王俊諭，程曉婷，孫曉丹，楊芳芳，喻　果

(威海翔宇環(huán)保科技股份有限公司，山東　威?！?4205)

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鍋爐除氧劑的研究與進(jìn)展

王俊諭，程曉婷，孫曉丹，楊芳芳，喻果

(威海翔宇環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，山東威海64205)

鍋爐給水中溶解氧是導(dǎo)致設(shè)備腐蝕的重要原因，必須選擇合適的除氧劑，盡可能地降低溶解氧含量。除氧劑分為無機(jī)除氧劑和有機(jī)除氧劑，本文對使用較多的幾種除氧劑的除氧效果、緩蝕性能、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)和比較：無機(jī)除氧劑價(jià)格較低，目前使用得最多；有機(jī)除氧劑價(jià)格比較高，并沒有很廣泛的使用。因此，如果要使新型除氧劑的使用范圍擴(kuò)大，一方面需要降低藥劑價(jià)格，另一方面需要用其他藥劑來進(jìn)行復(fù)配。

鍋爐除氧劑；無機(jī)除氧劑；有機(jī)除氧劑

給水中的溶解氧是造成熱力設(shè)備腐蝕的重要原因。熱力設(shè)備在安裝、使用和停運(yùn)過程中都會出現(xiàn)氧腐蝕。這種腐蝕會導(dǎo)致儀器的使用壽命降低，同時(shí)，腐蝕產(chǎn)物能夠到達(dá)系統(tǒng)的里面，從而在系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)無機(jī)鹽沉積與結(jié)垢，使效率減小，蒸汽質(zhì)量降低，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致管道爆炸等事故。所以，鍋爐除氧方面一直是人們十分關(guān)注的問題。

為了預(yù)防氧造成的腐蝕，產(chǎn)生了許多手段來進(jìn)行除氧，主要有熱力法除氧和化學(xué)法除氧。其中，熱力法除氧使用的最多，然而熱力法除氧無法把水中的溶解氧完全清除，因此需要采用化學(xué)法來除去水中少量的溶解氧。而化學(xué)法除氧離不開除氧劑，除氧劑主要分為無機(jī)除氧劑和有機(jī)除氧劑[1]。

1　無機(jī)除氧劑

1.1亞硫酸鈉

亞硫酸鈉(Na2SO3)曾是最常見的除氧劑，也是很重要的無機(jī)鹽。其作用機(jī)理為：

使用時(shí)，通常要求加藥量比理論值大[2-4]。

亞硫酸鈉作為除氧劑有如下優(yōu)點(diǎn)：在催化劑存在下除氧速度快，操作容易、無危險(xiǎn)，殘余氧低。缺點(diǎn)為：亞硫酸鈉和氧的反應(yīng)速度會受到pH值、溫度和催化劑等因素的影響，通常需要過量添加才可以保證鍋爐的正常使用；因?yàn)閬喠蛩徕c和氧反應(yīng)得到的是穩(wěn)定鹽硫酸鈉，使?fàn)t水內(nèi)的可溶性物質(zhì)增多，使水質(zhì)變差，鍋爐需要提高排污次數(shù)，從而造成化學(xué)試劑的浪費(fèi)和燃料費(fèi)用的提高；當(dāng)鍋爐的工作壓力超過6.2 MPa時(shí)，亞硫酸鈉會發(fā)生分解，得到腐蝕性的硫化氫與二氧化硫，并且這些氣體會跟隨水蒸汽一起排出，可能造成后面的設(shè)備的腐蝕；另外，把包含亞硫酸鈉的給水當(dāng)做減溫水加入過熱的蒸汽進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)時(shí)，可能造成在過熱蒸汽集汽聯(lián)箱與汽輪機(jī)內(nèi)發(fā)生硫酸鈉等鹽類的沉積；亞硫酸鈉對金屬沒有鈍化保護(hù)的作用[5]。由于亞硫酸鈉會發(fā)生分解，該除氧劑只可以用在對水質(zhì)要求比較嚴(yán)的低、中壓鍋爐中進(jìn)行除氧。

1.2聯(lián)胺(肼)

聯(lián)胺與氧的反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的過程，它受水的 pH 值、水溫、催化劑等的影響很大。聯(lián)胺在堿性溶液中才會顯現(xiàn)出強(qiáng)還原性，它可以直接把水中的溶解氧 還原[6]，其反應(yīng)式為：

溫度越高，反應(yīng)速度越快，水溫在100 ℃以下時(shí)，此反應(yīng)速度很慢，水溫高于150 ℃時(shí)反應(yīng)很快[7]。高壓鍋爐多采用聯(lián)胺作為除氧劑。

聯(lián)胺的優(yōu)點(diǎn)為：藥劑加藥量低，在溫度很高時(shí)除氧速度很快，對水中的鹽量無影響，聯(lián)胺會在金屬表面形成鈍化層，能夠抑制金屬的腐蝕。缺點(diǎn)為：在除氧效率上低于亞硫酸鈉，水溫小的時(shí)候除氧速度慢，只可以在溫度較高的情況下才可以有效地和氧發(fā)生反應(yīng)從而達(dá)到除氧的目的；聯(lián)胺的蒸氣有毒，與皮膚接觸會造成皮炎；過剩的聯(lián)胺會分解成氨，溫度低于350 ℃時(shí)與氧氣反應(yīng)很慢，高濃度時(shí)有可燃性，不易運(yùn)輸、儲存[8]。

2　有機(jī)除氧劑

2.1肟類化合物

肟類化合物主要包括甲基乙基酮肟、二甲基酮肟、乙醛肟等，它們即使在高溫時(shí)也具備優(yōu)良的除氧效果，同時(shí)能夠把高價(jià)的銅、鐵氧化物還原為低價(jià)的氧化物，在金屬表面能夠起到很好的鈍化、緩蝕作用[9-10]。

2.1.1二甲基酮肟(DMKO)

DMKO也叫做丙酮肟。DMKO 的毒性要低于聯(lián)胺，毒性很小[11-12]。DMKO的還原性很強(qiáng)，很容易與水中的溶解氧發(fā)生反應(yīng)，而且除氧效果較好，DMKO 與溶解氧反應(yīng)的原理如下：

DMKO在加藥時(shí)需要控制的指標(biāo)是：①給水中除氧劑的殘余量，以15～40 μg/L計(jì)；②給水流量，以100 t/h計(jì)算。添加時(shí)需要注意的情況：①給水系統(tǒng)的pH值應(yīng)該在8.5～9.2范圍內(nèi)，從而防止由于氨水加入過少會對給水pH值產(chǎn)生影響；②溶解時(shí)要注意溶解均勻，避免因?yàn)槿芤翰痪鶆蚨鴮Τ跣Чa(chǎn)生影響。

DMKO在溫度高時(shí)能夠發(fā)生分解，且分解產(chǎn)物不會鍋爐系統(tǒng)造成影響。它同時(shí)具有還原性，可以還原水中的氧化鐵、氧化銅等，從而抑制了管道的腐蝕[13]。用包含DMKO的溶液對熱力設(shè)備進(jìn)行濕法保護(hù)，可以顯著提高緩蝕效果。此外，DMKO 還具有加藥量低、低毒、排放不會產(chǎn)生污染等優(yōu)點(diǎn)[11-13]。

2.1.2乙醛肟

研究發(fā)現(xiàn)，醛肟類的除氧劑同酮肟類的相比，醛肟類的除氧劑除氧速度更快。乙醛肟不具有毒性，除氧溫度可以較低[14]。乙醛肟的除氧機(jī)理如下：

乙醛肟將金屬氧化物還原，對金屬起到鈍化作用[15]。

2.2異抗壞血酸及其鈉鹽

異抗壞血酸是一種無毒物質(zhì)，它的LD50是14500 mg/kg[16-19]。

異抗壞血酸及其鈉鹽是一種強(qiáng)還原劑，其分子結(jié)構(gòu)式如下：

使用中經(jīng)常將其簡化為如下形式：

在電廠給水系統(tǒng)中與氧和金屬氧化物會發(fā)生如下反應(yīng)：

該類除氧劑是一種不容易揮發(fā)的除氧劑，在除氧效果和抑制腐蝕等地方要比聯(lián)胺好。異抗壞血酸會分解成二氧化碳，無法造成有機(jī)酸腐蝕。加藥系統(tǒng)能夠直接采用原來的聯(lián)胺加藥系統(tǒng)，加藥地點(diǎn)也與聯(lián)胺的加藥地點(diǎn)一樣，減少了設(shè)備改造的費(fèi)用。然而異抗壞血酸鈉無法對凝汽器等設(shè)備產(chǎn)生防腐效果，并且能提高鍋爐給水的含鹽量[20]。

2.3胺類除氧劑

2.3.1N,N,N’,N’,-四取代苯二胺

N,N,N’,N’,-四取代苯二胺類除氧劑的除氧效果比較好，尤其適用于冷凝系統(tǒng)。因?yàn)樗梢遭g化金屬的表面，使其形成鈍化層[21]。

該除氧劑容易受到空氣的作用而發(fā)生裂解，因此需要加入抗氧化劑來進(jìn)行復(fù)配[22]。它在高壓鍋爐系統(tǒng)使用效果特別好，在高壓汽、水系統(tǒng)中不會形成沉淀物。和二甲基酮肟、聯(lián)胺進(jìn)行對比，N,N,N’,N’,-四取代苯二胺擁有很大的除氧率，對碳鋼有較佳的鈍化性能與緩蝕性能[23]。

2.3.2N-異丙基羥胺

N-異丙基羥胺為最近美國公布的一項(xiàng)專利除氧劑，和聯(lián)胺相比幾乎上沒有毒性，LD50是2198 mg/kg。N-異丙基羥胺揮發(fā)性比較好，并且對爐后系統(tǒng)的除氧和保護(hù)也具有很好的效果[15-16]。N-異丙基羥胺的還原性很輕，除氧機(jī)理如下：

羥胺能夠進(jìn)一步和氧氣發(fā)生反應(yīng)，但是反應(yīng)效率比較小。

通過實(shí)驗(yàn)，N-異丙基羥胺加入量為3 mg/L的N-異丙基羥胺比1 mg/L的氧，并且N-異丙基羥胺和二乙基羥胺進(jìn)行復(fù)配具有較好的除氧效果[17]。

3　結(jié)　語

熱力設(shè)備腐蝕的主要因素是水中溶解氧的存在。要使鍋爐給水中的溶解氧減小，需要使用適當(dāng)?shù)某鮿o機(jī)除氧劑使用比較早，應(yīng)用過程已經(jīng)成熟，而且價(jià)格不高。聯(lián)胺雖然有毒，但是目前使用得最多。有機(jī)除氧劑的除氧效果和鈍化效果都比聯(lián)胺要好，同時(shí)需要復(fù)配，一方面增強(qiáng)了除氧效果，另一方面加藥量較低，縮減了經(jīng)濟(jì)成本；此外，許多有機(jī)除氧劑的揮發(fā)性比較強(qiáng)，會揮發(fā)到達(dá)冷凝系統(tǒng)內(nèi)部，使系統(tǒng)在不加藥的情況下也可以獲得保護(hù)。然而這些有機(jī)除氧劑有的價(jià)格比較高，有的應(yīng)用較少，并沒有很廣泛的使用[21]。因此，如果要使新型除氧劑的使用范圍擴(kuò)大，一方面需要降低藥劑價(jià)格，另一方面需要用其他藥劑來進(jìn)行復(fù)配。

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Research and Development of Boiler Oxygen Scavenger

WANGJun-yu,CHENGXiao-ting,SUNXiao-dan,YANGFang-fang,YUGuo

(Weihai Xiangyu Technology Co., Ltd., Shandong Weihai 264205, China)

The existence of dissolved oxygen in boiler feedwater is an important cause for the corrosion of thermal equipments，therefore appropriate oxygen scavenger should be choosen to reduce the content of dissolved oxygen as low as possible．Oxygen scavenger includes inorganic oxygen scavenger and organic oxygen scavenger．The oxygen removal effect，corrosion inhibition capacity，advantages and disadvantages and applications instances of various oxygen scavenger which presently had been studied quite often and applied widely，were summarized and compared．Inorganic oxygen scavengers had lower prices and used the most currently. Organic oxygen scavengers had high price and didn’t use widely.

boiler oxygen scavenger；inorganic oxygen scavenger；organic oxygen scavenger

王俊諭(1990-)，女，工程師，碩士學(xué)位，主要從事水處理藥劑的研究。

TK228

A

1001-9677(2016)05-0014-03