鍋爐給水選用碳酸鈉或氫氧化鈉調pH值優劣勢比較
1、鍋爐給水調pH值的原因
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,根據國標BG/T1576-2008規定,工業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節pH值。
2、鍋爐給水加碳酸鈉調整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,化學式為Na2CO3,普通情況下為白色粉末或細鹽狀。鍋爐給水加碳酸鈉調節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,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,因此在反應中呈現的pH變化不大。
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
碳酸鈉二級水解過程:
NaHCO3碳酸氫鈉+H2O水=H2CO3碳酸+NaOH氫氧化鈉
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
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
3、鍋爐給水加氫氧化鈉調整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,保護金屬設備不受腐蝕。
4、鍋爐給水選用碳酸鈉或氫氧化鈉調pH值優劣勢比較
4.1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,比較穩定容易調準,但是調節pH的范圍有限,調節相同的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,氫氧化鈉調節pH值的波動性較大,氫氧化鈉加入后水的pH很容易就升高,調節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。
4.2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
鍋爐給水調節pH值加入碳酸鈉量過多會造成鍋水含鹽量加大,電導率上升;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,碳酸鈉不僅不能調節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紅的原因。
爐給水調節pH值加入氫氧化鈉過量會造成鍋水堿度過高,出現汽水共騰;氫氧化鈉加入量不易控制,游離NaOH過量會造成相對堿度大,出現堿脆也會對設備造成腐蝕。筆者在某用戶現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控除鹽水pH值而被腐蝕穿孔的。氫氧化鈉同樣不能調節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設備及管網腐蝕。
4.3鍋爐給水用碳酸鈉與氫氧化鈉提升pH值的安全性不同
碳酸鈉比較溫和,屬于食品級材料,刺激小,輕微腐蝕,常態下可以手觸碰,長期需佩戴手套。
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,可產生軟痂,并能滲入深層組織。灼傷后留有瘢痕。濺入眼內,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,其經濟性及效果都比單獨使用某一種pH調節劑要好,當發現鍋爐給水的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,筆者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,既經濟,效果又好。
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