鍋爐給水及爐水pH值的分析

牛 耘，趙永華，亓曾樺

（山東泰山鋼鐵有限公司，山東 萊蕪 271100）

鍋爐給水及爐水pH值的分析

牛 耘，趙永華，亓曾樺

（山東泰山鋼鐵有限公司，山東 萊蕪 271100）

本文討論了干熄焦鍋爐汽水系統加藥量對鍋爐給水及爐水pH值的影響，并給出具體計算。證明影響鍋爐給水pH的主要因素為加氨量的大小，而影響爐水pH的主要因素則是磷酸三鈉的水解，證明氨水加藥量對鍋爐爐水pH幾乎沒有影響。

鍋爐給水；爐水；pH

1 鍋爐給水pH值的計算

干熄焦鍋爐汽水系統日常生產時，需要加入氨水和磷酸三鈉來調節鍋爐給水及爐水的pH值、電導率等參數，使鍋爐汽水系統呈現弱堿性，用于防止鍋爐管道的腐蝕以及除去汽水系統內所結的爐垢。

1.1 工藝參數及加藥數據

正常工況下鍋爐汽水系統的工藝參數見下表：

盡管給水管路上各點溫度不同，但是測量pH都是冷卻到25℃時進行。

由此得汽包給水中的氨元素折算為液氨的質量流量為：0.00442

1.3 氨水蒸汽壓的計算

氨的飽和蒸汽壓的計算應用Riedel公式：

氨的液相摩爾分數：

由此可求得下表：

1.4 除鹽水站加氨量的計算及氨的揮發

可以求得各溫度壓力下壓縮因子均為Z≈1，可作為理想氣體。

1.4.1 汽包中氨的揮發

由汽包中氨的氣相分壓為5.39Pa可以求得若液相中有足夠的氨，氣相氨分子的流量應為：0.0268kg/h，而實際上除氧器后氨的液相質量流量僅為：0.00442kg/h，故氨水經過汽包時全部揮發，并未在爐水中存留。

1.4.2 除氧器中氨的揮發

0.3MPa，250℃下，蒸汽比焓為：2967.93kJ/kg

1.0MPa，63℃水的比焓為：263.79kJ/kg

20kPa，104℃水的比焓為：436.64kJ/kg

故除氧器將80t/h的63℃水加熱到104℃需要的蒸汽流量為：4.66t/h故蒸汽流量為：除氧器氣相分壓為0.33Pa，故氣相氨分子的流量應為：0.0636kg/h由此可求得下表：

1.5 鍋爐給水pH值分析

由以上分析，可以基本判定，鍋爐給水pH值上升緩慢的主要原因是除氧器蒸發出了部分氨。若除氧器沒有蒸發氨，則僅需（折算）液氨0.106kg/天；而除氧器蒸發了1.527kg/天；故除鹽水站需加折算液氨的量必須為1.633kg/天，除氧器中氨的揮發增加了氨水的加入量。而且因為流經汽包時，氨全部被蒸發，可以基本判定，鍋爐爐水的pH值與加氨量基本無關。鍋爐爐水的堿性（即pH值）完全由磷酸三鈉貢獻。

2 鍋爐爐水pH值的計算

100kPa，25℃時的平衡常數：

2.1 爐水pH值的計算

故只有第一步解離是主要的，第二步和第三步可以忽略。

如果鍋爐爐水冷卻到25℃測量pH=9.5，則：

2.2 鍋爐爐水pH值的分析

2.2.1 爐垢對pH值的影響

磷酸三鈉一般會與汽包中的質地堅硬的爐垢（主要是鈣鹽）反應，生成更難溶但是質地疏松的磷酸鈣絮狀沉淀物，經連排排出鍋爐系統。這一反應會消耗一部分，從而使得以下的解離平衡：

向副反應方向進行，從而降低溶液的堿性（即pH值）

2.2.2 給水中陽離子對pH值的影響

盡管鍋爐給水經過混床會置換大部分的陽離子，但仍然有少量陽離子比如、等會經鍋爐給水進入汽包，從而經以下反應消耗掉一部分：等反應降低溶液的pH值

2.2.3 鍋爐補水cod對pH值的影響

鍋爐補水如果cod超標，則表示一些還原性難解離的物質，比如一些有機化合物進入了鍋爐給水系統。這些有機物因為分子較小，且一般不會解離為離子，很難通過超濾、反滲透和混床除去，而且一般有機物大都是弱酸性的（即官能團一般含有羧酸基或者醇羥基、酚羥基等），會消耗掉爐水中一部分，從而降低溶液的pH值。