从国标到实践：如何科学设定复合循环锅炉的pH和溶解氧控制目标？

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

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

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》和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

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

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。