1月鍋爐給水處理

1、鍋爐給水處理 2010年05月 自然界中的各種水源都含有一些雜質(zhì)，不能直接用于鍋爐給水，必須經(jīng)過處理符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后才能供鍋爐使用，否則會(huì)影響鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，鍋爐房必須設(shè)置合適的水處理設(shè)備。1 水中雜質(zhì)的來源o吸收大氣中可溶物（CO2 、O2 、H2S ）及不可溶物（塵埃、工業(yè)污染物）o地表：泥砂、腐殖質(zhì)、有機(jī)物 、溶解地殼表面的普通化合物o地下：含CO2的雨水遇地層中CaCO3 、 MgCO3生成Ca2+ 、 Mg2+；再加上地層中易溶的Na鹽K鹽、氯化物等2 水中雜質(zhì)的分類：水中雜質(zhì)按粒徑分為三類：l懸浮物懸浮物l 指水流動(dòng)時(shí)呈懸浮狀態(tài)的物質(zhì)，其顆粒直徑在10-4mm以上，通過濾

2、紙可以分離出來。主要是泥砂、動(dòng)植物殘?jiān)?、工業(yè)廢物等。l膠體物質(zhì)膠體物質(zhì)l 是許多分子和離子的集合體，其顆粒直徑在10-610-4mm之間。水中膠體物質(zhì)有鐵、鋁、硅的化合物以及動(dòng)植物的腐敗物。l溶解物質(zhì)溶解物質(zhì)l 主要是鈣、鎂、鉀、鈉等鹽類及氧和二氧化碳等氣體。這些鹽類在水中大都以離子狀態(tài)存在，其顆粒直徑小于10-6mm。水中溶解的氣體則是以分子狀態(tài)存在的。3 水質(zhì)指標(biāo)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)3.1水質(zhì)指標(biāo) 用來表示水中雜質(zhì)含量的指標(biāo)稱為水質(zhì)指標(biāo)。水質(zhì)指標(biāo)用以表明水的品質(zhì)，主要指標(biāo)如下：（1）懸浮物 表示水中不溶解的固態(tài)雜質(zhì)含量，即將水樣過濾后分離出的固形物。單位mg/L表示。（2）溶解固形物 將濾出懸浮物后

3、的水樣進(jìn)行蒸發(fā)和干燥后所得的殘?jiān)ㄕ舭l(fā)殘?jiān)挝籱g/L表示。（3）硬度（H） 指溶解于水中能夠形成水垢的 物質(zhì)。（鈣、鎂鹽類）因此，把水中鈣、鎂離子的總濃度稱為總硬度（H），單位mmol/L。 硬度又可分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。碳酸鹽硬度（HT） 溶解于水中的重碳酸根（HCO3）和鈣、鎂形成的的碳酸鹽Ca （HCO3）2 、Mg(HCO3)2稱為碳酸鹽硬度。這些鹽類很不穩(wěn)定，在水加熱至沸騰后可分解生成沉淀物析出，即Ca(HCO3)2 = CaCO3+H2O+CO2Mg(HCO3)2=MgCO3+H2O+CO2MgCO3+H2O=Mg(OH)+H2O+CO2 CaCO3 、MgCO3 、

4、Mg(OH) 是松散的水渣，通過排污排出爐外。因此也叫暫時(shí)硬度o非碳酸鹽硬度（HFT） 指水中的氯化鈣CaCl2、氯化鎂MgCl2、硫酸鈣CaSO4、硫酸鎂MgSO4等非碳酸鹽的含量。這些鹽類在加熱至沸騰時(shí)不能立即沉淀析出，所以又稱為永久硬度。o總硬度等于暫硬度和永久硬度之和，即H=HT+HFTo(4）堿度（A） 指水中堿性物質(zhì)的總含量。例如，氫氧根OH-、碳酸根CO32-、重碳酸根HCO3-及其他一些弱酸鹽類，都是水中常見的堿性物質(zhì)。堿度的單位用mmol/L表示。o水中所含的各種硬度和堿度，有著內(nèi)在的聯(lián)系和制約：（1）水中不可能同時(shí)存在氫氧根堿度和重碳酸根堿度，因?yàn)槎邥?huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即 H

5、CO3-+OH-CO32-+H2O（2）水中的暫時(shí)硬度是鈣、鎂與HCO3-及CO32-形成的鹽類，也屬于水中的堿度。當(dāng)水中含有鈉鹽堿度時(shí)，就不會(huì)存在非碳酸鹽硬度（永久硬度），即 CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Ba2SO4 由上列化學(xué)反應(yīng)方程式可見，水中不可能同時(shí)存在鈉鹽堿度和永久硬度，所以常將鈉鹽堿度稱為負(fù)硬度。o（5）溶解氧（） 指溶解于水中的氧氣含量，單位為mg/L。水中深解氧會(huì)腐蝕鍋爐設(shè)備及金屬管路，所以水中的溶解氧必須除去。（6）磷酸根（） 天然水中一般不含磷酸根，但有時(shí)為了消除給水帶入鍋內(nèi)的殘余硬度或?yàn)榱朔乐瑰仩t內(nèi)壁苛性脆化，可向鍋內(nèi)加入一定量的磷酸鹽。因此，磷酸根也作為鍋水

6、的一項(xiàng)控制指標(biāo)。（7）亞硫酸根（SO32-） 它是給水采用化學(xué)藥劑亞硫酸鈉除氧時(shí)殘留在水中的，此時(shí)，亞硫酸根也是一項(xiàng)控制指標(biāo)。（8）含油量 天然水中一般不含油，可是蒸汽的凝結(jié)水或給水在使用過程中可能混入油類，因此也規(guī)定了鍋爐給水含油量的指標(biāo)，其單位為mg/L。含油量只作為定期檢測項(xiàng)目。o3 鍋爐給水用水中常見的溶解物：鍋爐給水用水中常見的溶解物： HCO3 ClSO42 SiO32Ca2+,Mg2+ Na+ ,K+ Fe2+,Mn2+4 鍋爐受熱面的結(jié)垢與腐蝕4.1水垢 天然水中的懸浮物和膠體物質(zhì)在水廠里通過混凝和過濾處理后大部分被清除。但水中的一部分溶解鹽類（鈣、鎂鹽類）在鍋爐運(yùn)行時(shí)就會(huì)析出

7、或濃縮沉淀出來。沉淀物的一部分比較松散，稱為水渣；而另一部分附著在受熱面內(nèi)壁，形成堅(jiān)硬而致密的水垢。水垢的危害： (1)影響傳熱 水垢的導(dǎo)熱系數(shù)為鋼的導(dǎo)熱系數(shù)的150130，鍋內(nèi)結(jié)垢鍋爐的傳熱能力下降，使鍋爐的排煙溫度升高，耗煤量增加，效率降低。根據(jù)試驗(yàn)，鍋筒內(nèi)壁附著1mm厚的水垢，就要多耗煤2%3%。 (2) 引起爆管事故 水垢的導(dǎo)熱性能差，受熱面的壁溫大為增高，金屬的機(jī)械強(qiáng)度下降，導(dǎo)致管壁起包或出現(xiàn)裂縫，甚至爆裂。 (3) 破壞水循環(huán) 鍋爐水管結(jié)垢后，管內(nèi)流通截面積減小，流動(dòng)阻力增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將水管完全堵塞，破壞水循環(huán)，最終使管子燒壞。 (4) 水垢清理困難 水垢的附著力很強(qiáng)，清理困難，需

8、要耗費(fèi)大量的人力和物力；還會(huì)使受熱面受到損傷，縮短鍋爐的使用壽命。4.2鍋爐的腐蝕 水中含有的溶解氧和二氧化碳會(huì)對鍋爐的給水管路、受熱面產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。這兩種腐蝕均為局部腐蝕，即在金屬表在產(chǎn)生潰傷性或點(diǎn)狀腐蝕，嚴(yán)重時(shí)使管壁穿孔，造成事故。 要保證鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須對鍋爐的給水進(jìn)行處理。其任務(wù)是：o軟化 降低水中鈣、鎂離子的含量防止鍋內(nèi)結(jié)垢。o除堿 減低堿物質(zhì)含量，以減少鍋爐排污量。o除氧 減少水中的溶解氣體，減輕對受熱面金屬的腐蝕。5 鈉離子交換軟化5.1 離子交換軟化 是利用不產(chǎn)生硬度的陽離子（如Na+、H+）將水中的Ca2+、Mg2+置換出來，達(dá)到軟化的目的。 離子交換軟化主要通過離

9、子交換劑來實(shí)現(xiàn)。5.2 離子交換劑： 不溶于水，但可用自己的離子把水溶液中Ca2+、Mg2+離子置換出來的顆粒物質(zhì)稱為離子交換劑，它是一種高分子化合物。 合成樹脂（離子交換樹脂）是人工合成的高分子化合物。其交換能力大，機(jī)械強(qiáng)度高，工作穩(wěn)定性較好，近年來被廣泛使用。 目前廣泛采用的是陽離子交換水處理有鈉離子、氫離子、銨離子交換等方法。o 通常用R表示離子交換劑中復(fù)合陰離子根。NaR表示為鈉離子交換劑，HR表示為氫離子交換劑。6 鈉離子交換軟化原理鈉離子交換軟化原理o（1）與碳酸鹽硬度Ca(HCO3)2+2NaR=CaR2+2NaHCO3Mg(HCO3)2+2NaR=MgR2+2NaHCO3o （

10、2）與非碳酸鹽硬度o CaSO4+2NaR=CaR2+Na2SO4o MaCl2+2NaR=MgR2+2NaClo從上述反應(yīng)得出以下結(jié)論：1）經(jīng)鈉離子交換后，水中的鈣、鎂鹽類都變成了鈉鹽，因此，除去了水中的硬度。）原水中的暫時(shí)硬度均轉(zhuǎn)變?yōu)殁c鹽堿度NaHCO3，所以，鈉離子交換只能軟化水，但不能除堿。）由于Na+的當(dāng)量值要比Ca2+、Mg2+的當(dāng)量值大，故經(jīng)鈉離子交換后，軟水中的含鹽量有所增加。 隨交換軟化的進(jìn)行，交換劑的NaR型變?yōu)镃aR2和MgR2型。交換劑已失去交換能力，則認(rèn)為交換劑已經(jīng)“失效”，此時(shí)應(yīng)立即停止軟化。這時(shí)要對交換劑進(jìn)行再生（也稱還原），以恢復(fù)交換劑的軟化能力。 常用的再生劑

11、是食鹽NaCl。方法是讓質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%8%的工業(yè)食鹽水溶液流過失效的交換劑層進(jìn)行再生，再生反應(yīng)如下： CaR2+2NaCl=2NaR+CaCl2 MgR2+2NaCl=2NaR+MgCl2 再生生成物CaCl2和MgCl2易溶于水，可隨再生廢水一起排掉。 7 固定床鈉離子交換設(shè)備及其運(yùn)行o固定床離子交換器 是指運(yùn)行時(shí)交換器中的交換劑層是固定不動(dòng)的，一般原水由上而下經(jīng)過交換劑層，使水得到軟化，簡稱固定床。 固定床交換器常用的規(guī)格有500mm、750mm、1000mm、1200mm、1500mm、及2000mm等，交換劑層高有1.5m、2m及2.5m。o固定床離子交換按其再生運(yùn)行方式不同，可分為順流

12、再生和逆流再生兩種。o8.1 順流式再生 順流式再生是指交換運(yùn)行量再生液的流動(dòng)方向和原水流動(dòng)方向相同，一般均由上向下。 結(jié)構(gòu) 它由交換器殼體、進(jìn)水裝置、再一液分配裝置、底部排水裝置和頂部排氣管等組成。o8.2離子交換器運(yùn)行 通常分四個(gè)步驟。（1）軟化 方法 原水由上部進(jìn)入交換器內(nèi)分配漏斗，自上而下均勻地流過交換劑層，軟水由底部集水裝置匯集，送往軟化水箱。 要求 當(dāng)出水硬度超過規(guī)定的允許值時(shí)，應(yīng)立即停止軟化。（2）反洗 目的 是松動(dòng)軟化時(shí)被壓實(shí)了的交換劑層，為還原液與交換劑充分接觸創(chuàng)造條件，同時(shí)帶走交換劑表層的污物和雜質(zhì)。 方法 使具有一定壓力的反洗水自下而上流過交換劑層，從頂部排出。 要求 反

13、洗強(qiáng)度以不沖走完好的交換劑顆粒為宜，一般為15m/h，反洗時(shí)間一般為1015min。o（3）再生 目的 使失效的交換劑恢復(fù)交換能力。 方法 鹽液由頂部多個(gè)輻射型噴嘴噴出，流過失效的交換劑，廢鹽液經(jīng)底部集水裝置匯集。 要求 再生流速一般為48m/h。o（4）正洗 目的 是清除交換劑中殘余的再生劑和再生產(chǎn)物。 方法 自來水從上部進(jìn)入，從下部排出。 要求 正洗水耗通常為36m3/m3樹脂，正洗速度為68m/h，正洗時(shí)間為3040min。o 正洗結(jié)束后，又可開始軟化。o(5) 檢測 取軟化水100ml，加入5ml氨-氯化銨緩沖液和2滴0.5%鉻黑T指示劑，搖勻后呈藍(lán)色為合格，呈紅色為不合格。8水的除氧

14、o水中溶解氧、對鍋爐金壁面會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，因此必須采取除氣（氧氣）措施。o8.1 除氧原理o（1）從氣體溶解定律（亨利定律）可知，氣體在水中的溶解度與該氣體在氣水界面上的分壓力成正比，與水溫成反比。在敞開的設(shè)備中將水加熱，水溫升高，氣水界面上的水蒸汽分壓增大，其他氣體的分壓降低。o（2）當(dāng)水達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)，水界面上的水蒸氣分壓力增大，其他氣體的分壓力趨于零，水中溶解氣體的含量也趨于零。o 要使水溫達(dá)到沸點(diǎn)，可采用加熱法（熱力除氧）或抽真空的方法（真空除氧）以及采用水中加藥來消除溶解氧的方法（化學(xué)除氧）o8.2 熱力除氧 工業(yè)鍋爐常用的是大氣式熱力除氧器。其工作壓力為0.02Mpa，工作溫度104。

15、 （一）構(gòu)造 熱力除氧器由除氧頭和除氧水箱組成。 （二）工作過程 1、軟水 除氧頭上部進(jìn)水管噴嘴向下 淋水盤上層擋板填料下層孔板水箱 2、蒸汽除氧頭下部下層孔板填料上層孔板淋水盤擋水板排出管 （三）使用要求 1、為保證鍋爐給水泵的可靠運(yùn)行，除氧水箱應(yīng)防在鍋爐給水泵的上方，除氧水箱最低水位與鍋爐給水泵中心線的高差不應(yīng)小于67m，防止水泵吸入口汽化。 2、應(yīng)裝設(shè)蒸汽和給水自動(dòng)調(diào)節(jié)器，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。o8.3真空除氧（一）方法 利用抽真空的方法，使水面上的壓力低于大氣壓力，降低了水的沸點(diǎn)，使水在60C下沸騰，水中的溶解氧析出。（二）構(gòu)造 常用的是整體式低位水噴射真空除氧器，如圖7-15。它將除氧器及進(jìn)

16、水加熱器、水噴射器、循環(huán)水箱等組成一個(gè)整體。除氧器內(nèi)的真空度可借蒸汽噴射器或水噴射噴射器來實(shí)現(xiàn)。（三）特點(diǎn) 不用蒸汽，鍋爐給水溫度低o9.4化學(xué)除氧 向水中加入化學(xué)藥劑，或令水流經(jīng)裝有吸氧物質(zhì)的過濾器，達(dá)到除氧的方法稱為化學(xué)除氧。常用的有鋼屑除氧、海綿鐵除氧、藥劑除氧、樹脂除氧等， o9 鍋爐排污 為了控制鍋爐鍋水的水質(zhì)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，常采用鍋爐排污的方法，即經(jīng)常放掉一部分鍋水，同時(shí)補(bǔ)入等量的給水，來降低鍋水的含鹽量。鍋爐的排污有定期排污和連續(xù)排污。 9.1 定期排污 定期排污主要是排除沉積在底部的水渣和沉淀物，同時(shí)也排除鹽分，所以定期排污管開設(shè)在鍋筒、水冷壁各下集箱的最低處，也稱底部排污。 9.2 連續(xù)排污 連續(xù)排污是排除鍋水中的鹽分雜質(zhì)，由于上鍋筒蒸發(fā)面附近的鹽分濃度較高，所以連續(xù)排污管設(shè)在上鍋筒低水位下面，也稱表面排污。o鍋爐