如何改善给水水质以防止锅炉腐蚀
锅炉故障是供热和发电厂的主要问题，而与锅炉水质相关的腐蚀被认为是主要原因。发电厂锅炉管故障的总成本估计约为每年 50 亿美元（请注意，这个数字是 2009 年的，因此可能要高得多。）为了确保锅炉的长期安全运行，水的质量需要持续保持在锅炉的公差要求内。
锅炉给水杂质
水源含有杂质，在某些水平上，这些杂质可能非常有害。在高温下，即使给水中的微量某些物质也会在短时间内对设备和管道造成严重损坏。有问题的溶解固体或悬浮固体、氧气、二氧化碳和有机物会导致结垢、结垢和腐蚀。例如：
- 铁会沉积在锅炉内部部件和管道上，损坏下游设备并影响某些制造过程的质量。
- 铜会导致沉积物沉积在高压涡轮机中，从而降低其效率并需要昂贵的清洁或设备更换。
- 二氧化硅会导致极难结垢，尤其是在高压锅炉中。
- 根据锅炉给水的化学性质，钙会以多种形式导致结垢。
- 镁会粘附在锅炉和涂层管的内部，吸引更多的固体并导致结垢，尤其是与磷酸盐结合时。
- 铝会以水垢的形式沉积在锅炉内部，并会与二氧化硅发生反应，进一步增加结垢的可能性。
- 硬度会导致锅炉部件和管道上出现沉积物和水垢。
- 溶解的气体（例如氧气和二氧化碳）会对锅炉管道和部件造成严重腐蚀。
最常见的腐蚀类型是由溶解氧引起的点蚀。其特点是穿透管壁并导致最终失效的小而深的孔。影响严重程度的因素包括溶解氧浓度、pH 值和温度。 （相关阅读：如何有效识别、预防和处理点蚀。）
为了防止腐蚀，锅炉水需要呈碱性而不是酸性。不适当的酸性和微碱性的水会溶解金属和金属表面的保护膜。
如果 pH 值低于 8.5，就会发生酸性攻击。在这种情况下，材料容易受到蚀刻引起的表面变薄的影响。在此类攻击中，任何受压区域都将是最脆弱的。
如果 pH 值高于 12.9，就会发生碱腐蚀，并且经常在涉及磷酸盐处理的锅炉的高温下遇到。高传热区域的沉积物会从基材上剥离磁铁矿薄膜。
泡沫残留
泡沫残留是由正常的锅炉杂质浓度过高、化学品过度处理或有机物（油脂或油）意外引入锅炉给水或冷凝水回流造成的。锅炉内的泡沫很容易被挤出锅炉蒸汽出口，并可能造成重大损坏。蒸汽管道中的水锤、蒸汽管道的腐蚀和锅炉低水事件就是例子。
图 1. 描述锅炉运行的视频。
锅炉给水处理系统
锅炉给水处理系统由几种单独的技术组成，这些技术可以解决给水的条件以满足特定锅炉的要求。处理系统由去除杂质所必需的组件组成，这些杂质无论来源如何都始终存在。基本的锅炉给水处理系统通常包括某种类型的混凝、过滤、离子交换、脱碱、脱气和反渗透等膜工艺。这些组件将在以下部分中进行描述。 （相关阅读：如何避免锅炉水管中的螯合剂腐蚀。）
混凝和化学沉淀
在将所有大物体从原始水源中去除后，将各种化学品添加到反应罐中以去除大块悬浮物和其他各种污染物。这个过程从各种混合反应器开始，这些反应器通常是一个或两个反应器，它们添加特定的化学物质，通过凝聚将它们结合成较重的颗粒，从而去除水中的所有细颗粒，最终沉淀和沉淀出来。
过滤和超滤
下一步通常是通过过滤使水流过，以去除任何悬浮颗粒，例如沉淀物、浊度和某些类型的有机物。在过程的早期进行此操作通常很有用，因为去除上游的悬浮固体有助于保护膜和离子交换树脂在预处理过程后期免受污染。
离子交换软化
软化树脂可用于解决含有碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物或硝酸盐的高硬度问题。该过程使用强酸阳离子交换过程，树脂带有钠离子。硬水通过软化器，钙和镁与钠离子交换位置。钠离子保持松散，很容易被钙和镁离子取代。在这个过程中，“游离”钠离子被释放到水中。
去碱化
脱碱可以降低碱度或 pH 值，这是一种会导致起泡、腐蚀和脆化的杂质。氯化钠脱碱采用强阴离子交换树脂代替碳酸氢根、硫酸根和硝酸根代替氯离子。
反渗透和纳滤
反渗透 (RO) 和纳滤 (NF) 迫使加压水通过半透膜，捕获细菌、盐、有机物、二氧化硅和硬度等污染物，同时允许浓缩的纯净水通过。这些过滤装置主要用于需要将悬浮和溶解固体浓度保持在极低水平的高压锅炉。
脱气或脱气
返回的冷凝水将与处理后的补充水混合并进入脱气或脱气过程。任何微量氧气和二氧化碳都可能对锅炉设备和管道产生极大的腐蚀性。因此，将这些气体去除到可接受的水平对于最大限度地延长锅炉系统的使用寿命和安全性至关重要。有多种类型的脱气装置有多种配置，但用于脱气或除氧剂的托盘式或喷雾式脱气器是最常见的类型。
高压和低压锅炉
给水的质量要求取决于压力和流量。在特定压力下，污染物含量达到最大值，随着压力的增加，对产生更高质量水的彻底水处理变得更加关键。
低压锅炉（600 PSI 及以下）和总溶解固体 (TDS) 含量较低的水通常只需要简单的过滤和水软化。由于水的化学性质可能决定，或随着压力的增加，可能需要脱碱器。
高压锅炉（600 PSI 或更高）通常需要某种类型的脱盐、离子交换或树脂夹层或混合床抛光装置。反渗透与抛光技术结合使用是一种非常流行的技术，适用于需要极高纯度的水。
给水测试和质量控制
防止和最大限度地减少锅炉中的腐蚀过程在火电行业中非常重要。给水质量应保持在与设计标准相对应的水平，然后注意测量参数的任何波动。敏感的在线和离线分析仪器可用于测量对锅炉安全和性能至关重要的关键诊断参数。
了解给水源质量与特定锅炉所需水质的关系至关重要，因为水处理不当会导致锅炉和下游设备结垢、腐蚀和结垢。
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