复合循环锅炉作为现代火力发电与大型工业生产的核心设备,其运行的安全性与经济性直接取决于水汽品质的精细控制。在众多水质指标中,pH值(氢离子浓度指数)和溶解氧(DO)是两项最为关键且相互关联的控制参数。其控制范围的确定并非随意设定,而是基于严密的化学原理、防腐防垢需求以及严格的现行国家标准的双重考量,尤其与锅炉的压力等级密切相关。

660MW超超临界复合循环锅炉机组
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660MW超超临界复合循环锅炉机组

一、 控制参数的核心意义:防腐与防垢

一、 控制参数的核心意义:防腐与防垢

pH值的双重角色
pH值是衡量水溶液酸碱度的指标。在锅炉水汽系统中,对pH值的控制主要出于以下目的:

  • 抑制腐蚀:当pH值较低(酸性条件)时,会对锅炉金属壁面(如碳钢)、给水管路及热交换器造成均匀腐蚀和酸性腐蚀。提高pH值至碱性范围,可以使金属表面形成稳定的保护膜(如四氧化三铁),显著减缓腐蚀速率。
  • 优化水化学工况:对于采用磷酸盐处理或全挥发处理的锅炉,特定的pH范围是保证药剂充分发挥作用的前提,既能防止钙镁水垢的生成,也能避免碱性腐蚀或磷酸盐“隐藏”现象的发生。

溶解氧的严格控制
溶解氧是锅炉系统中危害性极强的腐蚀性物质。它会引发点状腐蚀(氧腐蚀),这种腐蚀局部深坑发展,对设备的安全性构成严重威胁。温度越高,压力越大,氧腐蚀的速度越快。因此,给水中的溶解氧必须被彻底去除,并通过维持系统的严密性和添加除氧剂(如联氨或其他有机碳除氧剂)来防止其漏入。

二、 压力等级如何影响控制范围的确定

二、 压力等级如何影响控制范围的确定

锅炉的工作压力是决定pH和溶解氧控制范围的首要因素。压力等级越高,意味着设备结构的应力越大,水温也越高,对水质纯净度和化学稳定性的要求就愈发苛刻。

  • 基本原则:压力等级越高,对溶解氧的控制要求越严格(目标值越低),对pH值的控制精度和范围要求也越精确。

具体参数指标的确定依据(参照现行国家标准)

我国现行的核心标准是GB/T 12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》GB/T 1576-2018《工业锅炉水质》。前者主要适用于高参数、大容量的电站锅炉(包括复合循环锅炉),后者则覆盖了工业领域的蒸汽和热水锅炉。对于复合循环锅炉,应主要参照GB/T 12145-2016。

以下以GB/T 12145-2022为主要依据,列举不同压力等级锅炉的给水pH和溶解氧控制范围:

低压锅炉(如≤2.5 MPa)

  • pH值(25℃):通常控制在8.8 ~ 9.5或根据水工况要求确定。此范围能有效形成保护膜,同时避免碱性过高。
  • 溶解氧:标准要求为≤15 μg/L。通过热力除氧器即可基本满足要求。

中压锅炉(3.8 ~ 5.8 MPa)

  • pH值(25℃):控制范围更为严格,一般为9.0 ~ 9.6(全挥发处理时)。精确控制有助于抑制系统中铁、铜等金属的溶解和沉积。
  • 溶解氧:要求大幅提高,通常为≤7 μg/L。需要高效的热力除氧并辅以化学除氧。

高压及以上锅炉(≥12.0 MPa,包括亚临界、超临界、超超临界复合循环锅炉)

  • pH值(25℃):根据所采用的水处理工艺(如还原性全挥发处理CWT或氧化性全挥发处理AVT(O))有细微差别,范围通常在9.0 ~ 9.6或9.2 ~ 9.8之间。超临界机组由于无锅水,对给水pH的控制精度要求极高。
  • 溶解氧:这是控制的重点。标准要求极为苛刻,例如对于超临界直流锅炉,给水溶解氧目标值往往要求≤5 μg/L,甚至更低(如AVT(O)工况下,溶解氧本身作为控制参数)。这需要配备真空除氧器、高效的除氧剂以及极高的系统严密性。

快开式超临界装置
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快开式超临界装置

三、 控制范围的实践与监测保障

三、 控制范围的实践与监测保障

确定控制范围只是第一步,如何在运行中持续稳定地维持这些参数才是关键。这依赖于一套完整的水汽监督体系,其核心是精准、可靠的在线仪表和实验室分析仪器。

例如,对于需要进行全面水质监控与定期校准的场合,实验室级别的精密分析仪器不可或缺。像赢润环保生产的ERUN-ST7-11系列实验室台式锅炉水质分析仪,其设计严格参照了GB/T 1576-2018等国家标准。该仪器可精准测量pH值(采用电极法,符合GB/T 6904-2008)和溶解氧(采用氧电极法,符合GB/T 12157-2022),同时还能检测浊度、硬度、铁、铜等多项关键指标。这类设备为电厂和大型工业企业提供了权威的实验室数据支撑,用于校验在线仪表、进行深度水质分析以及故障诊断,是确保pH值和溶解氧等核心参数始终受控的重要技术保障。当然,日常运行的实时监控主要依赖于安装在系统关键节点的在线pH计和溶解氧表。

实验室台式锅炉水质检测仪
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实验室台式锅炉水质检测仪

复合循环锅炉的pH值和溶解氧控制范围,是一个基于防腐防垢科学原理、紧密结合锅炉压力等级这一核心设计参数,并最终由国家标准(如GB/T 12145-2016)明确规定的技术体系。压力越高,控制要求越严格。在实际操作中,必须依据锅炉的具体参数和所选用的水处理工艺,严格执行标准,并借助精准的监测手段,方能实现锅炉的长周期安全、经济、稳定运行。