CO2既使金属铁发生酸腐蚀,又使其发生电化学腐蚀。因此,凝结水中的CO2具有较强的腐蚀性,特别是在有氧的存在下。
——给水系统腐蚀。
——有些除氧装置是靠海绵铁、铁屑、铁粒等铁质材料除氧,如果控制和管理不好很容易将铁离子带入锅炉。
——解吸除氧装置是靠反应器产生的CO2和N2与水剧烈混合,使水中溶解氧的分压变得极小,而除掉。但此时水中CO2的含量却较高,对给水系统、蒸汽系统、冷凝水系统都会腐蚀,使给水铁含量很高。
——水处理设备、再生系统、水箱等未做防腐处理,或者防腐层脱落,使补给水系统产生的铁腐蚀产物进入到给水;给水pH值较低,给水系统本身的腐蚀产物致使给水含铁。
(5)给水pH控制指标
为了减缓给水系统、锅炉蒸发系统腐蚀,有必要控制给水pH值在一定范围内,新标准将给水pH值控制范围进行了修订。
除盐水的pH值一般介于6.2~7.3之间,由于除盐水比较纯净,缓冲性较小,而在吸收了空气中的CO2之后很容易下降到6以下,给水系统很容易发生酸性腐蚀。腐蚀产物会进入锅炉会带来一系列结垢、腐蚀后果。JIS推荐以除盐水为补水、工作压力为1~3Mpa的锅炉的给水pH值范围为8.0~9.5,ASME推荐的该工作压力的合适pH为7.5~10。经过起草组充分论证,将除盐水作为补给水的给水pH定为8.0~9.5,除盐水水只需加入很少的碱性物质(1~2ppm)就可以将pH控制在合适的范围,并能有效防止给水系统发生酸性腐蚀。
软化水通常具有高pH的缓冲能力,并且原水经过软化处理,重碳酸盐硬度交换成重碳酸钠,补给水pH有所升高,控制给水pH在7.0~9.0是容易实现的。若回水利用导致给水pH降低时,只需加入很少的碱性物质就可以将pH控制在合格的范围,
(6)增加了给水电导率指标
由于水源水质日趋劣化,溶解固形物呈逐年上升之势,导致锅炉排污率增加,热效率下降,能耗上升。为了适应节能降耗的要求,有必要对给水电导率提出规定。提出给水电导率控制指标的原则是采用软化水作为补给水的锅炉排污率≤10%,采用除盐水水作为补给水的锅炉排污率≤2%,根据电导率和溶解固形物之间的关系,以及不同压力等级的锅炉对溶解固形物控制要求,计算得出给水电导率限制指标。
因为给水均为弱碱性,其“固导比”在0.5~0.7之间,取“固导比”系数0.6来计算制定给水电导率指标。
表2 以软化水作为补给水的锅炉给水电导率控制值的计算结果
额定压力,MPa 指标 |
P≤1.0 |
1.0 < P≤1.6 |
1.6< P≤2.5 |
2.5< P<3.8 |
排污率,% |
10 |
10 |
10 |
10 |
锅水溶解固形物,mg/L |
≤4.0×103 |
≤3.5×103 |
≤3.0×103 |
≤2.5×103 |
给水溶解固形物,mg/L |
≤3.6×102 |
≤3.2×102 |
≤2.7×102 |
≤2.3×102 |
给水电导率,μS/cm |
≤6.0×102 |
≤5.5×102 |
≤5.0×102 |
≤3.5×102 |
表3 以除盐水作为补给水的锅炉给水电导率控制值的计算结果
额定压力,MPa 指标 |
P≤1.0 |
1.0 < P≤1.6 |
1.6< P≤2.5 |
2.5< P<3.8 |
排污率,% |
2 |
2 |
2 |
2 |
锅水溶解固形物,mg/L |
≤4.0×103 |
≤3.5×103 |
≤3.0×103 |
≤2.5×103 |
给水溶解固形物,mg/L |
≤78 |
≤69 |
≤59 |
≤49 |
给水电导率,μS/cm |
≤1.3×102 |
≤1.1×102 |
≤1.0×102 |
≤82 |
当水源水质较差,电导率已超出了规定上限时,通常有两种方式降低给水电导率:
——采用软化处理时,增加生产返回水回收率。给水电导率≈(1-回收率)×原水电导率,从此式不难看出,生产返回水回收率每增加10%,给水电导率可比原水电导率降低10%,也就是说回收率越高,给水质量越好。生产返回水尽量回收不但对防止锅炉结垢、防止蒸汽带水大有益处,而且也符合国家节能降耗政策。
——采用除盐处理方式。离子交换除盐可将原水中的溶解固形物去除99%以上,反渗透水处理设备可除去96%以上的溶解固形物。
(7)修改了锅水碱度指标上限值的放宽条件
原标准在表1注2)中规定了“对蒸汽质量要求不高,且不带过热器的锅炉,使用单位在报当地锅炉压力容器安全监察机构同意后,锅水碱度上限值可适当放宽”。放宽锅水碱度上限值,可减少排污,提高锅炉热效率,节约能源,有着很好的现实意义。但原标准碱度放宽的条件是“报当地锅炉压力容器安全监察机构同意”。这样的规定可操作性不强,一方面使用单位在报当地锅炉压力容器安全监察机构审批的手续较为复杂;另一方面没有规定在什么条件下可同意放宽锅水碱度上限指标,上限指标放宽到多少为宜,因此,会对执行标准带来不便,甚至造成混乱。
锅水控制碱度的目的是将进入锅内的残余硬度生成水渣,防止结垢;另外又要防止碱度过高发生碱性腐蚀和汽水共腾。因此,放宽锅水碱度上限指标所规定的条件有两个:一是锅水碱度上限值放宽后,与锅炉工作压力下对应的pH值不得大于12.0,以防止pH值过高造成碱性腐蚀;二是碱度上限值放宽后,锅水不会发生汽水共腾。在同时满足这两个条件的前提下,才可以适当放宽锅水碱度的上限。
在锅内没有添加NaOH的情况下,由于给水中的重碳酸盐在锅内受温度和压力的影响,发生分解和水解反应:
分解:2NaHCO3 Na2CO3 + CO2↑+H2O
水解:Na2CO3+ H2O 2NaOH+ CO2↑
分解和水解成[OH-]碱度和[CO32-]碱度,重碳酸盐水解为[OH-]的程度取决于锅炉的压力,压力越高分解成OH-的比例越高,反之,分解成 CO32-的比例越高。不同压力下锅水中OH-碱度占锅水总碱度JDZ的质量分数见表4。因此,锅水的pH值和总碱度(JDZ)在不同压力下有一对应关系,通过计算,可求得不同压力下,总碱度JDZ上限值对应的pH值,也可以求得不同压力下锅水pH值等于12时高允许的碱度。