工业锅炉水质标准及其控制
一、水质标准
为了防止锅炉发生结垢、腐蚀、恶化蒸汽品质等危害，使锅炉能长期安全经济运行，锅炉的给水和锅水都应达到国家标准的要求。目前工业锅炉执行的水质标准，即GB 1576—2001《工业锅炉水质》标准的主要内容如下：
1．范围
本标准规定了工业锅炉运行时的水质要求。
本标准适用于额定出口蒸汽压力小于等于2．5MPa，以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，也适用于以水为介质的固定式承压热水锅炉和常压热水锅炉。
2．水质标准
(1)蒸汽锅炉和汽水两用锅炉的给水一般应采用锅外化学水处理，水质应符合表5—1的规定。
表5—
1工业锅炉水质标准
注：①硬度mmol／L的基本单元为C(1/2Ca、1／2Mg)，下同。
②碱度mmol／L的基本单元为C(OH-、1／2CO32-、HCO3-)，下同。对蒸汽品质要求不高，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，碱度指标上限值可适当放宽。
③当锅炉额定蒸发量大于等于6t／h时应除氧，额定蒸发量小于6 t／h的锅炉如发现局部腐蚀时，给水应采取除氧措施，对于供汽轮机用汽的锅炉给水含氧量应小于等于0．05mg／L。
④如测定溶解固形物有困难时，可采用测定电导率或氯离子(Cl-)的方法来间接控制，但溶解固形物与电导率或氯离子(Cl-)的比值关系应根据试验确
2+2+
定。并应定期复试和修正此比值关系。
⑤全焊接结构锅炉相对碱度可不控制。
⑥仅限燃油燃气锅炉。
(2)额定蒸发量小于等于2t／h，且额定蒸汽压力小于等于1．0M_Pa的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉(如对汽、水品质无特殊要求)也可采用锅内加药处理。但必须对锅炉的结垢、腐蚀和水质加强监督，认真做好加药、排污和清洗工作，其水质应符合表5—2的规定。
表5—2
(3)承压热水锅炉给水应进行锅外水处理，对于额定功率小于等于4．2MW非管架式承压的热水锅炉和常压热水锅炉，可采用锅内加药处理，但必须对锅炉的结垢、腐蚀和水质加强监督，认真做好加药工作，其水质应符合表5—3的规定。
表5—3
注：①通过补加药剂使锅水pH值控制在10～12。
②额定功率大于等于4．2MW的承压热水锅炉给水应除氧，额定功率小于4．2MW的承压热水锅炉和常压热水锅炉给水应尽量除氧。
(4)直流(贯流)锅炉给水应采用锅外化学水处理，其水质按表5—1中额定蒸汽压力为大于1．6MPa、小于等于2．5Mpa的标准执行。
(5)余热锅炉及电热锅炉的水质指标应符合同类型、同参数锅炉的要求。
(6)水质检验方法应按《工业锅炉水质》标准的附录A执行。
二、水质指标及其监测意义
《工业锅炉水质》标准中各项水质指标及其监测意义如下：
(1)悬浮物
指经过滤后分离出来的不溶于水的固体混合物的含量。悬浮物含量越高，水就越混浊。对于小型工业锅炉，如采用澄清的自来水作水源，运行中可不监测悬浮物含量。
(2)总硬度
通常指水中钙、镁离子的总含量，是防止锅炉结垢的一项很重要的指标。对锅炉来说，水中的硬度越小越有利于防止结垢。
(3)总碱度
指水中能接受氢离子的一类物质的含量。由于碱度物质能与硬度物质反应，生成疏松的水渣，可随排污除去，从而防止锅炉结垢，所以工业锅炉的锅水必须保持一定的碱度。但锅水碱度太高，易影响蒸汽品质，有时还会引起碱性腐蚀，因此锅水碱度应维持在一定的范围内。
(4)pH值
即氢离子浓度的负对数，是表示溶液酸碱性的一项指标。pH值的范围为0～14，pH＝7时为中性，pH7时为碱性。通常要求锅炉水质达到一定的碱性，有利于防止腐蚀和防垢。
(5)溶解氧
指溶解在水中的氧气含量。水中的溶解氧易造成锅炉设备和给水管道的腐蚀，所以应尽量除去。
(6)溶解固形物、电导率和氯离子
溶解固形物也称为蒸发残渣，可近似地表示水中的总含盐量。锅水溶解固形物含量的变化可直接反映出锅水的浓缩程度，当其含量过高时，易造成蒸汽大量带水，恶化蒸汽品质，严重时还会发生汽水共腾，因此需通过合理的排污来控制其含量。由于溶解固形物的
测定较为繁杂且费时，一般锅炉运行中常用测定方法简便的电导率或氯离子来代替，但它们之间的比值关系需经测试确定，并定期校正。
(7)SO32-(亚硫酸根) 该项指标是为采用加亚硫酸钠来除氧的锅炉而设的，不加亚硫酸钠的锅水无亚硫酸根。
(8)PO43-(磷酸根) 磷酸根可消除残余硬度，防止结垢，并可在金属表面形成磷酸铁保护膜，减缓腐蚀，所以锅内常加入磷酸盐水处理剂。监测磷酸根可更好地控制磷酸盐的加入量。
(9)相对碱度
指锅水中游离氢氧化钠的量与溶解固形物的量之比值。是为防止锅炉胀接或铆接部位产生苛性脆化而定的一项指标。对于全焊接锅炉，一般不会发生苛性脆化，所以可不控制该项指标。
(10)含油量
天然水一般不含油，所以平时可不作监测，但当水源水受油污染时，应监测含油量，以确定是否可作锅炉给水。
(11)含铁量
指水中所含有的总铁离子含量。这是2001年水质标准修订时，针对燃油燃气锅炉的给水新增的控制指标。这主要是由于通常燃油燃气锅炉受热面的热负荷较高，如给水含铁量较高，易造成锅炉结生氧化铁垢，并会引起沉积物下的腐蚀。
三、锅炉水质日常控制及锅炉的排污
1．水质简化分析指标及其控制
工业锅炉水质标准的各项指标中有的只需定期监测即可，有的则需每班监测，即称为日常简化分析。一般简化分析的控制指标为：pH值、硬度、碱度和氯离子；对于用除氧器除氧的还需测给水的含氧量；对于额定工作压力大于1．0hPa的锅炉，还应监测锅水磷酸根含量。
一般日常运行中，水质不合格的原因及其解决方法大致有以下几种：
(1)给水硬度偏高
采用钠离子交换处理时，给水硬度超标常由离子交换剂失效、交换器操作不当或管路阀门泄漏等引起。运行中应及时再生并正确操作离子交换器，对交换器反洗阀和给水旁通阀应经常检查，发现泄漏及时更换。
(2)锅水pH值、碱度偏低
对于采用锅内加药水处理的锅炉，需适当增加防垢剂用量；对于采用锅外化学水处理的锅炉，除适量加入碱性药剂外，还应注意检查是否有硬水进入锅炉；另外，若锅炉排污量过大，也会导致锅水碱度偏低，应适当加以控制。
(3)锅水pH值、碱度过高
如果是由于给水的过剩碱度(即：碱度与硬度的差值)较高(>2mmol／L)所引起，则应采取适当的降碱处理；如果原水碱度并不高，则是由加碱太多或排污不够造成的，应减少或暂停加药，并加强锅炉排污。
(4)锅水氯离子含量过高
应加强锅炉排污；对于给水采用钠离子交换处理的，应注意离子交换器再生后正洗是否彻底，盐水阀是否有泄漏。
2．锅炉排污及控制
锅炉排污的目的是：降低锅水浓度，保证蒸汽品质良好；及时排除水渣，防止受热面结垢。锅炉排污应做到既能使锅水达到合格标准，又尽量减少热损失。
锅炉排污量的大小与给水水质和蒸发速率密切相关，水质好、蒸发速率低，排污量可少些；反之则需适当增加排污量及排污次数。锅炉排污量常以排污率来表示，一般工业锅炉的排污率宜控制在5％～10％。如果排污率超过10％，锅水仍达不到合格标准，就需改进给水的处理。
排污率就是排污水量占锅炉蒸发量的百分比。锅炉运行中常以监测锅水氯离子(也称氯根)的含量来指导锅炉的排污。其计算方法如下：
根据定义，排污率(P)计算公式为：
P
又根据水质分析结果，由物量平衡关系可得到：
排污水量100％蒸发量
(5—1)
S给P100％S锅S给
(5—2) 式中
P——锅炉排污率，％；
S给——给水中某物质(如氯根)含量，mg／L；
S锅——锅水中某物质(如氯根)含量，mg／L。
例：一台蒸发量为2 t／h的锅炉，每班实际运行6 h，测得给水氯根=25mg／L。若要求控制锅水氯根
解：由式(5—2)可得要控制排污率为：
P由式(5—1)可得每班需排污的水量(Q污)为：
S给25100％＝100％5.3％S锅S给50025
Q污=P×蒸发量=5．3％×2×6≈0．64(t)
即锅炉运行中每班需排污0．64t，锅水浓度才能达到合格。
