鍋爐爐內水處理技術研究

白 帆

（晉中市綜合檢驗檢測中心，山西 晉中 030600）

0 引言

鍋爐通常是在高中低壓環境下運行的設備[1]，因此，鍋爐中的雜質在蒸發、高溫下會發生系列化學物理反應，產生水垢、腐蝕等，因腐蝕會造成管材破損、結垢引起材料浪費等問題，因此鍋爐水處理技術始終是保證鍋爐經濟安全運行的主要方法[2]。鍋爐水處理技術是依據水質狀況，將軟化劑、防垢劑、防腐劑等加入到鍋爐中，使鍋爐水質達到標準要求[3]。其中，鍋爐內加藥處理是將有機、無機藥物加入鍋爐中，使水中結垢離子成非黏附性水渣，借助排污排出，避免鍋爐腐蝕和結垢，同時還可使附著在鍋壁上的水垢脫落[4]。傳統爐內水處理中，一般是加入無機阻垢劑，如NaCO3、Na3PO4、NaOH 和高堿度水等，這些可實現防腐除垢，但無法消除水中鐵雜質[5]，因此，本文提出采用EQ3F 復合水處理劑，可有效實現鍋爐的防腐阻垢，確保鍋爐運行安全、高效節能。

1 復合鍋爐水處理機理

復合鍋爐水處理原理[6]有：

1）阻垢機理。其內含有聚羧酸鹽成分，溶于水后電離，產生帶負電荷的分子鍵，與Ca2+產生溶于水絡合物，增加垢化合物的溶解度，阻垢效果明顯。

2）除垢機理。當加入鰲合劑[7]，其可與爐水中的陽離子產生鰲合物，并溶解，避免形成水垢，還可使水垢變軟并從鍋爐壁脫落。

3）除氧緩蝕機理。當加入除氧劑，其與爐水中溶解氧反應，避免溶解氧腐蝕。

4）爐水值保持機理[8]。有研究發現，鍋爐水中pH值為11～12 時，腐蝕速率最小，因此，當加入堿性成分，可使pH 值在11～11.8，借助鍋爐本體pH 傳感器自動控制排污量，可有效避免腐蝕。

2 復合鍋爐水處理劑實驗分析

2.1 除氧實驗

實驗原理：當鍋爐水處理劑EQ3F 加入除氧劑，其與鍋爐水中的溶解氧快速反應，降低水中溶解氧，進而實現除氧。

本文選用A、B 藥劑、EQ3F 復合鍋爐水處理劑，并對比分析其除氧效果。具體過程為：在ST1500 鍋爐中安設溶解氧、電導率測定儀，并在冷凝水收集處設溶解氧測定儀；啟動鍋爐，采用自動計量泵，不同時段加入藥劑；啟動溶解氧、電導率測定儀，監測爐水，結果如表1 所示。

表1 鍋爐爐水除氧、電導率對比結果

表1 中，當EQ3F 復合藥劑加入鍋爐后，與水中的溶解氧反應，可消耗其中部分溶解氧，且另外一部分被加熱后洗下隨蒸汽排出，蒸汽冷凝時又溶入蒸凝水中。當加入鍋爐水中EQ3F 藥劑的質量濃度是120 mg/L 時，除氧能力約是2.85 mg/L，因此，EQ3F 復合鍋爐水處理劑的除氧效果明顯。此外，還較小程度使爐水的電導率增加，且不會因增大的電導率，導致汽水共騰而對蒸汽品質污染。

2.2 阻垢性能實驗

實驗原理是：在高溫含Ca（HCO3）2的試驗中，加入EQ3F 鍋爐水處理劑，并向其中吹入空氣，目的是帶走其中的CO2，促使Ca（HCO3）2快速分解形成CaCO3，最后測定鈣離子的穩定濃度值[9]，若該離子的濃度越大，表明阻垢性能越好。

本實驗同樣選取A、B 藥劑及EQ3F 藥劑，對比分析其阻垢性能。具體過程為：取碳酸氫鈉溶液3 份20 mL，質量濃度25.3 g/L；再取氯化鈣溶液20 mL，質量濃度16.7 g/L；將等量A、B 藥劑及EQ3F 藥劑加入容量瓶中，并將其稀釋至500 mL；將試樣放入阻垢測定儀的恒溫水浴中，并啟動阻垢儀，6 h 后測定鈣離子濃度，得到各藥劑的阻垢率，如表2 所示。

表2 各藥劑的阻垢率對比結果

表2 中，EQ3F 的阻垢率為79%，明顯比A、B 藥劑的阻垢率高，表明EQ3F 具有較好的阻垢效果。此外，因實驗中的試液硬度是6 mmol/L，而鍋爐爐水硬度為0.9 mmol/L，因此，在鍋爐實際運行中，EQ3F 的阻垢率將更高。

2.3 緩蝕掛片實驗

實驗原理：在鍋爐實際運行中，用掛片在未加、添加藥劑情形下測定鍋爐管內的腐蝕失重，進而得到復合水處理劑的緩蝕性能[10]。

具體過程：選用和鍋爐受壓部件同樣材質作為腐蝕試片并稱重，將其置于鍋爐內不同位置；啟動鍋爐運行，分別在未加、添加EQ3F 復合水處理劑的情形下，運行100 h，測定試片的腐蝕失重，結果如圖1、圖2 所示。

圖1 未加藥劑，鍋爐腐蝕減量與浸漬時間的關系曲線

圖2 添加EQ3F 藥劑，鍋爐腐蝕減量與浸漬時間的關系曲線

圖1 中，當未加藥劑時，鍋爐上部水處理劑平均腐蝕速率為1.25 mg/dm2，鍋爐中部是5 mg/dm2，鍋爐下部是10 mg/dm2；圖2 中，當加入120 mg/L 的EQ3F復合水處理劑時，鍋爐上部水處理劑平均腐蝕速率為0.02 mg/dm2，鍋爐中部是0.004 mg/dm2，鍋爐下部是0.09 mg/dm2，因此，對比可知，EQ3F 復合水處理劑能夠明顯減緩對鍋爐的腐蝕效果。

3 實際使用效果

本文以某廠鍋爐為研究對象，當鍋爐運行3 月、6 月及12 月后，停爐點檢，并選用內窺鏡OLMPUS 觀測爐管內部情況發現，爐管內部均無水垢附著，也無點蝕形成。實際運行結果也表明采用爐內加入具有除垢、除氧及阻垢、黏泥分散性能的EQ3F 復合水處理劑，能夠有效避免鍋爐結垢腐蝕，使鍋爐的使用壽命延長，且還可使鍋爐達到安全高效節能運行的目的。

4 結論

為有效實現鍋爐的防腐阻垢，保證鍋爐安全高效節能運行，本文提出將EQ3F 復合鍋爐水處理劑應用于鍋爐爐內水處理中，有效避免鍋爐結垢腐蝕，結論是：

1）對比分析A、B 藥劑及EQ3F 藥劑的除氧效果，當加入鍋爐水中EQ3F 藥劑的質量濃度是120 mg/L時，除氧能力約是2.85 mg/L，且電導率性能也好。

2）對比分析A、B 藥劑及EQ3F 藥劑的阻垢性能，EQ3F 的阻垢率為79%，明顯比A、B 藥劑的阻垢率高，表明EQ3F 具有較好的阻垢效果。

3）對比分析未加、添加EQ3F 藥劑時鍋爐的腐蝕效果，當加入120 mg/L 的EQ3F 復合水處理劑時，鍋爐上部水處理劑平均腐蝕速率為0.02 mg/dm2，鍋爐中部是0.004 mg/dm2，鍋爐下部是0.09 mg/dm2，明顯減緩對鍋爐的腐蝕效果。