工业锅炉水质

《工业锅炉水质》

一、修订概况

《工业锅炉水质》标准是根据国家标准化管理委员会2006年的国家标准修订计划（项目计划编号：20064862-T-469），对GB1576-2001《工业锅炉水质》进行的修订。

1、修订原则

工业锅炉水质标准修订遵循以下原则：

（1）规范性

按GB/T1.1-2000《标准化工作导则  第1部分：标准的结构和编写规则》和GB/T1.2-2002《标准化工作导则  第2部分：标准中规范性技术要素内容的确定方法》的要求进行修订。

（2）连续性

GB1576自1979年颁布以来，经历了1985年、1996年和2001年三次修订，是一个比较成熟的标准，具有较好的适用性。近三十多年的实践证明，该标准为确保我国工业锅炉安全运行发挥了很大的作用。鉴于此，凡是实践证明符合我国国情，且能确保锅炉安全运行、执行有效的内容，在新标准中均予以保留。GB/T1576-2008是在GB1576-2001基础上进行修改、充实、完善的。

（3）适用性

随着我国国民经济的迅速发展和技术的不断进步，对节能降耗和环境保护提出了更高要求。根据工业锅炉产品发展趋势，JB/T10094－2002《工业锅炉通用技术条件》的适用范围在2002年修订时已将工业锅炉额定压力扩大至小于3.8MPa，本标准在修订时适用范围随之扩大到小于3.8MPa。为适应社会需求的变化，近几年贯流锅炉、直流锅炉得到广泛应用，这种锅炉对水质提出了更高的要求，原标准已不适用于这类锅炉的要求；再则，用于工业锅炉的阻垢剂和除氧剂的种类日渐增多，效果也比原标准规定的药剂有所提高，新标准应适应发展的要求；另外，在保证锅炉安全运行的前提下，为了促进工业锅炉节能减排，修订标准时，对有关指标作出相应的规定。

（4）可操作性

充分考虑我国锅炉水处理现状和现有的分析条件、技术水平、可能达到的程度进行修订。针对原标准中个别水质指标的测试方法难度较大，例如悬浮物测定，不少单位不具备测试条件，为此参照了国外和国内同类标准作了修改，以便使标准更具有可操作性。

（5）先进性

参考国际标准和先进国家的标准，在原标准的基础上，使修订后标准的技术性、科学性、先进性有所提高。在修订本标准时，充分参考了ISO(国际标准)、JIS(日本标准) 、BS(英国标准)、美国ASME的锅炉水质导则等。

（6）针对原标准在执行过程中存在的问题和标准本身的不足进行修订。

（7）根据试验结果和锅炉用户的实践经验修订水质控制项目的具体指标。

2、本标准与GB1576-2001的主要差异

——根据我国政府入世时的承诺，使标准符合《贸易技术壁垒协议（TBT）》的规定，本标准性质由强制标准修订为推荐标准；

——按GB/T1.1-2000《标准化工作导则  第1部分：标准的结构和编写规则》要求进行编写，增加了目次、规范性引用文件、术语和定义章节；

——适用范围扩大到额定压力小于3.8MPa的锅炉，并规定了本标准不适用于铝材制造的锅炉；

——对所有指标规定了有效数字；

——将悬浮物指标修改为浊度指标；

——对给水pH规定了上限值；

——增加了锅水酚酞碱度指标；

——蒸汽锅炉和汽水两用锅炉增加了除盐水作为补给水的有关控制指标；

——蒸汽锅炉和汽水两用锅炉增加了给水电导率指标；

——扩大了单纯采用锅内加药处理的适用范围；

——修改了各表的注和脚注；

——修改了热水锅炉水质指标；

——修改了直流锅炉和贯流锅炉的水质指标；

——增加了补给水的水质；

——增加了回水水质；

——修改了附录的内容。

本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F和附录G为规范性附录。

二、标准主体结构主要修订情况

本标准将原标准的范围、水质标准二部分内容按标准的编写原则重新划分为范围、规范性文件、术语和定义、水质标准、水质分析方法五部分内容。

1、GB1576《工业锅炉水质》由强制性标准修订为推荐性标准

根据我国政府入世时的承诺，为了使标准符合《贸易技术壁垒协议（TBT）》的规定，本标准性质由强制标准修订为推荐标准。但是推荐性标准，在被法律、法规、安全技术规范引用之后，在其限定的范围内，就成为强制执行标准。GB/T1576《工业锅炉水质》已被多个安全技术规范引用（《蒸汽锅炉安全技术监察规程》、TSG G5001《锅炉水处理监督管理规则》、TSG G5002《锅炉水处理检验规则》等都引用了GB/T 1576），因此，在工业锅炉的范围内GB/T1576《工业锅炉水质》是强制性标准。

2、范围

在“范围”中规定了GB/T1576-2008《工业锅炉水质》标准所涉及的锅炉运行状态和适用范围。

（1）明确了本标准为工业锅炉运行时的水质标准。

停（备）用锅炉的防锈蚀保护液、停（备）用锅炉启动时的水质可不执行本标准。

——工业锅炉启动、停运较为频繁，由于停用期间的腐蚀、启动时水汽冲刷等原因，锅炉启动时给水总铁含量、硬度难以符合正常时的水质标准。许多工业锅炉没有加药装置，锅水高pH值主要依靠给水中的重碳酸盐水解产生的OH－来实现；锅水碱度则主要通过蒸发浓缩来控制。而重碳酸盐水解和蒸发浓缩需要锅炉运行一段时间后才能达到要求。所以，锅炉启动时水质可不执行本标准。

（2）本标准适用于额定出口蒸汽压力小于3.8MPa，以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，也适用于以水为介质的固定式承压热水锅炉和常压热水锅炉。

根据工业锅炉产品发展趋势，JB/T10094－2002《工业锅炉通用技术条件》的适用范围在2002年修订时已将工业锅炉额定压力扩大至小于3.8MPa，本标准在修订适用范围时随之扩大到小于3.8MPa。

（3）本标准不适用于铝材制造的锅炉。

由于本标准的水质不适合铝及铝合金防腐蚀条件，因此，规定本标准不适用于铝材制造的锅炉。

3．增加了规范性引用文件

标准中规定的水质控制指标，涉及许多水质分析方法、标准溶液的制备方法、水样的采集方法和水质分析过程的要求等，在原标准的附录中分别规定了各项指标的分析方法。在本标准修订时，按照标准编写原则，本标准执行中（根据《工业锅炉水质》需要）可能涉及到的有关国家标准或行业标准，并且满足本标准需要，都在规范性引用文件中引用，不在附录中重复规定。

GB/T1576《工业锅炉水质》和GB/T12145《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》构成了完整的锅炉水汽质量标准体系，《工业锅炉水质》有些规定可以直接引用《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》中的有关规定，如蒸汽质量，在标准修订时已明确规定需要执行的标准。

4．增加了术语和定义

为了避免误解和矛盾，对工业锅炉各种用水和水处理方式的术语进行了定义。

很多人把补给水误解为给水，工业锅炉给水主要是由回水和补给水组成，只有当回水利用率为零时，给水才等同于补给水；按照以前的概念，除盐水是指经过阴、阳离子交换后的水，但随着科技的发展，反渗透等技术得到广泛的应用，反渗透脱盐率≥96％，电去离子软化技术除盐率≥60％，在本标准中均将其定义为除盐水。

为了防止混淆和误解，本标准对原水、软化水、除盐水、补给水、给水、锅水、回水、锅内加药处理、锅外水处理等术语进行了定义。

5、水质标准结构的修改

对原水质标准进行了和并、区分，对贯流锅炉、直流锅炉的水质要求单独进行了规定，增加了补给水和回水质量要求。

（1）原水质标准结构

2.1 采用锅外化学水处理的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质

2.2 采用锅内加药处理的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质

2.3 热水锅炉水质

2.4 直流（贯流）锅炉水质

2.5 余热锅炉水质

2.6 水质检验方法

（2）标准修订后的水质标准结构

4.1 自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质

4.1.1 采用锅外水处理的自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，给水和锅水水质应符合表1规定。

4.1.2 单纯采用锅内加药处理的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质

4.2 热水锅炉水质

4.2.1 采用锅外水处理的热水锅炉，给水和锅水水质应符合表3规定。

4.2.2 单纯采用锅内加药处理的热水锅炉水质

4.3 强制循环（贯流、直流）蒸汽锅炉水质

4.4 余热锅炉水质

4.5 补给水水质

4.6 回水水质

（3）水质标准结构修改的原因

——原标准的2.1条和2.2条，均为蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质标准，应合并成同一个章节，区分两种水处理方式的水质标准。

——原标准中的2.3条热水锅炉水质，锅外水处理和锅内加药处理为一个章节，但应分成两个部分。

——原标准2.4条规定：“直流(贯流)锅炉给水应采用锅外化学水处理，其水质按表1中额定蒸汽压力为大于1.6MPa、小于等于2.5MPa的标准执行”。实践证明原条款规定欠妥，贯流锅炉和直流锅炉是从美日等国引进的水循环是强制循环锅炉，贯流式锅炉循环比≤2，直流式锅炉循环比约为1.2~1.4，自然循环蒸汽锅炉的循环比为100~200。强制循环锅炉的循环比要比自然循环锅炉的循环比小很多，水质要求更加严格，因此，在修订本标准时将贯流锅炉和直流锅炉的水质标准从自然循环蒸汽锅炉分离出来，单独进行规定。

——原标准2.6条是水质检验方法，而不属于水质标准，应在其它章进行规定。

——增加补给水水质标准的目的是确保补给水水质满足锅炉给水水质的要求，合理选择补给水处理方式，并促进锅炉节能减排。

——增加回水水质标准的目的是确保回水水质满足锅炉给水水质的要求，提高回水利用率，促进锅炉节能减排。

6、增加了水质分析方法的规定

规定了本标准中各项控制指标的测定方法。

原标准2.6条是水质检验方法，而不属于水质标准，标准修订时将其单列一章。

7、附录

对尚无国家（行业）标准分析方法或国家（行业）标准分析方法不适合本标准水质范围和选用条件的项目规定了规范性附录。

三、水质标准修订的说明

（一）通用项目的修订

1、对所有指标都规定了有效数字

水质指标都应规定有效数字，而原标准中没有规定，往往使人误解为后一位数字是可疑值，易造成对标准理解的偏差。

2、将所有给水悬浮物指标都修改为浊度

（1）悬浮物指标修改为浊度理由

——悬浮物是指含有各种大小不同颗粒的混杂物，它会使水体浑浊，透明度降低。水中悬浮物的理化特性、所用滤器与孔径大小、滤材面积与厚度等诸多因素均可影响悬浮物的测定结果，一些细小的悬浮微粒无法滤除，测定结果不能充分反映水体中悬浮物的总体情况。通过测定水体的浊度，能更好地反映水中悬浮物的多少。

——GB1576-2001《工业锅炉水质》规定了给水悬浮物的指标，但由于悬浮物标准测定方法采用的是重量分析法，分析操作比较麻烦，耗时很长，不适合水质监测的常规分析。

——现在绝大多数的锅炉使用单位和检验监测机构均采用监测浊度的方法，间接控制给水的悬浮物，效果良好，并且符合控制要求。

——GB12145《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》控制的指标为浊度，修改后与GB12145协调统一。

（2）水的浊度表示方法

选用经特殊精制的漂白土或硅藻土配制标准浊度溶液，相当于1000ml水中含有1mg漂白土或硅藻土时，所产生的浊度为1度，或称杰克逊，浊度单位为JTU，现代浊度仪显示的浊度是散射浊度单位NTU，1JTU＝1NTU＝1mg/L的漂白土（或硅藻土）悬浊液。

国际上公认以乌洛托品-硫酸肼（福马肼）配制浊度标准溶液重现性较好，其浊度单位为FTU。目前普遍使用福马肼悬浊液作为标准浊度溶液，用分光光度法比较水样与标准悬浊液的透光强度，进行浊度的测定，因此，本标准浊度计量单位采用FTU。

各种浊度之间的关系：1FTU＝1NTU＝1mg/L的漂白土（或硅藻土）悬浊液。

3、给水pH值都规定了上限指标

原标准所有给水pH值都规定为≥7，而没有规定上限指标，会给人以给水pH值越高越好的错误印象。给水控制pH值的目的是为了防止给水系统的酸性腐蚀及腐蚀产物带入锅内，但同时也应防止给水中碱性物质过多带来的负作用，如果给水pH值过高，碱性物质在锅内经过分解、蒸发浓缩后，会造成锅水碱度及pH值超标、金属钝化膜的破坏等危害。为了减缓给水系统、锅炉蒸发系统腐蚀，有必要控制给水pH值在一定范围内，新标准将给水pH值控制范围进行了修订，规定了上限控制指标。

4、锅水增加了酚酞碱度指标

（1）增加酚酞碱度控制指标的理由

——防止锅炉酸性或碱性腐蚀的发生

工业锅炉锅水中常见的碱度有氢氧化物、碳酸盐、氨、磷酸盐、硅酸盐、亚硫酸盐、腐植酸盐等，一些锅炉运行中使用的阻垢、除垢剂还含有有机酸盐。

——可间接测定和控制锅水pH值

很多工业锅炉使用单位没有pH计，采用pH试纸测定锅水pH值，众所周知pH试纸测定锅水pH值有误差，影响锅水pH的正确控制，如果既测定酚酞碱度，又测定全碱度，就可以很方便计算出锅水pH值：

——参考国外标准

许多国外锅炉水质标准均对工业锅炉锅水酚酞碱度进行了规定，如日本JIS B8223《锅炉给水和锅炉水质》就对锅水全碱度和酚酞碱度分别作出了控制规定。

（2）酚酞碱度的控制范围确定方法

为了即可放宽锅水碱度的上限值，又能防止由于pH值过高而造成的碱性腐蚀，也可通过制定锅水全碱度和酚酞碱度两个指标来实现，原理如下：

锅水酚酞碱度JDP=[OH-] + 1/2[CO32-]  （mmol/L）

锅水甲基橙碱度JDM=1/2[CO32-]  （mmol/L）

锅水总碱度JDZ = JDP + JDM  （mmol/L）

当pH=12，[OH-]=10-2 mol/L=10mmol/L，JDP =5+1/2JDZ  （mmol/L）

当pH=10，[OH-]=10-4 mol/L=0.1mmol/L，JDP = 0.05+1/2JDZ  （mmol/L）

因此，当JDP≤5+1/2JDZ时，就可有效控制锅水的pH值不超过12的上限值；当JDP≥0.05+1/2JDZ时，可保证锅水的pH值不低于10。

根据上述原理及锅炉压力等级，计算得出锅炉酚酞碱度按表1控制为宜。

表1  锅水总碱度和酚酞碱度控制指标

5、修改了原标准注1）和注2）对硬度、碱度的计量单位的注解

原标准对碱度计量单位的注解有误，锅水的碱度成份不仅限于OH-、CO32-、HCO3-，还可能有氨、磷酸盐、硅酸盐、亚硫酸盐、腐植酸盐、有机酸盐等。而计量单位的规定已有行业标准，因此，本标准修订为：“硬度、碱度的计量单位为一价基本单元物质的量浓度”。

（二）自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质标准修订内容

表1  采用锅外水处理的自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质

表1（续）

1、将“蒸汽锅炉”修订为“自然循环蒸汽锅炉”

贯流锅炉和直流锅炉也属于蒸汽锅炉，为了区分自然循环蒸汽锅炉和强制循环锅炉，本标准4.1条款是针对自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质作出的规定。

2、水质分为采用“锅外水处理”和“单纯采用锅内加药处理”两部分

原标准的2.1条款和2.2条款，均为自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质标准，本标准修订时，将其合并成同一个章节，分成两种不同水处理方式的水质标准。

3、采用锅外水处理的自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉水质修订内容

（1）将原标准中“给水一般应采用锅外化学水处理”修订为“锅外水处理”

原标准中规定“蒸汽锅炉和汽水两用锅炉的给水一般应采用锅外化学水处理”。锅外水处理并不局限于化学处理，随着经济的发展和技术的不断进步，近几年反渗透水处理设备应用日渐增多，而反渗透除盐技术不属于化学水处理范畴，为适应社会需求的变化，因此，在标准修订时将原2.1条款（现4.1.1条款）修改为“采用锅外水处理的自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，给水和锅水水质应符合表1规定”。锅外水处理包含化学方法和反渗透、电渗析等物理方法，使标准适用范围更大。

（2）增加了额定压力大于2.5 MPa，小于3.8MPa锅炉的水质要求

由于本标准适用范围扩大，因此表1中增加了对额定压力大于2.5 MPa，小于3.8MPa锅炉的水质要求。由于在此压力范围的蒸汽锅炉水质没有热化学试验数据，运行控制经验也较少，因此，在制定各项控制指标时主要借鉴JIS B8223（日本锅炉给水和锅炉水质标准）、美国ASME的锅炉连续运行水质控制导则、BS（英国标准）等，并根据各项指标间关联成份的计算结果制定的。

（3）增加了除盐水作为补给水有关控制指标

原标准只规定锅外化学水处理的软化水指标及相应的锅水指标，但随着科学技术的进步和企业对节能降耗意识的增强，工业锅炉采用除盐水（主要有离子交换除盐和反渗透脱盐）作为补给水的逐渐增多。除盐水与软化水相比较，其特点是将水中的溶解固形物、硬度、碱度大部分除去了，因此，其锅水和采用软化处理的锅水的差别：一是锅水碱度很低；二是锅炉排污率可降至1％以下，对节能降耗意义重大；三是锅水溶解杂质较低，易结垢物质较难达到过饱和，对防止结垢有很大帮助；四是锅水缓冲性较小，应严格控制pH值，以防止腐蚀。为此增加蒸汽锅炉和汽水两用锅炉采用除盐水作为补给水有关控制指标。

锅水控制碱度的目的是将进入锅内的残余硬度生成水渣，防止结垢；另外又要防止碱度过高发生碱性腐蚀和汽水共腾。补给水若采用离子交换除盐处理或反渗透除盐处理，补给水结垢物质浓度很低，结垢的可能性较小，因此可不控制锅水碱度的下限，而应控制碱度的上限。另外，为了减缓锅水的腐蚀性，必须控制锅水pH值。

原标准在执行中，曾多次发现工业锅炉采用除盐处理，锅水碱度低于6mmol/L规定指标，向锅内加碱，造成热力系统积盐的事故。

新标准增加了除盐水作为补给水有关控制指标，锅水碱度只控制上限，而不控制下限，为了防止锅炉腐蚀，锅水维持pH值在10.0～12.0范围内。因除盐水几乎没有碱度，锅水pH值常常会小于10.0，一般应向锅内投加碱性药剂，调节锅水pH值。

（4）修订了给水限定全铁适用范围

给水中含铁较高时对锅炉造成的主要危害是：结生氧化铁垢；三价铁离子是阴极去极化剂，可对金属本身构成腐蚀；氧化铁垢不仅妨碍传热，更为严重的危害是产生垢下腐蚀，造成金属管壁减薄、穿孔。

原标准表l中给水含铁量规定了指标，并在注⑥中说明，“仅限燃油、燃气锅炉”。其实不应该只限制燃油、燃气锅炉给水含铁量，而是任何蒸汽锅炉都应该严格控制给水的含铁量。新标准修订后取消原标准注⑥，也就是说不管何种燃料均要限制给水总铁含量。

给水铁离子不仅是补给水带来的，其主要来源有：

——原水水源为地下水，当地下水铁含量较高时，会使离子交换树脂中毒，并使铁离子漏过。

——生产返回水中带入大量铁腐蚀产物。这是因为给水中的重碳酸盐进入锅内，在高温高压的作用下分解出二氧化碳气体，CO2被蒸汽携带会使冷凝水或在湿蒸汽显酸性。水中CO2虽然只显弱酸性，但由于蒸汽一般都比较纯净，冷凝成水后缓冲性很小，少量的CO2就会使其pH值显著降低。如当每升纯水中溶有1mg CO2时，水的pH值便可由7.0降至5.5左右。值得注意的是，弱酸的酸性不能单凭pH值来衡量，因为弱酸只有一部分电离，随着腐蚀的进行，消耗掉的H+会被弱酸继续电离所补充。

水中的CO2可使水产生H+，而H+与溶解氧同是腐蚀电池中阴极去极化剂，大大加速了阳极金属铁的腐蚀。

CO2既使金属铁发生酸腐蚀，又使其发生电化学腐蚀。因此，凝结水中的CO2具有较强的腐蚀性，特别是在有氧的存在下。

——给水系统腐蚀。

——有些除氧装置是靠海绵铁、铁屑、铁粒等铁质材料除氧，如果控制和管理不好很容易将铁离子带入锅炉。

——解吸除氧装置是靠反应器产生的CO2和N2与水剧烈混合，使水中溶解氧的分压变得极小，而除掉。但此时水中CO2的含量却较高，对给水系统、蒸汽系统、冷凝水系统都会腐蚀，使给水铁含量很高。

——水处理设备、再生系统、水箱等未做防腐处理，或者防腐层脱落，使补给水系统产生的铁腐蚀产物进入到给水；给水pH值较低，给水系统本身的腐蚀产物致使给水含铁。

（5）给水pH控制指标

为了减缓给水系统、锅炉蒸发系统腐蚀，有必要控制给水pH值在一定范围内，新标准将给水pH值控制范围进行了修订。

除盐水的pH值一般介于6.2~7.3之间，由于除盐水比较纯净，缓冲性较小，而在吸收了空气中的CO2之后很容易下降到6以下，给水系统很容易发生酸性腐蚀。腐蚀产物会进入锅炉会带来一系列结垢、腐蚀后果。JIS推荐以除盐水为补水、工作压力为1~3Mpa的锅炉的给水pH值范围为8.0~9.5，ASME推荐的该工作压力的合适pH为7.5~10。经过起草组充分论证，将除盐水作为补给水的给水pH定为8.0~9.5，除盐水水只需加入很少的碱性物质（1~2ppm）就可以将pH控制在合适的范围，并能有效防止给水系统发生酸性腐蚀。

软化水通常具有高pH的缓冲能力，并且原水经过软化处理，重碳酸盐硬度交换成重碳酸钠，补给水pH有所升高，控制给水pH在7.0～9.0是容易实现的。若回水利用导致给水pH降低时，只需加入很少的碱性物质就可以将pH控制在合格的范围，

（6）增加了给水电导率指标

由于水源水质日趋劣化，溶解固形物呈逐年上升之势，导致锅炉排污率增加，热效率下降，能耗上升。为了适应节能降耗的要求，有必要对给水电导率提出规定。提出给水电导率控制指标的原则是采用软化水作为补给水的锅炉排污率≤10％，采用除盐水水作为补给水的锅炉排污率≤2％，根据电导率和溶解固形物之间的关系，以及不同压力等级的锅炉对溶解固形物控制要求，计算得出给水电导率限制指标。

因为给水均为弱碱性，其“固导比”在0.5～0.7之间，取“固导比”系数0.6来计算制定给水电导率指标。

表2  以软化水作为补给水的锅炉给水电导率控制值的计算结果

表3  以除盐水作为补给水的锅炉给水电导率控制值的计算结果

当水源水质较差，电导率已超出了规定上限时，通常有两种方式降低给水电导率：

——采用软化处理时，增加生产返回水回收率。给水电导率≈（1－回收率）×原水电导率，从此式不难看出，生产返回水回收率每增加10％，给水电导率可比原水电导率降低10％，也就是说回收率越高，给水质量越好