 (NaOH) 的過量形成，也稱為苛性堿。苛性堿會在多孔鍋爐管沉積物下方濃縮并導致鍋爐金屬的直接腐蝕，在這種情況下，與酸性氯化物侵蝕相比，堿度過高。

磷酸鹽的第二個功能是控制水垢的形成，這對于硬度離子可能定期進入的裝置尤為重要。磷酸鹽及其與水反應產生的堿度可以與硬離子反應形成軟污泥而不是硬水垢。通常推薦與磷酸鹽處理一起使用的是由水溶性聚合物組成的污泥調節劑，它通過分散、晶體改性和螯合的組合幫助保持固體懸浮。這種污泥調節劑可以有效地排出來自冷凝水回流系統腐蝕的其他麻煩的鐵顆粒。這些聚合物有時可以作為一種獨立的處理方法，特別是在硬度滲入不是問題的情況下。另一種技術有時在工業滾筒裝置中成功使用，但今天使用不多，是螯合化學，其中化學物質直接與金屬結合以保持它們懸浮。乙二胺四乙酸 (EDTA) 是最廣為人知的螯合劑，通常用于蒸汽發電行業以外的許多應用。然而，螯合劑的不當使用或控制會導致鍋爐部件的局部腐蝕。

結果是鍋爐水處理存在多種可能性。正確的選擇取決于多種因素，包括鍋爐設計和壓力、補給水處理的復雜性和可靠性，以及從冷凝水回流中進入雜質的可能性。這些因素需要對每個案例進行仔細評估。“一刀切”的治療選擇方法可能會導致問題。

用于蒸汽發生器處理的成膜產品 (FFP) 正在開發中。這些化合物為金屬表面提供保護性疏水層以抑制腐蝕。一些 FFP 成功應用的報告不斷出現，但使用需要認真規劃和監控。

給水和冷凝水回流處理

給水系統和冷凝水回流中腐蝕產物或雜質的進入對鍋爐水化學有很大影響。首要任務是在這些系統中保持適度的堿性條件，以防止碳鋼的全面腐蝕，碳鋼是給水和冷凝水回流管道的典型材料。在電力行業，常見的 pH 調節劑是氨，它通過以下反應提高給水的 pH：

NH 3 + H 2 O ? NH 4 + + OH- (3)

因為這是一個可逆反應，堿度的增加是有限的，這通常可以最大限度地減少在化學品進料紊亂的情況下對鋼的過度腐蝕。（銅合金腐蝕是一個完全不同的故事。）對于工業鍋爐，中和胺（圖 2）是冷凝水/給水 pH 調節的常見選擇。這些是帶有氨基團的小鏈有機分子，連接或嵌入化合物中。

胺都具有比氨更高的分子量，因此不會像氨那樣廣泛地閃蒸到蒸汽中——盡管每種胺都有自己的分配比，即留在水中的量與離開的量蒸汽，其特性是溫度和壓力的函數。這些產品還具有不同的基本特性，這為選擇治療方案提供了靈活性。必須仔細評估鍋爐運行和設計條件，以選擇最合適的胺或胺混合物。如果蒸汽可以直接接觸食品和其他消費品，則不允許使用某些化合物。

中和胺對于減少冷凝水回流系統中的腐蝕非常重要，特別是如果鍋爐水含有顯著的堿度。將 CO 2帶入蒸汽會降低回收冷凝液的 pH 值；除非使用中和化學品調節 pH 值，否則可能會導致嚴重的鐵腐蝕。

許多工廠都存在來自工藝熱交換器或其他來源的雜質進入的可能性。某種形式的冷凝水精處理可以證明是有益的，但確定要去除的成分需要仔細分析。如果來自冷凝水回流系統腐蝕的鐵顆粒是主要問題，那么織物過濾技術可能就足夠了。離子交換可以去除溶解的離子，如鈉、硬度、氯、二氧化硅等。如果有機化合物是問題，活性炭過濾或特殊交換樹脂可能是答案。影響冷凝水精處理機選擇的因素，例如流速、溫度和介質污染的可能性，同樣因每個工廠而異。

不要忘記溶解氧

控制溶解氧 (DO) 的問題可能有點棘手。多年來，電力行業公認的觀點是從給水中去除所有溶解氧。設施依靠機械（除氧器）和化學（除氧劑/還原劑）方法來實現鍋爐省煤器入口處零氧的目標。然而，在 1980 年代（并一直持續到今天），有關流動加速腐蝕 (FAC) 的問題開始出現；在某些情況下，FAC 引起的故障會導致人員死亡。這種腐蝕是由于保護性氧化層（磁鐵礦、Fe 3 O 4) 在啟動時在碳鋼上形成，但在氧氣清除劑建立的還原條件下在流動擾動（例如彎頭）時浸出。（溫度和 pH 值也是重要因素。）同時，研究人員發現，對于具有高純度組成的裝置（低于 0.15 或 0.2 μS/cm 陽離子電導率，取決于所采用的特定程序），冷凝物中的一些溶解氧實際上證明是有益的，導致碳鋼形成緊密的微紅色保護性氧化層，不同于通常觀察到的灰黑色磁鐵礦。因此，除非冷凝水/給水系統包含銅合金，現在幾乎所有高壓公用事業蒸汽發生器都推薦使用這些溫和氧化化學處理。

然而，工業鍋爐接收的補給水通常低于高純度，因此 DO 控制對于盡量減少蒸汽發生器組件的氧氣侵蝕非常重要。大多數系統都配備了機械除氧器（圖 3），在正常運行時，應將 DO 濃度降低至 7 ppb。

此外，通常的做法是使用化學除氧劑，通常是未催化或催化的亞硫酸鈉 (Na 2 SO 3 )：

2Na 2 SO 3 + O 2 → 2Na 2 SO 4 (4)

一個常見的注入點是除氧器儲罐。機械和化學方法的結合通常可以保護蒸汽發生器免受明顯的氧氣腐蝕。

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