一、工業(yè)鍋爐排污

在工業(yè)鍋爐中，鍋水絕大多數(shù)都是自然循環(huán)運行。目前很少使用純水，進(jìn)入鍋爐的水都帶有一定的雜質(zhì)。經(jīng)過長期運行，其鍋水雜質(zhì)濃度不斷增加，需要定期進(jìn)行排污，降低濃度。如果不進(jìn)行處理，將對鍋爐造成一定危害。所以說鍋爐排污也是一種特殊形式的鍋內(nèi)水處理方式。

在蒸汽鍋爐中，進(jìn)入鍋爐的水及鍋內(nèi)所加藥劑，受熱后不斷蒸發(fā)濃縮，鍋水中的雜質(zhì)濃度將逐漸增加，尤其是鈣、鎂鹽類雜質(zhì)達(dá)到飽和和過飽和濃度時，會出現(xiàn)沉淀，形成水垢或水渣。如果是溶解的鹽類，將使鍋爐水表面張力減小，引起泡沫或汽水共騰。所以蒸汽鍋爐通過排污，將一部分高濃度的鍋水和沉淀到底部的水渣排出爐外，并同時補充新的給水，改善鍋水品質(zhì)。

在熱水鍋爐運行中，不像蒸汽鍋爐進(jìn)行濃縮蒸發(fā)，使鍋水濃度增加很快，但如果不進(jìn)行監(jiān)督，將會造成鍋水或循環(huán)水出現(xiàn)濃度提高或加入的藥劑流失等現(xiàn)象。所以熱水鍋爐也要根據(jù)水質(zhì)情況，不定期地進(jìn)行排污，排出沉渣。

二、工業(yè)鍋爐防腐

1. 均勻腐蝕和局部腐蝕

均勻腐蝕是在整個金屬表面受到速度近于相等的腐蝕；局部腐蝕只在金屬表面?zhèn)€別部位產(chǎn)生腐蝕，像潰瘍狀腐蝕、孔腐蝕、晶間腐蝕和穿晶腐蝕等。這種腐蝕不易查出，但危害極大。

2.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕

按照金屬腐蝕的機理又可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。金屬腐蝕發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種新的物質(zhì)，如沒有電流產(chǎn)生叫做化學(xué)腐蝕，如果伴隨有電流產(chǎn)生稱為電化學(xué)腐蝕。金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕都是電化學(xué)腐蝕，鍋爐的給水和鍋水都屬于電解質(zhì)溶液，因此鍋爐腐蝕多是電化學(xué)腐蝕。

鍋爐給水、鍋水中含有許多鹽堿物質(zhì)，其本身就是電解質(zhì)溶液，金屬和電解質(zhì)之間就會形成無數(shù)微電池。鐵是陽極放出電子，從而使鐵不斷被腐蝕。另外由于鋼材在軋制或加工過程中，都可能引起表面變形而形成內(nèi)應(yīng)力，從而產(chǎn)生電位差，變形大或內(nèi)應(yīng)力大的地方就會成為陽極，并受到腐蝕。鋼鐵是由多種元素并夾帶少量雜質(zhì)組成的合金，由于金屬組織結(jié)構(gòu)的不同而引起電位差，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。再有金屬表面都有一層氧化薄膜。薄膜各部分厚薄不均、粗糙不同，都會產(chǎn)生電位差，造成表面越不光滑越容易腐蝕。

3.防止腐蝕的幾種方法

鍋爐在運行和停用時會發(fā)生氧腐蝕，因為水和空氣中都有氧存在，熱水鍋爐由于循環(huán)水量大，溶解氧帶入鍋內(nèi)的機會多，因此產(chǎn)生的腐蝕要比蒸汽鍋爐嚴(yán)重得多。所以國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對蒸發(fā)量大于等于10t/h的蒸汽鍋爐和大于7.0MW的承壓熱水鍋爐應(yīng)進(jìn)行除氧，小于7.0MW的承壓熱水鍋爐如果發(fā)現(xiàn)局部氧腐蝕也應(yīng)除氧。目前使用的除氧方法很多，最簡單的方法是使用藥劑，將溶解氧與藥品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將氧除掉。但消耗藥劑成本較高，只適用于補給水量較小的鍋爐。比較可靠的方法是安裝除氧設(shè)備，將溶解氧利用物理或化學(xué)方法除掉，常用的方法有熱力除氧、鋼屑除氧、解析除氧、真空除氧、海綿鐵除氧等。

三、工業(yè)鍋爐給水除氧

1. 化學(xué)除氧

水中溶解氧是加速電化學(xué)腐蝕的重要原因。氧氣能吸收陰極的電子，形成氫氧根離子（OH-），從而使腐蝕加劇。

化學(xué)除氧，就是向鍋水中投加一定量的化學(xué)藥劑，使之與水中的溶解氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到除氧目的。如加入亞硫酸鈉（Na2SO3）、聯(lián)氨（N2H4）等。亞硫酸鈉是一種較強的還原劑，使用時最好在密閉容器中投入，避免與空氣接觸，以防止氧化。由于亞硫酸鈉價格便宜，貨源充足，反應(yīng)生成物無毒無害，所以在小型工業(yè)鍋爐和熱水鍋爐中應(yīng)用較多。另外可加入聯(lián)氨，它比亞硫酸鈉反應(yīng)快，并且不會在水中增加含鹽量。但聯(lián)氨有毒并且在空氣中遇火會爆燃，要求水溫最好在150℃以上，因此在中小鍋爐中很少采用，一般用于電站鍋爐。亞硫酸鈉的加入量可根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式計算，可配成2％～10％的溶液，用活塞泵或壓差式加藥罐投入給水或補給水中。運行時按水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)測定進(jìn)行監(jiān)督。

2.鋼屑除氧

鋼屑除氧是使鍋爐給水通過裝有鋼屑的過濾器，水中溶解氧與鋼屑發(fā)生氧化，得以去除。一般水溫越高，反應(yīng)速度越快。鋼屑表面應(yīng)清潔無油漬、污垢，裝填緊密而不影響水流通過，阻力太大將會造成壓力損失。鋼屑除氧設(shè)備簡單，維修容易，運行費用低。但除氧效果與水溫和水中雜質(zhì)有很大關(guān)系。另外運行失效時，沖洗麻煩，更換鋼屑時，勞動強度較大，尤其是鋼屑銹成一團時難于取出，限制了推廣應(yīng)用。

3.解吸除氧

解吸除氧是利用氧氣在水中的溶解度與水面上氣體的分壓力成正比，而氣體中氧的分壓力又與氣體中氧的濃度成正比的原理。當(dāng)含氧的水與無氧的氣體強烈混合時，溶于水中的氧便會擴散到無氧的氣體中，達(dá)到除氧的目的。這種方法叫做解吸除氧。

解吸除氧裝置是將水噴成霧狀或小顆粒，與經(jīng)過加熱的木炭相遇，將水中氧氣帶走。除氧后的水進(jìn)入封閉水箱，再送入鍋爐。過去木炭加熱是利用鍋爐本身，現(xiàn)在有的是用電加熱獨成一體。這種方法裝置簡單，運行費用低、水溫低，但水中的溶解CO2不僅沒排出還會增加，目前采用得不多。

4.熱力除氧

從亨利定律可知，在一定壓力下，將水加熱到相應(yīng)壓力下的飽和溫度，水中溶解的氧氣就會從水中逸出。這就是熱力除氧的原理。

熱力除氧的裝置一般由脫氣塔（除氧頭）和貯水罐兩部分組成。脫氣塔的作用，是將水分解成細(xì)水流或水滴，以增加水和蒸汽接觸面積，縮短加熱時間，使水迅速達(dá)到飽和溫度，促使氧氣及時析出。貯水罐的作用是貯存鍋爐30～90min的用水量和未擴散的溶解氧繼續(xù)析出，達(dá)到深度除氧的目的。除氣塔較早使用淋水盤式，后來為了提高除氧效率，又出現(xiàn)了噴霧填料式和旋膜式除氧器，提高了除氧效果，且運行穩(wěn)定，缺點是給水溫度高，影響鍋爐效率，安裝位置高等，占用一定空間，在大中型工業(yè)鍋爐普遍采用。

5.真空除氧

真空除氧與熱力除氧的原理相似，也是利用降低水面上的氣體分壓力，使其達(dá)到飽和溫度下沸騰進(jìn)行除氧。

由于真空除氧需要有一定的真空度，一般抽真空用水力噴射器、蒸汽噴射器或真空泵實現(xiàn)。為了保證鍋爐給水泵前有一定的正壓頭，必須將給水箱放到高位（一般10m以上），才能保證給水泵正常運行，否則容易漏入空氣，增加溶解氧。真空除氧是在較低溫度下運行的，并且自耗蒸汽量少，所以在低壓鍋爐和熱水鍋爐中應(yīng)用較為廣泛。

6.海綿鐵除氧

海綿鐵除氧器屬于化學(xué)除氧，它采用活性海綿鐵（直接還原鐵）來去除水中的溶解氧。海綿鐵主要成分是鐵，具有疏松多孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，比表面積是普通鐵屑的5萬～10萬倍，促使水中的氧與鐵迅速發(fā)生氧化反應(yīng)，使溶解氧穩(wěn)定在0.05mg/L以下。上述反應(yīng)產(chǎn)物Fe（OH）2、Fe（OH）3為不易溶于水的絮狀沉淀，可用一定強度的反洗水流沖洗干凈（大約5min）。海綿鐵的消耗量很少，一般3～6個月補充一次。除氧后水中增加了少量鐵離子，一般為0.2～0.5mg/L，對于熱水鍋爐來說仍符合國家規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但對蒸汽鍋爐或給水Fe2+有嚴(yán)格要求的給水除氧來說，可以加裝除鐵裝置，除掉水中的Fe2+。為提高除氧效果，應(yīng)先軟化再除氧。使用一段時間后，可進(jìn)行反洗。常溫過濾除氧器是近年來出現(xiàn)的一種新型除氧裝置。溶有氧氣的水進(jìn)入除氧器，穿過海綿鐵濾料層便可使水中氧氣與鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，保證出水溶解氧含量在0.05mg/L以下，效果很好。

（1）主要特點

①可在常溫下實現(xiàn)除氧，進(jìn)水無需加熱，除氧效果好；

②除氧效果穩(wěn)定可靠，出水中溶解氧含量穩(wěn)定≤0.05mg/L，符合工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；

③安裝無特殊要求，可低位布置，工藝簡單，克服了熱力、真空除氧必須高位安裝的不便；④流程合理，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于操作維護。

（2）注意事項

①除氧器首次使用和添加海綿鐵后，應(yīng)先將海綿鐵徹底反洗，排出清水，再經(jīng)正洗到水質(zhì)合格后，才能投入使用；

②設(shè)備使用一段時間后，當(dāng)濾層低于800mm時，應(yīng)及時補充濾料到規(guī)定高度；

③除氧器暫停使用時，應(yīng)沖洗干凈并充滿水，以確保內(nèi)部在密封隔氧狀態(tài)下備用；

④進(jìn)水溫度應(yīng)高于50℃工作溫度；

⑤經(jīng)除氧的水應(yīng)與空氣隔絕，除氧水箱應(yīng)采取密閉隔氧措施；

⑥安裝管路時應(yīng)設(shè)旁通，以保證設(shè)備檢修時正常供水；

⑦當(dāng)除氧器進(jìn)出口壓差超過0.06MPa時，應(yīng)進(jìn)行反洗。

四、工業(yè)鍋爐停爐保護與保養(yǎng)

腐蝕是鍋爐安全經(jīng)濟運行的一大隱患，其危害性已被廣泛認(rèn)同，從而增強了人們的防腐意識，促進(jìn)了鍋爐運行時防腐措施的落實，并取得了一定成效。但應(yīng)強調(diào)的是，腐蝕不單單發(fā)生在鍋爐運行中，停用不保養(yǎng)所造成的鍋爐腐蝕比其運行中的腐蝕更嚴(yán)重。因此，必須引起高度重視，并采取恰當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)措施。

1. 鍋爐停用腐蝕的危害

鍋爐停用期間如不保養(yǎng)或保養(yǎng)方法不當(dāng)，由于空氣的大量進(jìn)入和金屬表面潮濕等原因，將造成鍋爐及汽水系統(tǒng)的嚴(yán)重腐蝕，其后果與危害相當(dāng)嚴(yán)重。

（1）腐蝕面廣，腐蝕產(chǎn)物量大　停爐后由于空氣的大量進(jìn)入，凡是與空氣能接觸到的部位均產(chǎn)生吸氧腐蝕，其腐蝕面比鍋爐運行時要大得多。此種腐蝕形態(tài)多以潰瘍型和斑點型腐蝕為主，所產(chǎn)生的Fe2O3和Fe（OH）3鐵銹量很大，從而使金屬機械性能降低，強度受到影響。

（2）加劇鍋爐運行腐蝕，造成腐蝕惡性循環(huán)　鍋爐停用腐蝕所生成的高價鐵Fe2O3和Fe（OH）3成為鍋爐運行時氧的代用品，是腐蝕電池的陰極極化劑，即在陰極產(chǎn)生Fe（OH）3+e-→Fe（OH）2+OH-和Fe2O3+2e-+H2O→2FeO+2OH-反應(yīng)，使高價鐵還原成低價鐵，陽極的鐵被腐蝕，即Fe→Fe2++2e-。同時高價氧化鐵在還原成磁性氧化鐵時還要放出氧氣，即6Fe2O3→4Fe3O4+O2↑，又增加了水中的含氧量，在鍋爐運行時又會促進(jìn)鐵的腐蝕加重。當(dāng)鍋爐再次停用時，已還原的低價鐵又重新被氧化成高價鐵，并在鐵銹下產(chǎn)生強烈的氧濃差腐蝕，從而又促使鐵銹下的鐵進(jìn)一步被腐蝕，又產(chǎn)生大量新的氧化鐵。鍋爐再次運行時，上述氧化鐵又會參與新的陰極反應(yīng)，產(chǎn)生更嚴(yán)重的腐蝕。隨著鍋爐交替運行和停用，腐蝕過程發(fā)生惡性循環(huán)，從而使金屬管壁不斷減薄，甚至出現(xiàn)穿孔事故。這種惡性循環(huán)腐蝕并不因鍋爐運行時除氧措施的加強而停止，給鍋爐的安全和經(jīng)濟運行帶來很大隱患。

2.鍋爐停用保養(yǎng)要點

鍋爐停用腐蝕的主要原因是空氣的大量進(jìn)入和金屬表面潮濕，有針對性采取相應(yīng)措施便可防止發(fā)生腐蝕。

①要防止空氣進(jìn)入停用鍋爐內(nèi)部；

②要保持停用鍋爐金屬表面清潔干燥；

③使金屬表面浸泡在含有除氧劑、鈍化劑或緩蝕劑等藥劑溶液中。

3.鍋爐停用保養(yǎng)方法

（1）干法保護　這種方法是在鍋爐停用時將水放凈并保持金屬表面干燥，或充填某種氣體以防空氣侵入，達(dá)到停用保養(yǎng)目的。

①熱爐放水法　此法適用于運行轉(zhuǎn)入檢修的鍋爐，即利用鍋爐停用時的熱量，將放水后的鍋爐烘干。

②充氨氣法　向鍋內(nèi)充入氨氣，全部排出內(nèi)部空氣，減少金屬表面濕潤膜中的含氧量，同時氨溶解在濕潤膜中，使膜呈堿性，因而金屬得到保護。此法保養(yǎng)效果好，適用于長期保養(yǎng)。但保養(yǎng)條件要求嚴(yán)格，操作工藝復(fù)雜，限制了使用。

③干燥劑法　利用干燥劑的吸潮特性，使鍋內(nèi)金屬表面充分干燥，達(dá)到防腐目的。

（2）濕法保護　在停爐時不將鍋水放掉，而是將鍋爐充滿水以防空氣進(jìn)入鍋內(nèi)?；蛘咴诔錆M水的鍋爐內(nèi)加除氧劑、鈍化劑或緩蝕劑等藥劑，從而達(dá)到防腐目的。

①保持給水壓力法（短期保養(yǎng)）　在鍋爐停用時用除氧水充滿鍋爐并關(guān)閉全部閥門，用給水泵控制鍋內(nèi)壓力（壓力>0.3MPa），每天檢測鍋水含氧量，當(dāng)含氧量超標(biāo)時，應(yīng)更換鍋水。也可將亞硫酸鈉隨給水送水鍋內(nèi)，并維持過剩量為5～10mg/L，以提高防腐效果。

②保持蒸汽壓力法（短期保養(yǎng)）　如某臺鍋爐停用后，可采取間斷生火的辦法，保持鍋爐蒸汽壓力，以防空氣侵入，蒸汽壓力應(yīng)大于0.2MPa。如若還有鍋爐在正常運行，可將停用鍋爐臨時改為蒸汽蓄熱器使用，一舉兩得。

③堿液法（較長期保養(yǎng)）　將鍋內(nèi)充滿一定濃度的堿液，并保持pH值在10以上，促使金屬表面鈍化，避免陽極極化，達(dá)到防腐的目的。

④聯(lián)氨法（長期保養(yǎng)）　在鍋內(nèi)充滿聯(lián)氨（H2N2）和氨（NH3）的混合液。其防腐原理是利用聯(lián)氨具有的強還原性去除水中氧，即N2H4+O2→N2+2H2O，使陰極極化。同時又利用氨在水溶液中呈堿性，提高pH值，使金屬表面鈍化，造成陽極極化，以達(dá)到防腐目的。因聯(lián)氨具有毒性，使用受到一定限制。

⑤有機緩蝕阻垢法　有機緩蝕阻垢劑是由天津市鍋爐應(yīng)用技術(shù)協(xié)會研制開發(fā)的，集防腐、阻垢、除垢等多種功能的水處理藥劑。其主要成分由聚磷酸鹽、有機磷酸鹽、BTA銅緩蝕劑以及無機堿組成。藥劑為棕紅色液體藥劑，pH≥13。其防腐機理為藥劑溶于水后，能水解出帶負(fù)電的聚磷酸根陰離子和帶正電的陽離子，聚磷酸根陰離子在金屬腐蝕電池陽極區(qū)與失去電子的Fe2+相結(jié)合，生成極難溶于水的聚磷酸鐵，并覆蓋在陽極區(qū)的金屬表面形成陽極極化。被水解的藥劑陽離子在金屬的陰極區(qū)奪取電子，變成與金屬親和力很強的原子并被吸附在陰極區(qū)的金屬表面，形成陰極極化。由于上述因素，金屬腐蝕被扼制，起到了防腐作用。

⑥氣相緩蝕劑法（TH-901）　氣相緩蝕劑是近年來應(yīng)用于鍋爐防腐的新型藥劑，主要有無機的銨鹽類和有機的銨類，如碳酸銨、碳酸氫銨、尿素、碳酸環(huán)己銨等。這類藥劑揮發(fā)性強，并凝結(jié)在金屬表層，從而能充分發(fā)揮防腐作用。其防腐機理就是無機銨鹽水解成氮氣，對金屬起緩蝕作用，有機銨離解物與金屬以配位鍵相結(jié)合，吸附在金屬表層形成陽極極化，從而降低了金屬的反應(yīng)能力。

4.鍋爐停用保護方法的選擇

（1）按停用時間選擇

①1周以內(nèi)選擇保持蒸汽壓力法和熱爐放水法；

②1周至1個月選擇保持給水壓力法和充氮氣法；

③1～3個月選擇堿液法和保持給水壓力投加亞硫酸鈉法；

④3個月以上選擇干燥劑法、有機緩蝕阻垢劑法、氣相緩蝕劑法（TH-901）、涂層法等。

（2）根據(jù)保養(yǎng)對象選擇

①蒸汽鍋爐長期保養(yǎng)可選擇干燥劑法、氣相緩蝕劑法（TH-901）、堿液法、有機緩蝕阻垢法、涂層法。

②熱水鍋爐及水循環(huán)系統(tǒng)保養(yǎng)可選擇堿液法和有機緩蝕劑法，熱水鍋爐不宜采用干燥劑法。

（3）按停用保養(yǎng)方法選擇

①鍋爐停用后應(yīng)立即保養(yǎng)的原則　在條件允許的前提下，鍋爐停用后應(yīng)立即保養(yǎng)，其優(yōu)點為：

a.節(jié)約資源。可利用系統(tǒng)內(nèi)的水資源和完善的運行設(shè)施，節(jié)約人力、物力。

b.保養(yǎng)措施要落在實處。良好的水質(zhì)及完善的運行系統(tǒng)能使保養(yǎng)措施落在實處，達(dá)到用藥量小、藥劑均勻、覆蓋面廣、不留死角、便于監(jiān)測調(diào)整的目的。

c.保養(yǎng)效果有保證。不放水杜絕了空氣的進(jìn)入，及時加入藥劑提高了金屬的防腐能力。

②鍋爐與水循環(huán)系統(tǒng)分離的原則　鍋爐停運后應(yīng)盡快關(guān)閉鍋爐進(jìn)、出口閥門，使鍋爐與循環(huán)系統(tǒng)分離，其作用是：

a.便于各自的檢修；

b.檢修后的保養(yǎng)范圍縮??；

c.便于改變保養(yǎng)方式。

③擇機維修、防止腐蝕的原則　春秋兩季對鍋爐設(shè)施進(jìn)行維護、檢修可有效減少金屬的腐蝕，但時間應(yīng)盡量縮短，維修后應(yīng)立即保護。切忌伏天維修鍋爐，防止潮氣對鍋爐的腐蝕。

④嚴(yán)格檢查和落實保養(yǎng)措施的原則　按規(guī)定的時限，嚴(yán)格定期監(jiān)督檢查系統(tǒng)內(nèi)藥劑濃度狀態(tài)以及系統(tǒng)的嚴(yán)密性，對發(fā)現(xiàn)的問題及時解決。

⑤運行前鍋內(nèi)及系統(tǒng)雜質(zhì)徹底清理的原則　鍋爐在運行前應(yīng)徹底清除鍋內(nèi)及系統(tǒng)內(nèi)的殘留藥劑、反應(yīng)物、水垢、水渣，在運行后，應(yīng)加大排污量，保證使用水清潔無污物。