1.亞硫酸鈉(Na2SO3)

在傳統(tǒng)的工業(yè)鍋爐和低壓動力鍋爐中,主要采用添加亞硫酸鈉來進(jìn)行化學(xué)除氧。

亞硫酸鈉的除氧能力于1920年被發(fā)現(xiàn),至1931年它被廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠的化學(xué)除氧.亞硫酸鈉和氧的反應(yīng)方程式為:

2Na2SO3十O 2 → 2Na2SO4

亞硫酸鈉是傳統(tǒng)的鍋爐水除氧劑,具有價格低廉、來源廣泛的優(yōu)點(diǎn),但是,它有明顯的缺點(diǎn):亞硫酸鈉與氧的反應(yīng)速度受PH值、溫度及催化劑等因素影響,一般需加過量才能應(yīng)付鍋爐運(yùn)行的波動;從亞硫酸鈉與氧的反應(yīng)式中可知,要除去1ppm的氧,至少要消耗7.9ppm的亞硫酸鈉,為使此反應(yīng)進(jìn)行比較徹底,則通常在鍋爐水中需維持20~40ppm的過剩量,方能保證除氧效果;由于亞硫酸鈉與氧反應(yīng)生成的是穩(wěn)定鹽硫酸鈉,增加了爐水中的可溶性固形物,使水質(zhì)劣化,鍋爐必須增加排污次數(shù),導(dǎo)致化學(xué)藥品的浪費(fèi)和燃料費(fèi)用的增加;當(dāng)鍋爐工作壓力高于6.2MPa時,亞硫酸鈉會分解,生成具有腐蝕性的硫化氫和二氧化硫,而且這些氣體隨水蒸汽一道排出,會引起后續(xù)設(shè)備的腐蝕:

Na2SO3 十 2H 2O → 2NaOH 十H2SO3

H2SO3 → H 2O十 SO2

而且,亞硫酸鈉還可能自身發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成硫酸鈉和硫化鈉:

Na2SO3 → 3Na2SO4 十Na2S

生成的二氧化硫和硫化鈉均有腐蝕性,因此使用亞硫酸鈉作為除氧劑,實際是一種腐蝕取代另一種腐蝕;此外,將含有亞硫酸鈉的給水作減溫水噴入過熱蒸汽來調(diào)節(jié)溫度時,會導(dǎo)致在過熱蒸汽集汽聯(lián)箱和汽輪機(jī)中產(chǎn)生硫酸鈉等鹽類沉積;亞硫酸鈉對金屬無鈍化保護(hù)作用.

2.連氨(N2H4)

隨著大容量機(jī)組和高壓鍋爐的出現(xiàn),至五六十年代,亞硫酸鈉逐漸被聯(lián)氨(又稱為水合肼)所取代,聯(lián)氨與氧的反應(yīng)式為:

N2H4 十O2 → N 2十2H 2O

聯(lián)氨與氧反應(yīng)生成氮和水,且過量的聯(lián)氨不產(chǎn)生可溶性固形物,氨可以增加爐水的PH值,有利于鍋爐的保護(hù);聯(lián)氨具有緩蝕功能,聯(lián)氨和鐵及銅腐蝕產(chǎn)物反應(yīng)生成具有鈍化保護(hù)作用的Fe3O4和Cu2O層.

聯(lián)氨與氧及金屬氧化物反應(yīng)的最終產(chǎn)物是水、氮?dú)?它們不會增加鍋爐水中的溶解固形物量.聯(lián)氨的分解產(chǎn)物是揮發(fā)性氣體.

但是,聯(lián)氨在除氧效率上不如亞硫酸鈉,在水溫低時除氧速度慢,只能在較高的溫度下才能有效地與氧反應(yīng)達(dá)到除氧目的;分解溫度很高,在316℃(9.8Mpa)仍有聯(lián)胺進(jìn)入蒸汽,其毒性使蒸汽不能直接用于生活;特別是聯(lián)氨是一種毒性較強(qiáng)的物質(zhì),操作時聯(lián)氨容易濺到眼睛、皮膚或衣服上,極易被吸入．給操作人員的身心帶來嚴(yán)重危害;而且揮發(fā)性強(qiáng)、易燃、易爆,當(dāng)空氣中蒸汽的濃度達(dá)到4.7%時,遇火要發(fā)生爆燃,給運(yùn)輸、貯存和使用帶來了麻煩;聯(lián)氨被認(rèn)為是致癌可疑物質(zhì),被美國“職業(yè)防護(hù)與保健法案(OSHA)”列為危險品,已禁止聯(lián)氨和食品直接接觸,歐美日等國家均己相繼摒棄聯(lián)氨,開發(fā)和應(yīng)用新型的鍋爐水除氧劑.

3.新型除氧劑

從健康和安全考慮,也為了消除使用亞硫酸鈉和聯(lián)氨在除氧速度和除氧效率上的不足,國外相繼開發(fā)了一些新型除氧劑.新型除氧劑必須具備除氧程度高、除氧速度快、無毒或低毒、適用范圍廣等特點(diǎn),而且還應(yīng)使用方便、成本適宜等.下面簡單介紹國外開發(fā)的一些新型除氧劑品種.

⑴羥胺(hydroxylamine)

二乙基羥胺(Diethyl hydroxylamine)等羥胺及其衍生物可以作為鍋爐水的除氧劑,是美國Chemed公司于1978年公開的專利,與氧反應(yīng)的最終產(chǎn)物是乙酸鹽、氮?dú)夂退?Cu2+、對苯二酚等可起催化作用,反應(yīng)速度略比聯(lián)氨快.

⑵碳酰肼(carbohydrazide)

碳酞肼,也稱二氨基脲,它是聯(lián)氮的衍生物,用于鍋爐水除氧劑是美國Nalco化學(xué)公司于1981年公開的專利,在除氧效果及金屬純化方面均優(yōu)于聯(lián)氨,對苯二酚等可起催化作用.

⑶對苯二酚(hydroquinone)

對苯二酚作為鍋爐水除氧劑,是美國Betz實驗公司1980年公開的專利,對苯二酚和氧反應(yīng)生成過氧化氫,接著進(jìn)一步發(fā)生醌的氧化.

⑷二羥基丙酮(1,3-Dihydroxy acetone)

1,3一二羥基丙酮作為鍋爐水除氧劑是美國Nalco化學(xué)公司于1982公開的專利,它和氧的反應(yīng)能被苯醌、錳催化.

⑸異抗壞血酸(Erythorbic acid)

異抗壞血酸用作除氧劑是美國Nalco 化學(xué)公司于1981年公開的專利,它是維生素C(L-抗壞血酸)的同分異物體,它和溶解氧的反應(yīng)很復(fù)雜,因為它需要經(jīng)歷幾個中間步驟才能完成,因而還不完全清楚其機(jī)理.由于其安全性,用于食品、飼料方面的除氧劑用途較為廣泛,在我國,作為鍋爐水除氧劑也有一些廠家在使用.異抗壞血酸鈉存在的主要問題是:鈉鹽將影響水和蒸汽的電導(dǎo)率;高溫下分解產(chǎn)生腐蝕性溶解固形物(資料表明:在300℃下,分解產(chǎn)物為71.07%乳酸,20.48%乙酸鹽,8.44%甲酸鹽);只能除氧而沒有鈍化作用.

⑹氨基胍化合物(Aminoguanidine)

氨基胍化合物用作除氧劑是美國Olin公司于1984年公開的專利,它們是聯(lián)氨的非揮發(fā)性衍生物.

⑺肟類化合物(Oximes):詳見后面的敘述.

⑻其它:國外還相繼開發(fā)了氮四取代苯二胺、N-異丙基羥胺、乙氧基喹啉等新型除氧劑,還處于進(jìn)一步的研究和實踐中,國內(nèi)也研究得很少.

4、肟類除氧劑

肟類化合物(主要是二甲基酮肟、丁酮肟、乙醛肟)作為新型除氧劑是美國Drew化學(xué)公司于1984年公開的專利,具有低毒、高效、速度快且具有鈍化保護(hù)作用,美國Nolco公司(世界上最大的水處理公司)、Drew公司等均有肟類鍋爐水除氧劑的產(chǎn)品,在歐美日等發(fā)達(dá)國家得到了廣泛的應(yīng)用,我國也于九十年代開發(fā)成功,并得到了較為成功的推廣.

⑴除氧性能:肟類化合物是具有肟基( C═N-OH)的有機(jī)化合物,目前用于鍋爐除氧和停爐保護(hù)的肟類化合物主要有乙醛肟、二甲基酮肟(丙酮肟)和甲乙酮肟.肟類化合物具有較強(qiáng)的還原性,易與氧反應(yīng).

肟類化合物在較寬的溫度和壓力范圍內(nèi)有著良好的除氧性能,最適宜的的溫度范圍是138~336℃,壓力范圍是0.3~13.7Mpa.根據(jù)對比實驗,在相同的條件下,肟類化合物的除氧速度和除氧效率均高于聯(lián)氨.

⑵緩蝕與鈍化作用:肟類化合物可將高價鐵、銅氧化物還原成低價氧化物,其水溶液能夠在鋼材表面形成良好的磁性氧化物膜,對金屬表面起著良好的鈍化、緩蝕作用.其中二甲基酮肟的效果最好,所需使用的量最少.

根據(jù)對比實驗,肟類化合物具有與聯(lián)氨同樣的鈍化、緩蝕作用,能顯著降低溶液中鐵含量,在高溫高壓條件下,對鋼材有保護(hù)作用,其中二甲基酮肟的效果最好,所需使用的量最少.同時,肟類化合物對沉積在管道、省煤器等處的銅的腐蝕產(chǎn)物有清洗作用,這也是在使用肟類化合物初期,爐水中銅的含量明顯升高的原因.

⑶揮發(fā)性:肟類化合物的揮發(fā)性均高于聯(lián)氨、DEHA、嗎啉、環(huán)己胺等,接近于NH3的揮發(fā)性.揮發(fā)性高的除氧劑在蒸汽凝結(jié)時,會有一定數(shù)量的藥劑溶于凝結(jié)水中,因而,有利于保護(hù)凝結(jié)水系統(tǒng)的金屬材料.

⑷分解性:通過在高溫高壓條件下的分解實驗,肟類化合物的分解產(chǎn)物為NH3、N2、H2O、微量乙酸,無甲酸產(chǎn)生,對水汽系統(tǒng)無不良影響.

⑸低毒性:根據(jù)LD50的數(shù)據(jù)比較,聯(lián)氨的LD50為290mg/kg,乙醛肟為1900mg/kg,甲乙酮肟為2800mg/kg,二甲基酮肟為5500mg/kg,可見聯(lián)氨的毒性較強(qiáng),而肟類化合物的毒性很小,屬低毒類化合物.通過除氧劑的皮膚和粘膜接觸試驗表明,肟類除氧劑無明顯刺激和損害,而聯(lián)氨則引起皮膚紅腫、糜爛、粘膜充血等損傷作用.

標(biāo)簽：鍋爐什么那種