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1、浅析锅水碱度对PH值的影响及相应举措 摘 要：工业锅炉在我国应用极广泛，但其运用中始终存在着结垢与腐蚀的严峻问题，问题源自于锅炉的水质，而PH值是限制锅炉水质的核心指标之一，碱度与PH值又亲密相关。阐述碱度与PH值的概念与工业锅炉炉水PH值要求，分析锅水的PH值与其碱度之间的关系及相应举措。 关键词：锅水 PH值 碱度 防止举措 中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1017-31013（2022）007-046-02 1 PH值与碱度的概念 PH值又叫氢离子浓度指数、酸碱值，是溶液中氢离子活度的一种标度，是溶液酸碱程度的衡量标准。碱度是指水汲取质子的实力，即水中能与强酸发生中和作
2、用的物质的总量。它实质指水中含有可能接收氢离子的物质的量，包括强碱、弱碱、强碱弱酸盐等，如氢氧根、碳酸盐、重碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐、亚硫酸盐和氮等。碱度指标常用于评价水体的缓冲实力及金属在其中的溶解性和毒性；是对水和废水处理过程限制的推断性指标。 工业锅炉锅水的碱度主要由OH-与CO32- 组成（在用磷酸盐处理时有PO43-）。 2 工业锅炉炉水PH值与碱度之间的关系及相应举措 为防锅炉腐蚀，锅水PH值一般不能低于10，也不能高于12。在工业锅炉工作时，必需限制好锅水的碱度与PH值这两个重要指标。 2.1 锅水PH值偏低的缘由与危害 2.1.1 缘由与危害 锅炉用水一般来自城市供水系统，我国规
3、定城市供水系统的水的PH值为6.5-8.5，偏酸性。而城市供水水质在处理与传送中受PH值的影响较大，地表水的PH值因受季节与环境污染影响也在改变。空气中的CO2极易溶于水，在自然水（尤其是地下水）中，CO2含量不少。水在软化、降碱过程中，常会产生游离的CO2，其含量大于20mg/l。中高压之上的锅炉，为防止腐蚀，PH值常大于8.0，而最佳的PH值范围是9.0-9.2。水处理工艺是连续的且工序之间相互有联系，设计者再考虑投资成本，它不会满意全部用水设备的要求。因而，在锅炉补充水经软化处理后，进入锅内的补给水的PH值不会改变，碱度也不会改变，仍偏酸性。 在锅水PH值小于7，其碱度也随之低时，去极化
4、剂游离的CO2就会同与CO2接触的金属发生电化学腐蚀： Fe + H2O + CO2Fe（HCO3）2 + H2 反应形成的Fe（HCO3）2是重碳酸亚铁，极易溶于水，不会在金属表面生成爱护膜，因此CO2引起的腐蚀是匀称的，锅炉的金属表面是结构性减薄。 在锅炉给水中含各种碳酸化合物，其阴离子一般是CO32-与H CO3-，这些碳酸化合物在锅炉内受热分解出很多CO2，与蒸汽一同流向用汽、凝汽设备，在蒸汽凝聚时，CO2溶解到凝聚水中，降低了凝聚水的PH值与碱度，使其呈酸性，继之腐蚀回水管路系统： 2NaHCO3CO2+ H2O + Na2CO3 Na2CO3 + H2OCO2+2NaOH CO2
5、+ H2OH+ +HCO3- 当锅水中同时溶有O2与CO2，两种气体产生的两种腐蚀交叉影响，加速腐蚀，后果更严峻。 2.1.2 防止举措 （1）除掉锅炉给水中的CO2。锅炉给水中的CO2多来自锅炉补充水。工业锅炉多采纳软化系统、大型蒸汽锅炉多采纳氢钠系统处理补充水，除盐不被运用在工业锅炉的补充水处理中。氢-钠系统处理的补充水含CO2很少了，低于5mg/L。钠软化系统处理的补充水含CO2多，高于20 mg/L。这含CO2高的水经除氧器除氧后，CO2基本没有了。 （2）降低锅炉内碳酸盐类因受热分解的CO2。其主要方法是限制锅水的碱度，即降低NaHCO3的含量。GB1576-2001工业锅炉水质明确
6、规定了锅水的碱度：锅炉额定压力1.0MPa，锅水总碱度在6-26mmol/L；1.0Mpa锅炉额定压力1.6Mpa，锅水总碱度在无过热器时为6-24mmol/L，有过热器时14 mmol/L；1.6Mpa锅炉额定压力2.5Mpa，锅水总碱度在无过热器时为6-16mmol/L，有过热器时12 mmol/L。 大型工业蒸汽锅炉应采纳氢-钠系统限制锅水的碱度，且可削减锅炉排污率，节约资源。 上面两个举措实质是降低锅水的酸度，提高锅水的碱度，从而提高锅水的PH值以防垢防腐。 2.2锅水PH值偏高的缘由与危害 2.2.1 缘由与危害 原水的碱度以暂硬Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2与钠碱NaHCO
7、3的方式存在。钠离子交换软化水的过程中，暂硬碱度转变成了钠碱度，而且锅水的碱度以me/L计算与原水的一样，但以mg/L计算增加了些，缘由是钙的当量（20）与镁的当量（12）都小于钠的当量（23）。 若原水与软化水的碱度不太高，对锅炉防垢防腐极有利。但原水与软化水的碱度过高时，NaHCO3在受热与压力下，化学分解为Na2CO3，Na2CO3在锅水中有部分肯定会发生水解反应生成NaOH： NaHCO3Na2CO3 + H2O Na2CO3 + H2ONaOH + CO2 因蒸发浓缩，锅水的碱度、相对碱度上升，会产生汽水共腾、碱性腐蚀等严峻恶果，降低了蒸汽质量，也会导致锅炉平安事故发生。而Na2CO
8、3的水解程度取决于锅炉的温度，锅炉温度的凹凸又取决于锅炉的压力，因此，Na2CO3的水解程度取决于锅炉的压力。锅炉压力越大，Na2CO3的水解率越高，游离的NaOH越多，锅水的碱度与PH值也越大，锅水的汽泡越多，越易产生汽水共腾，碱性腐蚀产生概率增大。 通常，锅水的PH值在10-12，金属的表面会形成氧化爱护膜，锅炉不发生腐蚀。但随着Na2CO3，水解率的增加，PH13时，NaOH的浓度达到5%，即使温度只310，爱护膜也会遭破坏，被溶解成铁盐： Fe3O4 + 4NaOH2NaFeO2 + Na2FeO2 + 2 H2O 而且，爱护膜被溶解后，金属因干脆暴露在高温锅水中而与NaOH发生反应：
9、 Fe + 2NaOHNa2FeO2 + H2 Na2FeO2在高PH值的锅水中是可溶解的，所以在PH13的锅水中，碱性腐蚀会更严峻。 用磷酸盐处理高PH值的锅水时会发生磷酸盐短暂消逝的现象，消逝的变成磷酸氢盐附着在炉管壁上，另导致产生游离的NaOH，不仅影响受热面传热，而且增加锅水的碱度，从而增加锅水的PH值，引起锅炉的碱性腐蚀。用一般的Na3PO4处理过高PH值的锅水，锅水中会产生游离的NaOH，使碱性腐蚀接着： Na3PO4 + H2ONa2HPO4+ NaOH 2.2.2 防止举措 通常采纳锅炉排污法来降低锅水过高的碱度，从而达到降低锅水过高的PH值。 针对Na3PO4处理锅水中过高的
10、PH值的不足，可同时加适量的Na2HPO4，Na2HPO4能与游离的NaOH发生反应，以防止碱性腐蚀： Na2HPO4 + NaOHNa3PO4 + H2O 但要限制Na3PO4与Na2HPO4的用量，可通过限制钠离子与磷酸根离子的摩尔比值R（R=Na/PO4）确定，R在2.85-2.2范围内，锅水因之PH值低也不会产生碱性腐蚀，此时游离的NaOH几乎绝迹。 3 结语 锅水PH值的限制对锅炉的防垢防腐影响至关重要，而锅水的PH值与其碱度在正常状况下成正比关系，我们可通过限制锅水的碱度来达到限制锅水的PH值在10-12之间，以防止锅炉发生平安事故，提高锅炉的运行效益与运用寿命。 参考文献： 1 郑书忠，李冰，杨麟.浅谈工业锅炉水质标准中的PH值指标OL. 2 庞梅俊.影响锅炉炉水PH值的因素及对锅炉的危害J.内蒙古科技与经济，2022（5）. 3 中华人民共和国标准工业锅炉水质（GB15762001）S. 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页