鍋爐水處理ppt課件

1、1,一、天然水中的雜質(zhì),2,天然水中的溶解物,3,鈣、鎂離子,鈣、鎂離子：水溶解了某些礦物質(zhì)而生成 石灰石CaCO3 、白云石MgCO3 在水中生成Ca2+、 Mg2+離子 CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2=Ca2+2HCO3 石灰石CaCO3在水中溶解度很小，但水中含有游離CO2時(shí)，CaCO3轉(zhuǎn)化成溶解度比碳酸鈣大得多的重碳酸鈣Ca(HCO3)2，其溶解度取決于平衡狀態(tài)中的CO2含量。 Mg2+比Ca2+的含量小 石膏：CaSO42H2O=Ca2+2H2O+SO42,4,溶解氣體,O2：主要來(lái)源于溶解大氣中的氧氣，一般014mg/L CO2：主要來(lái)源水中或泥土中有機(jī)物的分解和氧化

2、,5,二、鍋爐用水,原水（生水）：水源水，地表水、地下水、自來(lái)水 給水：直接進(jìn)入鍋爐、被鍋爐加熱、蒸發(fā)的水，由回水補(bǔ)給水組成 回水：回收循環(huán)使用的水 補(bǔ)給水：補(bǔ)充符合水質(zhì)要求的水 鍋水：鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動(dòng)的水,6,水質(zhì)的影響-1,鍋爐結(jié)垢： 水垢易在熱負(fù)荷很高的鍋爐爐管中生成，水垢導(dǎo)熱性比金屬差幾百倍；局部金屬壁溫過(guò)高，導(dǎo)致管壁起皰或裂縫 增加流動(dòng)阻力，影響水的正常循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)堵塞管路 管內(nèi)水垢難以清除,7,水質(zhì)的影響-2,鍋爐腐蝕 水中的O2、CO2，對(duì)金屬產(chǎn)生化學(xué)腐蝕；水中的電解質(zhì)（酸、堿、鹽的水溶液）對(duì)金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕；嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生局部穿孔 汽水共騰 蒸汽鍋爐鍋筒內(nèi)的水滴被蒸汽大量

3、帶走的現(xiàn)象 鍋筒內(nèi)懸浮物、油脂、鹽分的含量隨著水蒸發(fā)會(huì)增加，在汽水分界面產(chǎn)生泡沫，或汽水共騰，蒸汽大量帶水，使蒸汽含鹽量增加用汽設(shè)備內(nèi)沉積,8,鍋爐水質(zhì)指標(biāo),兩種指標(biāo) 代表水中雜質(zhì)離子的組成：Cl+、Ca2、溶解氧 代表某些化合物之和或某種性能：硬度、堿度、含鹽量等,9,鍋爐給水水質(zhì)指標(biāo)-1,目的：防止鍋爐給水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢 指標(biāo)： 1。懸浮物： 影響：有懸浮物，影響鍋內(nèi)加藥、除垢或鍋外化學(xué)處理 指標(biāo)：鍋內(nèi)加藥，要求20mg/L；鍋外化學(xué)處理（離子交換），要求5mg/L 處理方法：過(guò)濾、干燥、稱重，mg/L,10,鍋爐給水水質(zhì)指標(biāo)-2,2。硬度mmol/L 防止鍋爐給水系統(tǒng)生成鈣、鎂水垢 硬度

4、：?jiǎn)挝蝗莘e水中某些易形成沉淀的金屬離子的含量。（二價(jià)或以上的離子，Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+）。 各種硬度名稱： 鈣硬度（鎂硬度）：按陽(yáng)離子分為鈣鹽Ca(HCO3)2, CaSO4, CaCl2（鎂鹽）。單位容積中鈣鹽離子的總含量稱為鈣硬度（鎂硬度,11,鍋爐給水水質(zhì)指標(biāo)-3,按陰離子分為碳酸鹽硬度、非碳酸鹽硬度 碳酸鹽硬度：水中鈣、鎂重碳酸鹽與碳酸鹽Ca(HCO3)2、CaCO3、Mg的含量。加熱沸騰從水中析出沉淀，又稱暫時(shí)硬度 MgCa(HCO3)2=MgCaCO3+H2O+CO2 MgCO3+H2O=Mg(OH)2 +CO2 非碳酸鹽硬度：水中鈣、鎂硫酸鹽、氯化物CaSO4、

5、CaCl2、Mg的含量。加熱沸騰時(shí)不會(huì)馬上析出，只有蒸發(fā)到水中濃度超過(guò)飽和濃度時(shí)才會(huì)析出沉淀永久硬度 一般水中MgCaCO3含量很少，暫時(shí)硬度又稱為重碳酸鹽硬度,12,鍋爐給水水質(zhì)指標(biāo)-4,負(fù)硬度：水中重碳酸鈉的總含量。 硬度的關(guān)系 總硬度H鈣硬度鎂硬度 總硬度H 暫時(shí)硬度HT永久硬度HFT 負(fù)硬度總堿度總硬度,13,鍋爐給水水質(zhì)指標(biāo)-5,堿度A：能接受氫離子的物質(zhì)的量，如氫氧根OH 、碳酸鹽CO32、重碳酸鹽HCO3等，它們可用酸中和，所以稱為堿度。mmol/L 暫硬是鈣、鎂與CO32、HCO3形成的鹽，也是水中的堿度 水中同時(shí)存在OH 、HCO3，兩者反應(yīng)形成碳酸根： OH HCO3 CO

6、32H2O 一般說(shuō)水中不能同時(shí)含有OH 、HCO3 據(jù)上假設(shè)，水中堿度只能： OH CO32 或CO32 HCO3 或OH 、CO32、HCO3中的三者之一,14,鍋爐給水水質(zhì)指標(biāo)-6,水中有鈉鹽堿度時(shí)與非碳酸鹽反應(yīng)，不會(huì)存在非碳酸鹽硬度（永硬） Na2CO3+CaSO4=CaCO3 +Na2SO4,15,堿度與硬度的關(guān)系,16,鍋爐給水水質(zhì)指標(biāo)-7,3。PH值：水中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，表示酸堿性強(qiáng)弱的指標(biāo)，H+OH，酸性溶液 防止給水系統(tǒng)腐蝕： PH7中性； PH7堿性。酸性水對(duì)鍋爐有腐蝕，給水 PH7 4。含油量2mg/L 原因：蒸汽凝結(jié)水、給水過(guò)程可能混入油 鍋水中漂浮，促成泡沫，汽水共

7、騰，蒸汽質(zhì)量下降 5。溶解氧：防止鍋爐腐蝕（mg/L,17,鍋爐鍋水水質(zhì)指標(biāo)-1,目的：防止鍋內(nèi)結(jié)垢、腐蝕和蒸汽質(zhì)量不良 1?？倝A度： 用甲基橙作指示劑滴定，水中HCO3能全部反應(yīng)，測(cè)得水中堿度成分的總和，稱為總堿度 總堿度過(guò)高：堿性腐蝕應(yīng)力腐蝕；影響蒸汽品質(zhì),18,鍋爐鍋水水質(zhì)指標(biāo)-2,2。PH值：水中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù) 由于水的蒸發(fā)，使鍋水PH高于給水PH值 PH=813金屬表面形成致密的Fe3O4保護(hù)膜 鍋水PH1012， PH較低，水對(duì)鍋爐腐蝕增強(qiáng) Fe3O48H+2Fe3+Fe2+4H2O，破壞保護(hù)膜 PH過(guò)高，游離的NaOH較多，易引起堿性腐蝕 Fe3O44NaOH 2NaFeO2

8、+Na2FeO2+2H2O 鍋水中PO43與Ca2+反應(yīng)，只有PH較高才能生成易排除的水渣,19,鍋爐鍋水水質(zhì)指標(biāo)-3,3。磷酸根PO431030mg/L 維持一定的磷酸根，防止鈣垢 PO43不能過(guò)高：生成Mg3(PO4)2水垢 4。相對(duì)堿度：鍋水游離NaOH含量與溶解固形物含量之比 游離NaOH含量：氫氧根堿度折算成NaOH的含量 相對(duì)堿度過(guò)高，引起金屬苛性脆化 相對(duì)堿度0.2,20,堿度與金屬苛性脆化,受腐蝕的碳鋼產(chǎn)生裂紋，本身不變形，產(chǎn)生脆性斷裂堿脆、苛性脆化 苛性脆化條件：鍋水中有游離的NaOH鍋水產(chǎn)生局部濃縮受拉應(yīng)力，三者缺一不可,21,指標(biāo)間的關(guān)系-1,堿度 表示水中能接受氫離子的

9、物質(zhì)的量，主要是OH、CO32、HCO3 當(dāng)水中同時(shí)存在OH、HCO3時(shí)，則反應(yīng) OHHCO3 CO32H2O 因此，水中堿度只能有五種形式： 1）只有OH堿度 2）只有CO32堿度 3）只有HCO3堿度 4）同時(shí)有OH CO32堿度 5）同時(shí)有只有CO32 HCO3堿度,22,指標(biāo)間的關(guān)系-2,堿度JD 堿度用中和滴定法測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)溶液是HCl和H2SO4 酸與各種堿度的反應(yīng) OH+H+ H2O CO32 +H+ HCO3 HCO3 +H+ H2O+CO2 用酚酞作指示劑酚酞堿度，終點(diǎn)PH值是8.3。只能進(jìn)行前兩式的反應(yīng)，相當(dāng)于中和水中CO32的1/2的含量。根據(jù)酸消耗量計(jì)算堿度JD酚 JD酚

10、OH+1/2 CO32,23,指標(biāo)間的關(guān)系-3,甲基橙堿度（總堿度）JD甲 用甲基橙作指示劑，終點(diǎn)PH值是4.3，上三式反應(yīng)到底，溶液中的HCO3和由CO32轉(zhuǎn)化來(lái)的HCO3都得到中和。 用酚酞測(cè)完后再加入甲基橙指示劑，標(biāo)準(zhǔn)酸滴定到終點(diǎn)，據(jù)消耗酸量計(jì)算堿度JDM JDM=1/2 CO32 HCO3 則 JDM=JD甲JD酚 相對(duì)堿度與堿度 相對(duì)堿度游離NaOH/溶解固形物OH40/溶解固形物（ JD酚 JDM） 40 /溶解固形物,24,指標(biāo)間的關(guān)系-4,堿度與PH PH：表征溶液酸堿性的指標(biāo)，反映水中H+或OH的含量 堿度：除包括水中的OH含量外，還包括CO32、HCO3等堿性物質(zhì)的含量 堿

11、度相同，堿度成分不同， OH含量，則PH不同 堿度:0.1mol/L, NaOH, PH:13 堿度:0.1mol/L, NaHCO3, PH:8.3 堿度:0.1mol/L, NH3 H2O, PH:11,25,指標(biāo)間的關(guān)系-5,堿度與PH 堿度與PH的關(guān)聯(lián)是由于水中存在平衡關(guān)系 H2O=OHH+ HCO3H+CO32 HCO3OHCO32H2O 水溶液中HCO3、 CO32、 OH、H+四種離子都是同時(shí)存在。測(cè)定總堿度時(shí)所用去的酸量與水中原有的H+含量之和必等于水中存在的三種堿離子濃度之和，即： JD+H+=HCO3+2CO32+2OH,26,三、水預(yù)處理,處理流程 預(yù)處理軟化除氧 預(yù)處理

12、（天然水） 混凝：加入混凝劑，使膠體凝聚成粗大的絮狀物，沉淀。混凝劑：硫酸鋁、明礬 沉淀（軟化）：水中加入化學(xué)藥劑。使水中的鈣、鎂離子轉(zhuǎn)化成難溶于水的化合物而沉淀，常用石灰（CaO) 澄清 過(guò)濾：除去細(xì)小的懸浮顆粒。濾料：石英砂、大理石,27,四、鍋外離子交換水處理,鈣、鎂水垢的形成 鍋水中鈣鎂鹽類的濃度超過(guò)溶度積，從水中結(jié)晶析出 水中重碳酸鹽加熱分解，使易溶鹽類轉(zhuǎn)化成難溶鹽類而結(jié)晶析出 Ca(HCO3)2CaCO3H2O+CO2 Mg(HCO3)2Mg(OH)2+2CO2 析出的鹽類，可能成為水垢，也可能成為水渣,28,鍋外離子交換水處理-2,預(yù)處理后的水還有Ca2+、Mg2+等離子雜質(zhì)、氣

13、體，對(duì)于低壓鍋爐通常用鈉離子交換除去水中的硬度物質(zhì)，使水得到軟化 軟化原理 含有硬度的水通過(guò)離子交換樹脂，水中的Ca2+、Mg2+離子與樹脂中的Na+離子進(jìn)行交換，使水得到軟化 碳酸鹽：2NaR+CaMg(HCO3)2=CaMgR2+2NaHCO3 有效樹脂 硬水 失效樹脂 軟水 非碳酸鹽： 2NaR+CaMgSO4=CaR2+Na2SO4 2NaR+CaMgCl2=CaR2+2NaCl R：鈉離子交換劑中的復(fù)合陰離子根,29,鍋外離子交換水處理-3,水中的Ca2+、Mg2+離子變成了鈉鹽，除去硬度 只能除去硬度，水中Ca(HCO3)2轉(zhuǎn)化為NaHCO3 ， HCO3數(shù)沒(méi)變，堿度保持不變，所以

14、不能除堿 鈉離子交換后，水中含鹽量增加（Na+比Ca2+、Mg2+當(dāng)量值大） 離子交換劑再生還原 MgCaR2 +2NaCl= 2NaR + CaCl2 失效樹脂 鹽水 有效樹脂 廢液排放,30,鍋外離子交換除堿度-1,為什么要除堿 鈉離子軟化只能除硬度，堿度不變 如給水堿度較高、單獨(dú)用鈉離子軟化處理給水，隨著鍋水的蒸發(fā)，鍋水的堿度將不斷增大 堿度過(guò)高，蒸汽質(zhì)量下降以及鍋爐堿腐蝕 除堿方法 部分鈉離子交換法 一部分原水經(jīng)過(guò)鈉離子交換軟化除硬，保留堿度；另一部分原水不經(jīng)過(guò)軟化，然后兩者混合作為給水。 軟水：加熱NaHCO3Na2CO3+NaOH 原水：CaSO4+Na2CO3CaCO3水渣+Na

15、2SO4 MgSO4+NaOHMg(OH)2水渣+Na2SO4 水渣排出，同時(shí)達(dá)到除堿,31,鍋外離子交換除堿度-2,氫鈉離子交換法 原水堿度、硬度都較高，部分鈉離子交換法無(wú)法滿足；氫鈉離子交換法除硬、除堿 離子交換劑用酸還原，變成氫離子交換劑 CaMgR2+H2SO4=2HR+CaMgSO4 原水流經(jīng)氫離子交換劑，軟化。其中：暫硬產(chǎn)生水、CO2，同時(shí)除硬、除堿；永硬產(chǎn)生酸 暫硬：2HR+CaMg(HCO3)2=CaMgR2+2H2O+2CO2 永硬：2HR+CaMgSO4=CaMgR2+H2SO4 2HR+CaMgCl2=CaMgR2+2HCl,32,鍋外離子交換除堿度-3,氫離子交換產(chǎn)生酸

16、，酸性水對(duì)鍋爐腐蝕2HR+CaMgSO4=CaMgR2+H2SO4 鈉離子交換產(chǎn)生堿 2NaR+CaMg(HCO3)2=CaMgR2+2NaHCO3 兩者中和 H2SO4+2NaHCO3=Na2SO4+2H2O+2CO2 HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2 氫離子交換與鈉離子交換同時(shí)使用,33,五、鍋內(nèi)水處理,適用于小型鍋爐 原理：向鍋內(nèi)加藥，與水中的結(jié)垢物質(zhì)發(fā)生化學(xué)、物理反應(yīng)，生成松散的水渣，通過(guò)排污排出鍋爐，從而達(dá)到防止結(jié)垢 加藥軟化是在鍋內(nèi)改變硬度物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀形態(tài)，化學(xué)與物理作用共存；離子交換軟化是在鍋外除去硬度物質(zhì)，是化學(xué)反應(yīng)。加藥還可以降堿、消沫等功能。 沉淀物有

17、多種形態(tài)：沉積在傳熱面上水垢；懸浮在鍋水中，流動(dòng)性好可排出，流動(dòng)性差，在流動(dòng)緩慢地沉積，形成二次水垢,34,鍋內(nèi)水處理-2,常用藥劑 防垢劑：消除硬度 堿性藥劑：火堿（NaOH)、純堿（Na2CO3)、磷酸鹽（磷酸三鈉、六偏硫酸鈉） 有機(jī)膠體：栲膠、腐植酸鈉 水質(zhì)穩(wěn)定劑 降堿劑：磷酸、草酸等 緩蝕劑：亞硫酸鈉、亞硝酸鈉,35,鍋內(nèi)水處理-3,防垢劑：消除硬度 NaOH： 消除暫時(shí)硬度及非碳酸鎂硬度 Ca(HCO3)2+2NaOH CaCO3+Na2CO3+2H2O Mg(HCO3)2+4NaOH Mg(OH)2 +2Na2CO3+2H2O MgSO4+NaOH Mg(OH)2+Na2SO4 M

18、gCl2+2NaOH Mg(OH)2+2NaCl CaCO3不會(huì)沉淀結(jié)垢 保持水的堿度，防止腐蝕：保持一定的OH,36,鍋內(nèi)水處理-4,碳酸鈉（ Na2CO3） 重碳酸鹽加熱分解，生成疏松的水渣排出 Ca(HCO3)2CaCO3H2O+CO2 Mg(HCO3)2Mg(OH)2+2CO2 消除非碳酸鈣，形成CaCO3水渣排出，而不易形成CaCO4水垢 CaSO4+Na2CO3CaCO3+Na2SO4 CaCl2+Na2CO3CaCO3+2NaCl 鍋內(nèi)Na2CO3部分水解為NaOH，有NaOH的作用； 壓力溫度：Na2CO3+H2O2NaOH+CO2 水解率隨壓力溫度增大而增大。壓力5MPa，碳

19、酸鈉全部水解。高壓爐不能用碳酸鈉消除非碳酸鈣硬度,37,鍋內(nèi)水處理-5,消除非碳酸鎂硬度 MgSO4+Na2CO3MgCO3+Na2SO4 MgCl2+Na2CO3MgCO3+2NaCl 而MgCO3水解：MgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2 僅加Na2CO3可近似取得同時(shí)加Na2CO3、NaOH的效果,38,鍋內(nèi)水處理-6,加磷酸三鈉 當(dāng)壓力過(guò)高，碳酸鈉水解過(guò)多，不能保持一定的CO32濃度，改加磷酸三鈉Na3PO4 3Ca(HCO3)2+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+3Na2CO3+3CO2+3H2O以鈣為例 3CaSO4+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+3Na2SO4 3CaCl2+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+6NaCl 生成的Ca3(PO4)2、Mg3(PO4)2是膠體顆粒，作