從國標到實踐：如何科學設定復合循環鍋爐的pH和溶解氧控制目標？

復合循環鍋爐作為現代火力發電與大型工業生產的核心設備，其運行的安全性與經濟性直接取決于水汽品質的精細控制。在眾多水質指標中，pH值（氫離子濃度指數）和溶解氧（DO）是兩項最為關鍵且相互關聯的控制參數。其控制范圍的確定并非隨意設定，而是基于嚴密的化學原理、防腐防垢需求以及嚴格的現行國家標準的雙重考量，尤其與鍋爐的壓力等級密切相關。

660MW超超臨界復合循環鍋爐機組

一、 控制參數的核心意義：防腐與防垢

pH值的雙重角色：
pH值是衡量水溶液酸堿度的指標。在鍋爐水汽系統中，對pH值的控制主要出于以下目的：

• 抑制腐蝕：當pH值較低（酸性條件）時，會對鍋爐金屬壁面（如碳鋼）、給水管路及熱交換器造成均勻腐蝕和酸性腐蝕。提高pH值至堿性范圍，可以使金屬表面形成穩定的保護膜（如四氧化三鐵），顯著減緩腐蝕速率。
• 優化水化學工況：對于采用磷酸鹽處理或全揮發處理的鍋爐，特定的pH范圍是保證藥劑充分發揮作用的前提，既能防止鈣鎂水垢的生成，也能避免堿性腐蝕或磷酸鹽“隱藏”現象的發生。

溶解氧的嚴格控制：
溶解氧是鍋爐系統中危害性極強的腐蝕性物質。它會引發點狀腐蝕（氧腐蝕），這種腐蝕局部深坑發展，對設備的安全性構成嚴重威脅。溫度越高，壓力越大，氧腐蝕的速度越快。因此，給水中的溶解氧必須被徹底去除，并通過維持系統的嚴密性和添加除氧劑（如聯氨或其他有機碳除氧劑）來防止其漏入。

二、 壓力等級如何影響控制范圍的確定

鍋爐的工作壓力是決定pH和溶解氧控制范圍的首要因素。壓力等級越高，意味著設備結構的應力越大，水溫也越高，對水質純凈度和化學穩定性的要求就愈發苛刻。

• 基本原則：壓力等級越高，對溶解氧的控制要求越嚴格（目標值越低），對pH值的控制精度和范圍要求也越精確。

具體參數指標的確定依據（參照現行國家標準）

我國現行的核心標準是GB/T 12145-2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》和GB/T 1576-2018《工業鍋爐水質》。前者主要適用于高參數、大容量的電站鍋爐（包括復合循環鍋爐），后者則覆蓋了工業領域的蒸汽和熱水鍋爐。對于復合循環鍋爐，應主要參照GB/T 12145-2016。

以下以GB/T 12145-2022為主要依據，列舉不同壓力等級鍋爐的給水pH和溶解氧控制范圍：

低壓鍋爐（如≤2.5 MPa）：

• pH值（25℃）：通常控制在8.8 ~ 9.5或根據水工況要求確定。此范圍能有效形成保護膜，同時避免堿性過高。
• 溶解氧：標準要求為≤15 μg/L。通過熱力除氧器即可基本滿足要求。

中壓鍋爐（3.8 ~ 5.8 MPa）：

• pH值（25℃）：控制范圍更為嚴格，一般為9.0 ~ 9.6（全揮發處理時）。精確控制有助于抑制系統中鐵、銅等金屬的溶解和沉積。
• 溶解氧：要求大幅提高，通常為≤7 μg/L。需要高效的熱力除氧并輔以化學除氧。

高壓及以上鍋爐（≥12.0 MPa，包括亞臨界、超臨界、超超臨界復合循環鍋爐）：

• pH值（25℃）：根據所采用的水處理工藝（如還原性全揮發處理CWT或氧化性全揮發處理AVT(O)）有細微差別，范圍通常在9.0 ~ 9.6或9.2 ~ 9.8之間。超臨界機組由于無鍋水，對給水pH的控制精度要求極高。
• 溶解氧：這是控制的重點。標準要求極為苛刻，例如對于超臨界直流鍋爐，給水溶解氧目標值往往要求≤5 μg/L，甚至更低（如AVT(O)工況下，溶解氧本身作為控制參數）。這需要配備真空除氧器、高效的除氧劑以及極高的系統嚴密性。

快開式超臨界裝置

三、 控制范圍的實踐與監測保障

確定控制范圍只是第一步，如何在運行中持續穩定地維持這些參數才是關鍵。這依賴于一套完整的水汽監督體系，其核心是精準、可靠的在線儀表和實驗室分析儀器。

例如，對于需要進行全面水質監控與定期校準的場合，實驗室級別的精密分析儀器不可或缺。像贏潤環保生產的ERUN-ST7-11系列實驗室臺式鍋爐水質分析儀，其設計嚴格參照了GB/T 1576-2018等國家標準。該儀器可精準測量pH值（采用電極法，符合GB/T 6904-2008）和溶解氧（采用氧電極法，符合GB/T 12157-2022），同時還能檢測濁度、硬度、鐵、銅等多項關鍵指標。這類設備為電廠和大型工業企業提供了權威的實驗室數據支撐，用于校驗在線儀表、進行深度水質分析以及故障診斷，是確保pH值和溶解氧等核心參數始終受控的重要技術保障。當然，日常運行的實時監控主要依賴于安裝在系統關鍵節點的在線pH計和溶解氧表。

實驗室臺式鍋爐水質檢測儀

復合循環鍋爐的pH值和溶解氧控制范圍，是一個基于防腐防垢科學原理、緊密結合鍋爐壓力等級這一核心設計參數，并最終由國家標準（如GB/T 12145-2016）明確規定的技術體系。壓力越高，控制要求越嚴格。在實際操作中，必須依據鍋爐的具體參數和所選用的水處理工藝，嚴格執行標準，并借助精準的監測手段，方能實現鍋爐的長周期安全、經濟、穩定運行。