一、鍋爐給水為何要調(diào)PH值?
當今我國鍋爐給水大都采用反滲透除鹽水或鈉離子樹脂交換軟化水,反滲透除鹽水或鈉離子樹脂交換軟化水PH值大都偏低偏酸性,反滲透除鹽水的PH值一般為5-6,鈉離子樹脂交換軟化水PH值一般為5.5-7.5,為了解決酸性給水對鍋爐及管道的腐蝕,根據(jù)國標BG/T1576-2008規(guī)定,工業(yè)鍋爐給水要求軟化水的PH值在7-9之間,除鹽水的PH值在8-9.5之間,所以鍋爐給水需要調(diào)節(jié)PH值。
二、鍋爐給水加碳酸鈉調(diào)整PH值的基本原理
碳酸鈉俗稱蘇打、純堿、堿灰、洗滌堿,分類屬于鹽,不屬于堿,化學(xué)式為Na2CO3,通常情況下為白色粉末或細鹽狀。鍋爐給水加碳酸鈉調(diào)節(jié)PH值的基本原理就是利用碳酸鈉溶于水呈堿性,可中和酸性給水中的二氧化碳,解決酸性軟化水或除鹽水對鍋爐及管道的腐蝕。碳酸鈉是弱電解質(zhì),溶于水中形成了碳酸鈉和碳酸氫鈉的緩沖溶液,在溶液中存在著電解的平衡,隨著其電解出來的氫氧根的消耗,平衡會不斷的向右移動,因此在反應(yīng)中呈現(xiàn)的PH變化不大。
1.碳酸鈉一級水解過程
Na2CO3碳酸鈉+H2O水= NaHCO3碳酸氫鈉+NaOH氫氧化鈉
2.碳酸鈉二級水解過程
NaHCO3碳酸氫鈉+H2O水=H2CO3碳酸+NaOH氫氧化鈉
1.碳酸鈉一級水解離子方程式
(CO3)2-碳酸根+H2O水=HCO3-碳酸氫根+OH-氫氧根
2.碳酸鈉二級水解離子方程式
HCO3-碳酸氫根+H2O水=H2CO3碳酸+OH-氫氧根
三、鍋爐給水加氫氧化鈉調(diào)整PH值的基本原理
氫氧化鈉也叫片堿、燒堿、火堿、苛性鈉,通常是白色片狀,化學(xué)式NaOH,氫氧化鈉具有強堿性,腐蝕性極強。氫氧化鈉的電離方程式:NaOH=Na++OH-
鍋爐給水中加入氫氧化鈉可以穩(wěn)定金屬表面的保護膜,提高鍋爐給水、爐水PH值,從而解決酸性軟化水或除鹽水對鍋爐及管道的腐蝕,保護金屬設(shè)備不受腐蝕。
四、鍋爐給水用碳酸鈉調(diào)PH值與氫氧化鈉調(diào)PH值比較
1、鍋爐給水用碳酸鈉與氫氧化鈉提升ph值的速度和使用效果保持的時間不同
鍋爐給水加碳酸鈉提升PH值的速度相對于氫氧化鈉慢,碳酸鈉因為生成緩沖溶液,所以波動較小,比較穩(wěn)定容易調(diào)準,但是調(diào)節(jié)pH的范圍有限,調(diào)節(jié)相同的ph值時,碳酸鈉的用量會比氫氧化鈉的用量大,碳酸鈉提升水中ph值的速度是緩慢溫和式的,使用效果保持的時間長,水的pH不容易下降。
氫氧化鈉是強堿也是強電解質(zhì),氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值的波動性較大,氫氧化鈉加入后水的PH很容易就升高,調(diào)節(jié)PH值更快更直接,也容易過頭不能投太多量,相對于碳酸鈉加入量少得多就能達到PH指標要求,也就是說氫氧化鈉雖然PH值升高了,但氫氧化鈉的加入量不多,即水中用于中和酸的能力的氫氧根并沒有增加多少,ph就會很快降下來。
2、鍋爐給水用碳酸鈉與氫氧化鈉提升ph值加入量過多造成的危害不同
鍋爐給水調(diào)節(jié)ph值加入碳酸鈉量過多會造成鍋水含鹽量加大,電導(dǎo)率上升;鍋水中碳酸氫根離子多,碳酸氫根離子受熱易分解成二氧化碳CO2隨蒸汽進入換熱器及凝水中,碳酸鈉不僅不能調(diào)節(jié)蒸汽及蒸汽冷凝回水PH值,而且會降低蒸汽及凝水PH值,腐蝕換熱器及凝水管線,這也是有的用戶出現(xiàn)蒸汽冷凝水PH值低偏酸性,蒸汽冷凝回水鐵離子超標顏色泛黃或顏色發(fā)紅的原因。
鍋爐給水調(diào)節(jié)ph值加入氫氧化鈉過量會造成鍋水堿度過高,出現(xiàn)汽水共騰;氫氧化鈉加入量不易控制,游離NaOH過量會造成相對堿度大,出現(xiàn)堿脆也會對設(shè)備造成腐蝕。筆者在某用戶現(xiàn)場見過滿是補丁的玻璃鋼除鹽水補水箱,就是因為用氫氧化鈉調(diào)控除鹽水PH值而被腐蝕穿孔的。氫氧化鈉同樣不能調(diào)節(jié)蒸汽及蒸汽冷凝回水PH值,不能控制蒸汽及蒸汽冷凝回水系統(tǒng)設(shè)備及管網(wǎng)腐蝕。
3、鍋爐給水用碳酸鈉與氫氧化鈉提升ph值的安全性不同
①.碳酸鈉比較溫和,屬于食品級材料,刺激小,輕微腐蝕,常態(tài)下可以手觸碰,長期需佩戴手套。
②.氫氧化鈉屬于危險品,具有腐蝕性,其溶液或粉塵濺到皮膚上,尤其是濺到粘膜,可產(chǎn)生軟痂,并能滲入深層組織。灼傷后留有瘢痕。濺入眼內(nèi),不僅損傷角膜,而且可使眼睛深部組織損傷。所以操作人員應(yīng)涂以中性和疏水軟膏于皮膚上,工作時必須穿戴工作服、口罩、防護眼鏡、橡皮手套、橡皮圍裙、長統(tǒng)膠靴等勞保用品,做好個人防護。
有使用和測試案例表明:氫氧化鈉與碳酸鈉相互交替使用,或者混合使用,其經(jīng)濟性及效果都比單獨使用某一種PH調(diào)節(jié)劑要好,當發(fā)現(xiàn)鍋爐給水的ph值過低時,可以先適當投加一些氫氧化鈉來快速提升ph值,等氫氧化鈉完全溶解完畢后,可添加一些碳酸鈉用來提升水中的碳酸根,這樣可以緩解給水ph值的下降速度;因為碳酸鈉可投放的量較多,在水中保持的中和碳酸根的能力就多,所以平時可用碳酸鈉來維護給水及鍋水的ph值,只有當水中的ph值太低時,才建議使用氫氧化鈉來迅速升高PH值,這樣兩者交替混合使用,既經(jīng)濟,效果又好。