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(tǒng)加藥量對(duì)鍋爐給水及爐水pH值的影響，并給出具體計(jì)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(duì)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(jì)算

干熄焦鍋爐汽水系統(tǒng)日常生產(chǎn)時(shí)，需要加入氨水和磷酸三鈉來調(diào)節(jié)鍋爐給水及爐水的pH值、電導(dǎo)率等參數(shù)，使鍋爐汽水系統(tǒng)呈現(xiàn)弱堿性，用于防止鍋爐管道的腐蝕以及除去汽水系統(tǒng)內(nèi)所結(jié)的爐垢。

1.1 工藝參數(shù)及加藥數(shù)據(jù)

正常工況下鍋爐汽水系統(tǒng)的工藝參數(shù)見下表：

盡管給水管路上各點(diǎn)溫度不同，但是測(cè)量pH都是冷卻到25℃時(shí)進(jìn)行。

由此得汽包給水中的氨元素折算為液氨的質(zhì)量流量為：0.00442

1.3 氨水蒸汽壓的計(jì)算

氨的飽和蒸汽壓的計(jì)算應(yīng)用Riedel公式：

氨的液相摩爾分?jǐn)?shù)：

由此可求得下表：

1.4 除鹽水站加氨量的計(jì)算及氨的揮發(fā)

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(fā)

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(yīng)為：0.0268kg/h，而實(shí)際上除氧器后氨的液相質(zhì)量流量?jī)H為：0.00442kg/h，故氨水經(jīng)過汽包時(shí)全部揮發(fā)，并未在爐水中存留。

1.4.2 除氧器中氨的揮發(fā)

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(yīng)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(fā)出了部分氨。若除氧器沒有蒸發(fā)氨，則僅需（折算）液氨0.106kg/天；而除氧器蒸發(fā)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(fā)增加了氨水的加入量。而且因?yàn)榱鹘?jīng)汽包時(shí)，氨全部被蒸發(fā)，可以基本判定，鍋爐爐水的pH值與加氨量基本無關(guān)。鍋爐爐水的堿性（即pH值）完全由磷酸三鈉貢獻(xiàn)。

2 鍋爐爐水pH值的計(jì)算

100kPa，25℃時(shí)的平衡常數(shù)：

2.1 爐水pH值的計(jì)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(cè)量pH=9.5，則：

2.2 鍋爐爐水pH值的分析

2.2.1 爐垢對(duì)pH值的影響

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

向副反應(yīng)方向進(jìn)行，從而降低溶液的堿性（即pH值）

2.2.2 給水中陽離子對(duì)pH值的影響

盡管鍋爐給水經(jīng)過混床會(huì)置換大部分的陽離子，但仍然有少量陽離子比如、等會(huì)經(jīng)鍋爐給水進(jìn)入汽包，從而經(jīng)以下反應(yīng)消耗掉一部分：等反應(yīng)降低溶液的pH值

2.2.3 鍋爐補(bǔ)水cod對(duì)pH值的影響

鍋爐補(bǔ)水如果cod超標(biāo)，則表示一些還原性難解離的物質(zhì)，比如一些有機(jī)化合物進(jìn)入了鍋爐給水系統(tǒng)。這些有機(jī)物因?yàn)榉肿虞^小，且一般不會(huì)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(jī)物大都是弱酸性的（即官能團(tuán)一般含有羧酸基或者醇羥基、酚羥基等），會(huì)消耗掉爐水中一部分，從而降低溶液的pH值。