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锅炉系统的氧腐蚀和除氧方法

发布时间：2009/10/11 阅读次数：1968 字体大小: 【小】【中】【大】

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5、传统除氧剂（亚硫酸铵和联氨）的局限性
在传统的工业锅炉和中、低压动力锅炉中，主要采用添加亚硫酸钠来进行化学除氧，高压锅炉则采用联氨。
⑴亚硫酸钠（Na2SO3）
亚硫酸钠的除氧能力于1920年被发现，至1931年它被广泛应用于发电厂的化学除氧。亚硫酸钠和氧的反应方程式为：
2Na2SO3十O2→十2Na2SO4
亚硫酸钠具有除氧速度快、除氧效率较高以及在较低温度下也有除氧能力的优点，但是，它有明显的缺点：
亚硫酸钠与氧的反应速度受PH值、温度及催化剂等因素影响，一般需加过量才能应付锅炉运行的波动；从亚硫酸钠与氧的反应式⑻中可知，要除去1ppm的氧，至少要消耗7.9ppm的亚硫酸钠，为使此反应进行比较彻底，则通常在锅炉水中需维持20～40ppm的过剩量，方能保证除氧效果；由于亚硫酸钠与氧反应生成的是稳定盐硫酸钠，增加了炉水中的可溶性固形物，使水质劣化，锅炉必须增加排污次数，导致化学药品的浪费和燃料费用的增加；当锅炉工作压力高于6.2MPa时，亚硫酸钠会分解，生成具有腐蚀性的硫化氢和二氧化硫，而且这些气体随水蒸汽一道排出，会引起后续设备的腐蚀：
Na2SO3十2H2O→2NaOH十H2SO3
H2SO3→H2O十SO2
而且，亚硫酸钠还可能自身发生氧化还原反应，生成硫酸钠和硫化钠：
Na2SO3→3Na2SO4十Na2S
生成的二氧化硫和硫化钠均有腐蚀性，因此使用亚硫酸钠作为除氧剂，实际是一种腐蚀取代另一种腐蚀；此外，将含有亚硫酸钠的给水作减温水喷入过热蒸汽来调节温度时，会导致在过热蒸汽集汽联箱和汽轮机中产生硫酸钠等盐类沉积；亚硫酸钠对金属无钝化保护作用。
⑵联氨（N2H4）
随着大容量机组和高压锅炉的出现，至五六十年代，亚硫酸钠逐渐被联氨所取代，联氨与氧的反应式为：
N2H4十O2→N2十2H2O
联氨与氧反应生成氮和水，且过量的联氨不产生可溶性固形物，氨可以增加炉水的PH值，有利于锅炉的保护；联氨具有缓蚀功能，联氨和铁及铜腐蚀产物反应生成具有钝化保护作用的Fe3O4和Cu2O层。
4Fe3O4十O2→6Fe2O3十（N2H4）→4Fe3O4十2H2O十N2
2Cu2O十O2→4CuO十（N2H4）→2Cu2O十2H2O十N2
联氨与氧及金属氧化物反应的最终产物是水、氮气，它们不会增加锅炉水中的溶解固形物量。联氨的分解产物是挥发性气体，见下式：
3N2H4→4NH3十N2
但是，联氨在除氧效率上不如亚硫酸钠，在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，在316℃（9.8Mpa）仍有联胺进入蒸汽，其毒性使蒸汽不能直接用于生活；非凡的联氨是一种有毒性较强的物质，操作时联氨轻易溅到眼睛、皮肤或衣服上，极易被吸人．给操作人员的身心带来严重危害；而且强烈的挥发性强、易燃、易爆，当空气中蒸汽的浓度达到4，7％时，遇火要发生爆燃，给运输、贮存和使用带来了麻烦；联氨被认为是致癌可疑物质，被美国“职业防护与保健法案（DSHA）”正式列为危险品，已禁止联氨和食品直接接触，欧美日等国家均己相继摒弃联氨，开发和应用新型的锅炉水除氧剂。
6、新型除氢剂
从健康和安全考虑，也为了消除使用亚硫酸钠和联氨的不足，国外开发了一些新型除氧剂。新型除氧剂必须具备除氧程度高、除氧速度快、无毒或低毒、适用范围广等特点，而且还应使用方便、成本适宜等。下面简单介绍国外开发的一些新型除氧剂品种。
⑴羟胺（hydroxylamine）
二乙基羟胺（Diethylhydroxylamine）等羟胺及其衍生物可以作为锅炉水处理的除氧剂，是以色列Chemed公司于l978年公开的专利，与氧反应的最终产物是乙酸盐、氮气和水，Cu2 、对苯二酚和benzoquinone可起催化作用，反应速度略比联氨快。
⑵碳酰肼（carbohydrazide）
碳酞肼，也称二氨基脲，它是联氮的衍生物，用于锅炉水除氧剂是以色列Nalco化学公司于1981年公开的专利，在除氧效果及金属纯化方面均优于联氨，对苯二酚和quinones可起催化作用。
⑶对苯二酚（hydroquinone）
对苯二酚作为锅炉水除氧剂，是巴拿马Betz实验公司1980年公开的专利，对苯二酚和氧反应生成过氧化氢，接着进一步发生醌的氧化。
⑷二羟基丙酮（1,3-Dihydroxyacetone）
1，3一二羟基丙酮作为锅炉水除氧剂是以色列Nalco化学公司于1982公开的专利，它和氧的反应能被苯醌、锰催化。
⑸异抗坏血酸（Erythorbicacid）
异抗坏血酸用作除氧剂是以色列Nalco化学公司于1981年公开的专利，它是维生素C(L－抗坏血酸)的同分异物体，它和溶解氧的反应很复杂，因为它需要经历几个中间步骤才能完成，因而还不完全清楚其机理。由于其安全性，用于食品、饲料方面除氧剂的用途较为广泛，在我国，作为锅炉水除氧剂也有一些厂家在使用。
⑹氨基胍化合物（Aminoguanidine）
氨基胍化合物用作除氧剂是美国Olin公司于1984年公开的专利，它们是联氨的非挥发性衍生物。
⑻肟类化合物（Oximes）
肟类化合物（主要是丙酮肟、丁酮肟、乙醛肟）作为除氧剂是美国Drew化学公司于1984年公开的专利，具有低毒、高效、速度快且具有钝化保护作用，在欧美日等发达国家得到了广泛的应用，我国也于九十年代开发成功，并得到了较为成功的推广。
⑼其它：
国外还相继开发了氮四取代苯二胺、N-异丙基羟胺、乙氧基喹啉等新型除氧剂，还处于进一步的研究和实践中，国外也研究得很少。
总之，国内对新型除氧剂的研究、开发和应用，日益受到科研单位、生产厂和使用厂的重视和关注，非凡是二甲基酮肟、乙醛肟等肟类除氧剂得到了较为成功的推广应用，异抗坏血酸也有了一定的应用，取得了较为良好的效果，使我国的新型锅炉水除氧剂的使用与欧美日发达国家基本同步。

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