崔涛 张爽 季海龙
大庆油田电能公司热电一公司运行部
摘 要：□锅炉给水系统金属腐蚀不仅会造成给水管道及相关设备的损坏，而且由于腐蚀产物随给水进入锅内，导致在锅炉蒸发面上发生金属腐蚀产物沉积，严重时造成锅炉管的损坏。为了防止锅炉给水系统金属腐蚀，就要严格控制给水PH值，但是在给水加氨母管制系统中，很难平衡4台机组的加氨量，所以，在锅炉给水PH值调节中，二次加氨显得尤为重要。
关键词：二次加氨；给水PH值调节；电位（φ）-PH 图；腐蚀；必要性；
1 锅炉给水PH值调节的原因和理论依据
1.1 给水PH值调节的原因
火力发电厂锅炉给水系统即给水和给水的组成部分。主要是指凝汽器出口至省煤器入口的水系统，包括凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵和高压加热器以及相连的管道。
在给水系统中流动的水，是由汽机凝结水、化学补给水、各种疏水和生产返回水等组成的，水质较纯，通常不会因为盐类析出而在管壁上结垢，可能发生的水质问题是金属的电化学腐蚀。这类腐蚀不仅会造成给水管道及相关设备的损坏，而且由于腐蚀产物随给水进入锅内，导致在锅炉蒸发面上发生金属腐蚀产物沉积，严重时造成锅炉管的损坏。由此可见，给水污染及给水系统金属的腐蚀，对于锅炉机组的安全运行具有重要影响。那么，为了防止锅炉给水系统金属腐蚀，就要严格控制给水PH值。
1.2 Fe-H2O系电位（φ）-PH 图在腐蚀研究中的理论判据
在关于电位（φ）-PH 图的构成方法及其依据的热力学基本原理，在许多参考文献中均有详细的论述
根据电位（φ）-PH 图可以从理论上预测金属的腐蚀情况， 并选择防止材料腐蚀的方法。一般而言，电位（φ）-PH 图中有三种区域：
1 ）免蚀区。在该区域内，电位和 PH 值的变化将不会引起金属的腐蚀，即在热力学上，金属处于稳定状态。
2 ）腐蚀区。在此区域内，金属是不稳定的，可随时被腐蚀；而 可溶的离子、络合离子是稳定的。
3 ）钝化区。在此区域内的电位及 PH 值范围内，生成稳定的固态 氧化物、氢氧化物或盐。此区域内金属是否遭受腐蚀，取决于所生成的固态氧化膜是否有保护性，也就是说它能否进一步阻碍金属的溶解。
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图1
以Fe - H2O腐蚀体系的（φ）-PH 图为例，可以明确地显示出电位（φ）-PH 图从理论上对金属腐蚀情况及防护方法的预测。从图1不难看出，若Fe位于 1区域位置，因该区是铁和 H 2（g）的稳定区，故不会发 生腐蚀。若Fe处于 2区域位置，由于该区是 Fe 2+ 和 H 2（g） 的稳定区，因此会发生析氢腐蚀。若Fe处于3区域位置，因该区对 Fe 2+ 和 H2O 是稳定的，则铁 也将被腐蚀，但此时不会发生 H + 还原，而是发生氧的还原过程。若欲 将铁从 2区域移出腐蚀区，防止铁的腐蚀， 根据电位（φ）-PH 图可采取三种办法：
1 ）把铁的电极电位降低至稳定区，即常用的阴极保护法；
2 ）把铁的电位升高到钝化区，这可采用阳极保护法，或在溶液 中加入氧化性缓蚀剂来实现；
3 ）使溶液的 PH 值升高，也可以在铁的表面上形成钝化膜，使之进入钝化区。
2 锅炉给水PH值调节方法
电厂给水挥发性处理时，就是根据第三类情况采取的方法，锅炉给水如果含有酸性物质，使其水质PH值偏低，甚至低于7时，则会可能产生氢去极化腐蚀。由于刚才在酸介质条件中不易形成表面保护膜，或是形成的保护膜极易被破坏。故这时就必须要提高给水PH值，以防止氢去极化腐蚀和金属表面保护膜的破坏。在给水中加入氨，目的是为了提高锅炉给水PH值，防止造成因游离CO2存在造成的酸性腐蚀。
2.1 锅炉给水挥发性碱的加入量
锅炉给水系统挥发碱的加入剂量取决于补给水、凝结水中二氧化碳的含量和给水要求达到的PH值范围，及机组运行中的氨量在水汽系统中的损耗。由NH3水溶液电离平衡常数和CO2水溶液电离平衡常数推到可以等到公式：
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2.2 给水加氨或产生的不利影响
氨蚀是发生在凝汽器管汽侧的一种腐蚀，也叫做凝结水腐蚀。这是一种发生在凝汽器空气冷却区的腐蚀形式。这种腐蚀现象多局限发生于氨和氧的浓度都很高的空冷区。
为了减少高参数机组，特别是亚临界和超临界参数锅炉给水系统的腐蚀，一般都会采用氨或联氨来维持调节给水PH值。氨会随锅炉蒸汽经过汽轮机进入凝汽器，这些氨和其他不容易凝结气体一起聚集在凝汽器空冷区，在这里氨浓度在蒸汽和空气混合物中可高大2700g/m3，氨在凝结水中也可达240 g/m3。并且由于“在蒸发作用”，凝结水中某些局部区域甚至可能达到更高的氨浓度。在有氧存在的情况下，蒸汽中的氨含量可达3g/m3 时，黄铜管的腐蚀速度就会很大程度的增加，当氨含量达到10 g/m3 时，黄铜管的腐蚀速度就会达到危险的程度。
因此，凝汽器进入空气不仅为氨蚀提供了其关键作用的氧，而且其中的CO2在含高浓度的凝结水中还会明显加快铜合金的腐蚀速度。
为了提高凝汽器管的抗氨蚀的能力，应采取的措施有：
1、水中的氨含量保持在最低限度；
2、空冷区不使用黄铜和铝青铜合金管材；
3、安装淋水装置稀释空冷区聚集的氨浓度；
4、防止空气进入凝汽器，或是进入凝结水中。
因此，对于给水系统加氨量来说，既不能太高也不能太低，要严格按照给水PH值标准来控制氨的加入量。
3 给水PH调节控制现状及面临的困难
3.1 锅炉给水PH值调节控制现状
3.1.1 由于氨为挥发性碱性物质，所以理论上可在热力系统的任何部位加药，为保护补给水管道和给水系统不受腐蚀，我厂采用的是在化学补给水（除盐水）母管中一次加氨；
3.1.2 将浓氨水稀释成为浓度在0.3%-0.5%溶液，氨泵行程控制在8-20之间可满足单机运行时任何负荷变动时对给水PH标准控制；
3.2各机组加氨需求不同
在现场化水工况运行中，对给水PH值调节存在三台机组对加氨量需要不同的情况，而且在这种需加氨量不同的情况下，化学补给水（除盐水）中加氨远远不能满足三台机组给水PH值同时控制在标准范围之内，化水值班员也多次遇到#1、3机组给水PH值刚刚满足控制标准下限8.80，而#2机组给水PH值接近控制标准9.30上限附近。这种现象需汇报值长，通知汽机专业调整除氧器排氧门开度，汽机相应操作及化学加氨调整操作。
4 结论
设立二次加氨装置，通过在除氧器的下降管中对给水（即给水泵入口低压吸水管路上）采取二次加氨，省煤器入口作为取样检测点，可解决上述面临困难，并对锅炉给水PH值的有效调节，可满足每台机组给水PH值标准范围内运行，可有效防止给水系统金属腐蚀。
参考文献
李培元.《火力发电厂水处理及水质控制》.中国电力出版社
作者简介：
崔涛（1980-），男，本科，水处理工程师，水处理及汽水监督