当前位置:首页 > 资讯中心 > 行业动态

正文

锅炉给水处理中的化学除氧剂

锅炉给水处理中的化学除氧剂,水处理设备,锅炉水处理设备TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
锅炉热力设备的腐蚀严重危及其安全、经济运行,水中溶解氧的存在是导致腐蚀发生的重要原因。由氧引起的腐蚀危害很大,包括:腐蚀产物会沉积或附着在锅炉管壁和受热面上,使传热恶化,锅炉传热损失增大;使金属壁温升高、过热、鼓疱、爆破,发生爆管事故;缩短锅炉使用寿命,增加设备的维修费用;由于热效率下降,增加燃煤对大气层的污染[1];使受热面管内水流摩擦阻力增大。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
为了防止氧腐蚀,人们采取各种方法除氧。其中热力除氧技术应用广泛,但热力除氧不能将溶解氧除尽。锅炉压力越高,溶解氧所允许值越低,为使锅炉给水中的溶解氧含量达到国家标准规定的要求,在热力除氧后应辅以化学除氧以除去微量溶解氧。而化学除氧主要采用除氧剂,即向含氧水中投入能与氧发生反应的化学药剂来除去溶解氧[2]。由于有些化学除氧剂在除氧的同时,又会暴露出本身的缺点与不足,所以近年来国内外逐步研制出性能更优的化学除氧剂,即由单一的除氧功能发展到除氧兼缓蚀功能,由高毒性向低毒甚至无毒性转化。由单一使用发展到与少量的催化剂、稳定剂等复配使用,以达到更好的除氧效果。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
1 无机除氧剂 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
1.1亚硫酸钠 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
亚硫酸钠是较早使用的一种化学除氧剂,因具有物美价廉、来源方便、无毒、与氧反应速度较快等优点而被广泛应用[3]。它是一种较强的还原剂,能与水中的溶解氧反应生成硫酸钠,其除氧的特点是:温度越高,反应时间越短,除氧效果越好:在pH=6的环境中除氧效果较好,若pH增加除氧效果下降:加入少量的铜、钴、锰、锡等作催化剂,可加快反应速度,其中加钴效果较好。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
虽然亚硫酸钠具有除氧速度快、效率高以及在较低温度下也有较好的除氧能力的优点,但是它也有明显的缺点:亚硫酸钠与氧的反应速度受pH、温度及催化剂的影响较大;与氧反应产物是硫酸钠,连续使用会增加炉水的溶解固形物,影响蒸汽品质;有生成难以清除的CaSO4的可能;长期放置易被氧化而失效;对金属无钝化保护作用:当压力>6.2 MPa时.亚硫酸钠会分解成腐蚀性很强的SO2和H2S.引起后续设备的腐蚀[3-5]。考虑到亚硫酸钠的分解,此法只能用于对水质要求较高的低、中压锅炉除氧。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
AD3除氧剂弥补了亚硫酸钠存储易变质和难于监控的不足,它由稳定剂、催化剂、Na2 SO3组成,是一种绿色除氧技术,具有高效、无毒、无污染、运行费用低等特点[6]。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
1.2联氨 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
随着大容量机组和高压锅炉的出现,至20世纪50、60年代,亚硫酸钠逐渐被联氨所取代。联氨在碱性环境中具有很强的还原性,为了使联氨和水中溶解氧的反应进行得迅速而且完全,应维持150℃以上的温度,pH为9~11的碱性介质和适当的过剩联氨量。从除氧器出来的给水,温度一般>150℃.给水pH按规定要调节到8.8~9.3,给水中过剩联氨质量浓度控制在20~50 µg/L[7]。后经研究发现,铜、锰、铁等金属的某些化合物可以大大加快联氨和氧的反应速度,但是给水中若含有这些金属化合物,就会加剧锅炉的结垢和腐蚀。美国、英国相继研制出了除氧作用和抑制腐蚀等性能优于普通联氨的催化联氨,催化联氨所添加的催化剂大都是有机化合物,虽然具体组成不详,但不外是以下几类:醌的化合物、芳胺和醌化合物的混合物、1-苯基-3吡唑烷酮对一氨基苯酚等,它们在水合联氨中的加入量极其微小,但除氧效果却能显著地超过普通联氨[8]。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
联氨是一种非常有效的除氧剂,它与水中的氧反应生成氮气和水,高温分解产物为氮气和氨气,氨可以增加炉水的pH,有利于对锅炉的保护,过量的联氨也不会增加炉水的溶解固形物;联氨具有缓蚀功能,与铁及铜腐蚀产物反应生成具有钝化保护作用的Fe3O4和Cu2O。但联氨用于给水除氧也存在缺点与不足:在除氧效率上不如亚硫酸钠,水温低时除氧速度慢,只能在较高的温度下才能有效地与氧反应达到除氧目的;分解温度很高;联氨是一种毒性较强的物质,并被怀疑有致癌作用,操作时容易溅到人的眼睛、皮肤或衣服上,极易被人体吸入,影响操作人员的健康;并且联氨的挥发性强、易燃、易爆,当空气中所含联氨蒸汽的体积分数达到4.7%时。遇火要发生爆燃,给运输、贮存和使用带来了麻烦[6,9 ]。虽然如此,国内许多电厂还是采用联氨除氧,但欧、美、日等国家已相继摒弃联氨,开发和应用新型的有机除氧剂。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
2 有机除氧剂 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
2.1肟类化合物 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
肟类化合物是较强的还原剂,目前已用作化学除氧剂的有甲基乙基酮肟、二甲基酮肟、乙醛肟等,其在138~336℃,0.34~13.7 MPa范围内都有良好的除氧性能,并且可将高价的铜、铁氧化物还原成低价氧化物,对金属表面起良好的钝化、缓蚀作用。肟类化合物的挥发性较好,其分配系数比联氨大,当蒸汽冷凝时,肟类药剂会溶于凝结水中,有利于保护整个系统的金属材料。有人分别对二甲基酮肟,甲基乙基酮肟及乙醛肟进行高温分解实验,发现二甲基酮肟及甲基乙基酮肟在14:8 MPa、342℃的条件下,分解产物为NH3及微量乙酸(体积分数3%),无甲酸产生。考察二甲基酮肟及乙醛肟在260~500℃真空条件下的分解,发现分解产物主要是低分子的简单化合物,如CH4、CO、N2、H2O、C2H4等,它们对水汽系统均无副作用[10~11]。肟类化合物也存在不足,它在给水初期对给水系统的铁、铜有溶解作用,金属钝化能力不足,由于其挥发性很好,长期使用时热分解产物NH3会对凝汽器铜部件产生影响。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
与联氨相比,二甲基酮肟毒性仅是联氨的1/37,属微毒物,减少了药品对操作人员的危害,大大降低了对环境的污染,这是二甲基酮肟的优势;二甲基酮肟为固体,便于现场使用、运输和贮存;二甲基酮肟的除氧费用比联氨略高,但它热分解产生氨,使给水的加氨量相应减少。华东电力试验研究所开发的二甲基酮肟于1990年通过技术鉴定,1992年在焦作电厂三期工程5#、6#炉中进行了应用,目前其广泛应用于华东地区50~500 MW机组,积累了丰富的现场经验[12]。二甲基酮肟在邵武发电有限公司超高压机组的应用情况表明,它不仅与联氨有大致相同的除氧效果,而且还有更好的社会环境效益[13]。近年来二甲基酮肟替代联氨除氧得到了一定的推广应用。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
乙醛肟是国内在热电厂中应用比较广泛的一种肟类除氧剂,实验研究表明[10],醛肟类除氧速度快于酮肟类。长山热电厂引进哈尔滨电力化工厂生产的乙醛肟除氧剂,配制成乙醛肟质量分数为32%的水溶液,这种除氧剂无毒、不腐蚀、不结晶,低温除氧、配制安全。该电厂根据乙醛肟的除氧特点,提出了补给水加药方式[14],除氧效果很好,而且减轻了低压加热器、高压加热器及其管道的腐蚀,降低了加药量,减少了投资。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
2.2羟胺类化合物 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
在羟胺类化合物中,研究较早的是二乙基羟胺,它具有很强的还原性,无毒、易挥发,在给水中的未反应物可以随蒸汽挥发,防止冷凝系统的腐蚀,并能在金属表面形成钝化薄膜,起钝化和缓蚀作用。在水中能测出低至10µg/L的二乙基羟胺[15],其与氧反应生成乙酸盐、氨气和水[16]。在冷凝系统中,少量的氨气是无害的,但如果有高浓度的氨存在,将会腐蚀锅炉系统中的铜合金。实验证明[17],1 mg/L的二乙基羟胺在311℃下保持6 h,将产生0.07 mg/L的氨,但二乙基羟胺在锅炉中的停留时间远远少于6 h,产生的氨量很少。二乙基羟胺单独使用时除氧效果不理想,常与中和胺如环己胺、吗啉、二乙基氨基乙醇等复配使用,除氧速度大大提高。对二乙基羟胺除氧速率的研究表明[18],pH>11时其除氧效果显著。对于高压锅炉,为了避免在传热面上形成碱浓缩层而引起的腐蚀,炉水pH应控制在11以下,可见它的使用受到了一定的限制。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
羟烷基羟胺是后来研究的一种羟胺类化合物[19],它和二乙基羟胺相比,需加的催化剂量更少,在较低温度下有很好的除氧效果,但它的沸点很高,挥发性不好,因此未得到推广应用。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
N—异丙基羟胺[12]作为除氧剂是美国公布的技术,它不仅具有还原性强、无毒、挥发性好等特点,而且它的氧化产物为丙酮肟,可以继续除氧,能降低加药成本。实验室数据和现场研究资料都表明将二乙基羟胺和N—异丙基羟胺两者复配使用具有更好的除氧效果[20]。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
2.3异抗坏血酸及其钠盐 ,水处理设备,锅炉水处理设备TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
异抗坏血酸及其钠盐是一种生物型食品抗氧、防腐保鲜助色剂,属无毒物质,具有强还原性,可将高价的铜、铁氧化物还原为低价的氧化物而形成致密的保护膜,对金属材料起钝化、缓蚀作用,在190℃时,其除氧速率是联氨的8 500倍,并可适用于各种压力的锅炉除氧。其分解产物主要是乳酸及其少量的甲酸和乙酸等[21],乳酸能同氧反应,可减少药剂加入量,降低投药费用。加药系统可以直接使用原有的联氨加药系统,加药部位也可和联氨加药部位相同,省去了对设备的改建[22]。但异抗坏血酸钠属低挥发性物质,不能对凝汽器等后续设备起防腐作用,并会增加锅炉给水的含盐量。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
异抗坏血酸钠已在吉林热电厂高压、超高压机组和长山热电厂中压机组进行了除氧试验,取得了很好的效果。将异抗坏血酸钠进行复配使用效果更好.江苏省电力试验研究所推出的低剂量(200µg/L)异抗坏血酸钠及其复合配方(HX–02)在徐州发电厂应用,取得了很好的除氧、防腐效果[23]。兰化研究院研制的SWD除氧剂,以异抗坏血酸钠为基础,复配以少量的稳定剂、活化剂、防蚀剂等,具有除氧活性高、钝化性好、无毒、稳定性好、对水质无污染等特点[17]。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
2.4N,N,N´,N´–四取代苯二胺 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
N,N,N´,N´–四取代苯二胺[24]作为除氧剂是美国20世纪末公布的技术,它具有很好的还原性、除氧能力和金属钝化能力,并具有很好的挥发性,能对冷凝系统起除氧和防腐作用。由于这类除氧剂在空气中会发生裂解,所以常与一些抗氧化剂复配使用,如二乙基羟胺、联氨、二羟基丙酮、碳酰肼,还有柠檬酸、乙酸、苹果酸等相对分子质量为500~50000的可溶性羧酸、正磷酸盐、膦酸以及EDTA、NTA等水处理剂,可有较好的除氧、防腐、钝化的综合性能[12]。它特别适用于温度在121℃以上甚至达316℃,压力在0.34 MPa以上甚至达13.8 MPa的高压锅炉系统,在高压汽、水系统中不会产生沉积物。与丙酮肟、联氨进行对比实验显示N,N,N´,N´–四取代苯二胺具有更高的除氧率,对碳钢有更好的钝化能力和缓蚀效果[25]。目前它的应用还未见报道,但鉴于其优良的除氧性能,完全可以作为锅炉给水除氧剂进行推广应用。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
2.5碳酰肼 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
碳酰肼是一种强还原剂,有微毒性,是联氨和二氧化碳的衍生物,水解产物为联氨和二氧化碳[18]。它同氧的反应类似于联氨,对铁、铜金属表面有钝化作用,但它的除氧和钝化能力都优于联氨,以对苯二酚、Co2+作催化剂时,除氧效果更好。由于与氧反应后剩余的碳酰肼在热力系统中会发生分解,使系统中增加几µg/L的二氧化碳,所以实际应用中常与中和胺合用,以抵消这一影响[26]。碳酰肼在国外研究应用较多,但在国内研究应用甚少,据国外文献报道,美国中西部1台450 MW、16.5 MPa的机组,用碳酰肼取代联氨后,在凝结水泵出口处和省煤器入口处水中的铁含量和铜含量都大幅度地减少,其中铁含量减少60%~65%,铜含量减少50%~70%。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
2.6 TGS–A除氧剂 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
TGS–A除氧剂是针对低压锅炉氧腐蚀研制出的一种新型除氧剂,它是由有机磷酸阻垢剂、吸附分散剂、有机淤渣调节剂和有机除氧剂等复配而成.具有除氧兼阻垢、缓蚀多重功能。其除氧和缓蚀作用主要通过有机除氧剂R1R2C=NOH实现,它具有强还原性,与水中溶解氧反应速度快;能够在碳钢表面形成良好的氧化物保护膜,钝化金属表面,有效地延缓锅炉的腐蚀;能够降低给水的含铁量,防止锅炉因氧化铁沉积而引起金属管过热和腐蚀损坏。该除氧剂具有低用量、无毒性、排放无污染以及对锅炉水汽系统无不良影响等优点。TCS–A除氧剂在模拟实验中及现场应用中的情况表明,氧腐蚀速率明显下降.其在低压锅炉中具有很好的应用价值[27]。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
2.7氨基杂环化合物 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
氨基杂环化合物有一个氨基取代基,具有很强的还原性,与氧反应速度快,对金属表面有很好的钝化作用。常用作除氧剂的有1–氨基吡咯烷,1–氨基–4–甲基哌嗪,氨基吗啉,1–氨基哌啶等,它们常与催化剂和中和胺复配使用,催化剂主要包括羟基苯和萘醌类化合物[28-29]。1–氨基吡咯烷是其中应用广泛的一种物质,研究表明,该药剂用量较其他非联氨除氧剂要小,其缓蚀效果与联氨类似,而毒性要小于联氨,并且由于它的强挥发性,所以可在给水系统的任一加药点加入。该药剂已在50多台锅炉中应用.包括几台10 MPa的锅炉,除氧效果良好,对碳钢表面具有较好的缓蚀作用[30-31]。该类除氧剂在低温下除氧缓慢,高压下的除氧速度比低压除氧速度慢得多。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
由于上述氨基杂环化合物的缺点,后发现将氨基杂环化合物与羟胺类化合物联合使用,并添加多元酚作为催化剂,具有更好的降氧效果。这些化合物可以混合后同时加入,也可在同一加药点单独加入,还可在不同加药点加入,都不会影响除氧效果。实验研究表明,氨基杂环化合物与羟胺类化合物复配使用具有很好的协同效应,在各种压力下都有很好的除氧效果,在加入多元酚作为催化剂后,低温下的除氧效率也有很大提高,在锅炉及蒸汽发生器等高温系统加入少量的药剂即能达到非常好的除氧缓蚀效果[32-33]。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
3 结束语 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
水中溶解氧的存在是造成热力设备腐蚀的重要原因,要尽可能地降低锅炉给水中的溶解氧,必须选择合适的化学除氧剂。无机除氧剂研究应用较早,运行工艺成熟可靠,并且价格低廉,虽然联氨具有一定的毒性,但目前仍应用得较为广泛。大量研究表明,有机除氧剂的除氧效率及钝化性能都优于联氨,并且有机除氧剂大都复配使用,不仅提高了其除氧缓蚀效果,而且用量减少,降低了加药成本;另外大多数有机除氧剂都具有很强的挥发性,在给水中的未反应物可以随蒸汽挥发进入冷凝系统,因此冷凝系统不需加药即能得到保护,可见有机除氧剂具有联氨无可比拟的优点。但是这些有机除氧剂或因价格昂贵,或因现场应用资料太少,而未得到普遍推广,所以有待继续深入研究这些有机除氧剂以取代有毒的联氨进行锅炉给水除氧。 TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】
锅炉给水处理中的化学除氧剂,水处理设备,锅炉水处理设备TM6纯净水设备_山泉水设备_矿泉水设备—莱特莱德水厂设备【始于1998】