工業(yè)鍋爐水處理知識

1、工業(yè)鍋爐水處理知識 2010年4月14日于赤峰工業(yè)鍋爐水處理的目的n 鍋爐，是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所承裝的液體加熱到一定參數(shù)，并對外輸出熱能的設(shè)備，其范圍規(guī)定為容積大于等于30L的承壓蒸汽鍋爐；出口水壓大于或者等于0.1MPa(表壓），且額定功率大于或者等于0.1MW的承壓熱水鍋爐；有機熱載體鍋爐。n鍋爐的工作介質(zhì)主要是水和有機熱載體n水質(zhì)不良對鍋爐的危害結(jié)垢 水質(zhì)不良，是指水中含有較多的有害的雜質(zhì)。這種水如果不經(jīng)任何處理，一旦進入鍋內(nèi)，將會帶來以下的危害： 結(jié)垢 水在鍋內(nèi)受熱后沸騰蒸發(fā)的結(jié)果，為水中的雜質(zhì)提供了化學(xué)反應(yīng)和不斷濃縮的條件。當這些雜質(zhì)在鍋水中達到飽和時，便有固體物質(zhì)

2、析出。所析出的固體物質(zhì)，如果懸浮在鍋水中，稱為水渣；如果沉積在受熱面上，稱為水垢。結(jié)垢的危害1.浪費燃料 若結(jié)有1mm厚的水垢，浪費燃料約10%。2.受熱面損壞 結(jié)有水垢的鍋爐，傳熱性能變差，燃料燃燒的熱量不能迅速的傳遞給爐水，致使受熱面金屬的溫度超過正常工作條件的溫度，此時受熱面過熱。發(fā)生受熱面變形、爆破、爆炸。3.鍋爐出力降低 結(jié)垢后，由于傳熱變差，要達到鍋爐的額定蒸發(fā)量或額定供熱量，就需要多消耗燃料。但隨著結(jié)垢厚度增加，以及爐膛容積和爐排面積是一定的（燃料的供熱量是一定的），燃料的消耗受到限制，因此，鍋爐的出力就會降低。 腐蝕1.金屬構(gòu)件破損 省煤器、水冷壁、對流管束及鍋筒等構(gòu)件都會因水

3、質(zhì)不良而引起腐蝕。使這些金屬構(gòu)件變薄、凹陷，甚至穿孔。可造成金屬強度降低?？s短鍋爐使用年限。尤其是熱水鍋爐，由于循環(huán)水量大，溶解氧含量大，發(fā)生氧腐蝕的幾率大。故熱水鍋爐腐蝕問題更為嚴重。2.增加鍋水中的結(jié)垢成分 金屬腐蝕產(chǎn)物（主要是鐵化物），被鍋水攜帶到鍋爐受熱面上后，易于其他雜質(zhì)結(jié)成水垢。當水垢中含有鐵時，傳熱效果更差。如:含有8%的鐵并混有二氧化硅形成的1mm水垢，所造成的熱損失，相當于4mm其他成分的水垢。3.產(chǎn)生垢下腐蝕 含有高價鐵的水垢，容易引起與水垢接觸的金屬鐵的腐蝕。鐵的腐蝕產(chǎn)物又容易重新結(jié)成水垢。這是一種惡性循環(huán)，它會迅速導(dǎo)致鍋爐構(gòu)件的損壞。如熱水鍋爐停爐期間保養(yǎng)不當，即可引起

4、上述循環(huán)腐蝕。汽水共騰n蒸汽鍋爐鍋筒內(nèi)的水滴被蒸汽大量帶走的現(xiàn)象，稱為汽水共騰。n產(chǎn)生的原因 1.運行操作不當或鍋爐結(jié)構(gòu)問題 例如，蒸汽閥門開啟過快；鍋爐水位過高；用汽量突然增加，鍋爐壓力驟然降低；鍋爐超負荷運行，蒸發(fā)率過大等。2.鍋水中的雜質(zhì)造成。當鍋水中含有較多的氯化鈉、磷酸鈉、油質(zhì)和硅化物時，或者鍋水中的有機物與堿作用發(fā)生皂化時，在鍋水沸騰蒸發(fā)過程中，液面就會產(chǎn)生泡沫，泡沫薄膜破裂后分離出很多的水滴。這些含鹽量很高的水滴不斷被蒸汽帶走，而發(fā)生汽水共騰現(xiàn)象。汽水共騰的危害1.蒸汽受到嚴重污染；2.過熱器管和蒸汽流通管道產(chǎn)生積鹽，嚴重時將管道堵塞；3.使過熱蒸汽的過熱溫度下降；4.水位表內(nèi)充

5、有汽泡，造成液面分辨不清；5.產(chǎn)生水錘作用，易造成蒸汽系統(tǒng)連接處損壞；6.容易引起蒸汽閥門、回水彎頭部位和過熱器內(nèi)的腐蝕。工業(yè)鍋爐水處理工作任務(wù)n 工業(yè)鍋爐水處理工作，就是采取有效措施，保證鍋爐的汽、水品質(zhì)，防止鍋爐結(jié)垢、腐蝕及汽水共騰等不良現(xiàn)象發(fā)生。具體的工作任務(wù)如下：1.汽水監(jiān)督 鍋爐運行時，根據(jù)國家規(guī)定的標準，對鍋爐的給水、鍋水以及蒸汽等進行化學(xué)分析，檢查汽水品質(zhì)是否符合要求。2.鍋爐用水處理 鍋爐用水處理包括鍋外化學(xué)處理、鍋內(nèi)加藥處理和回水處理。（1）鍋外化學(xué)處理 是保證補給鍋爐合格軟化水或軟化、除堿水。（2）鍋內(nèi)加藥處理 是根據(jù)鍋水的水質(zhì)情況，向鍋內(nèi)定量投加防垢劑或其他藥劑，以保證鍋

6、水的各項指標符合相應(yīng)的標準。（3）回水處理 對受到污染的回水，根據(jù)污染的雜質(zhì)和污染的程度采取相應(yīng)的處理措施。如除油、過濾以及離子交換軟化等。3.鍋爐防腐 包括運行鍋爐的防腐和停用鍋爐的防腐。（1）運行鍋爐的防腐 對于設(shè)有除氧裝置的鍋爐，主要是監(jiān)督除氧裝置的除氧效果；無除氧裝置的鍋爐，視鍋爐的腐蝕情況，向給水或鍋水中投加防腐蝕藥劑。使水質(zhì)指標符合標準要求。主要的腐蝕類型有：氧腐蝕；酸腐蝕；堿腐蝕；鐵垢腐蝕；苛性脆化。(2)停用鍋爐的保護 鍋爐在停運期間，如果沒有采取適當?shù)谋Ｗo措施，進入鍋內(nèi)的氧氣會引起潮濕的金屬表面產(chǎn)生嚴重的氧腐蝕，所以，應(yīng)根據(jù)停爐時間的長短采取相應(yīng)的保護措施。常用的方法有：濕法

7、保護；干法保護；氣相緩蝕劑保護等。4.化學(xué)清洗 煮爐、除垢。鍋爐用水的水質(zhì)及水質(zhì)標準n天然水的種類及特點1.雨水 雨水中的礦物質(zhì)（硬度）和含鹽量都很低。由于收集積存困難，故不能作為鍋爐供水的水源。2.地表水 主要包括：江水、河水、湖水、水庫水等。雜質(zhì)含量隨季節(jié)、地區(qū)的不同而有所變化。經(jīng)處理后，可作為鍋爐給水。3.地下水 主要包括：井水、泉水、自流水。水中的含鹽量和硬度相對較大，經(jīng)處理后可作為鍋爐給水。 n天然水的分類1.按硬度分：（1）低硬度水：硬度在1.0mmol/L以下；（2）一般硬度水：硬度在1.03.5mmol/L之間；（3）較高硬度水：硬度在3.56.0mmol/L之間；（4）高硬度

8、水：硬度在6.09.0mmol/L之間；（5）極高硬度水：硬度在9.0mmol/l以上。2.按含鹽量分：（1）低含鹽量水：含鹽量在200mg/L以下；（2）中等含鹽量水：含鹽量在200-500mg/L之間；（3）較高含鹽量水：含鹽量在500-1000mg/L之間；（4）高含鹽量水：含鹽量在1000mg/L以上。3.按硬度與堿度的關(guān)系分：（1）非堿性水：水中硬度大于堿度得水；（2）堿性水：堿度大于硬度的水；（3）碳酸鹽水：水中暫時硬度大于永久硬度。（4）非碳酸鹽硬度：水中暫硬小于永硬。天然水中的雜質(zhì)n天然水按其含有的雜質(zhì)顆粒大小的不同，可分為三類：懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、溶解物質(zhì)。1.懸浮物質(zhì) 顆粒

9、直徑在10-4mm以上的雜質(zhì)。2.膠體物質(zhì) 顆粒直徑在10-4-10-6mm之間的雜質(zhì)。3.溶解物質(zhì) 主要指氣體和礦物質(zhì)的鹽類，均以分子或離子狀態(tài)存在于水中，粒徑在10-5mm以下。鍋爐用水分類n見GB/T1576-2008工業(yè)鍋爐水質(zhì)一、工業(yè)鍋爐用水評價指標1.懸浮固形物 是表征水中顆粒較大一類雜質(zhì)的指標，單位為mg/L。現(xiàn)標準用濁度表示，單位為FTU(福爾馬肼散射法單位 ）。2.含鹽量 是表示水中溶解鹽類的總和，單位為mg/L。3.溶解固形物 是水經(jīng)過過濾后，仍溶于水中的各種無機鹽類、有機物等。單位為mg/L。4.電導(dǎo)率 是表示水中導(dǎo)電能力大小的指標。間接反映了水中含鹽量的多少。單位為s/

10、cm.5.硬度 是表示水中鈣、鎂離子的總含量，單位為mmol/L。碳酸鹽硬度（暫時硬度）、非碳酸鹽硬度。（1）碳酸鹽硬度 指水中鈣、鎂的重碳酸鈣Ca(HCO3)2和重碳酸鎂Mg(HCO3)2含量。由于重碳酸鹽受熱分解，鈣、鎂離子以沉淀的形式從水中析出，故又稱為暫時硬度。Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2(2)非碳酸鹽硬度水中鈣、鎂離子的硫酸鹽、氯化物及硅酸鹽的含量。由于這些鹽類加熱后不能析出沉淀，性質(zhì)穩(wěn)定，故又稱永久硬度。（3）負硬度 指水中重碳酸鈉的含量。6.堿度 指水中能接受氫離子的物質(zhì)的量。單位為mmol/L.如溶液中的OH- 、CO32- 、PO43-、HCO3-及其弱酸鹽

11、類。天然水中堿度主要以碳酸氫根為主，鍋水中堿度主要以O(shè)H- 和CO32-的形式存在。 7.PH值n表示水的酸、堿性的指標。指溶液中氫離子濃度的負對數(shù)。是直接影響鍋爐結(jié)垢和腐蝕的指標。8.氯離子（CI-） 指水中氯離子的含量。間接地表示鍋水中含鹽量的變化。單位為mg/L.9.溶解氧（O2）溶解在水中的氧氣的含量。 單位為mg/L。主要防止管道及鍋爐本體發(fā)生腐蝕。8.相對堿度n為防止鍋爐發(fā)生苛性脆化而制定的指標（防止有縫隙的部位存在應(yīng)力時，會產(chǎn)生苛性脆化）。主要在脹接鍋爐上易發(fā)生。相對堿度表示鍋水中游離NaOH含量與溶解固形物的比值。單位為mg/L. 鍋爐水質(zhì)標準n見GB/T1576-2008 工

12、業(yè)鍋爐水質(zhì)水質(zhì)指標間的關(guān)系n硬度與堿度的關(guān)系 天然水中的硬度是表示水中Ca2+、Mg2+等金屬離子的含量；堿度是表示水中OH-、CO32-、HCO3-等陰離子的含量。上述成分都是以離子狀態(tài)單獨存在的，出于技術(shù)需要，有時將它們組成假想的化合物。組合原則，根據(jù)水在蒸發(fā)濃縮時，陰、陽離子優(yōu)先組合成溶解度小的化合物，依次組合溶解度較大的化合物。天然水中陰、陽離子組合關(guān)系指標名稱 陽離子組合順序 假想化合物組成順序及名稱 陰離子組合順序指標名稱硬度Ca2+Mg2+HCO3-堿度鈉離子 Na+ SO42- CL- 強酸根n天然水中陽離子組合假想化合物的順序是：Ca2+優(yōu)先組合，Mg2+次之，Na+最后組合

13、。n陰離子的組合順序是HCO3-優(yōu)先組合，SO2-次之，CL-最后組合。n陰陽離子組成假想化合物的順序為：（1） Ca2+和HCO3-先組合成Ca（HCO3）2之后，多余的HCO3-才能與Mg2+組合成Mg(HCO3)2。此類化合物屬于碳酸鹽硬度。（2）如果Ca2 +或Mg2+與HCO3-組合成化合物后，還有剩余時，則Ca2 +首先與SO42-組合成CaSO4，其次Mg2+和SO42-組合成MgSO4。當Ca2 +和Mg2+還有剩余時才組合成CaCl2和MgCl2。此類鹽類屬于非碳酸鹽硬度。n如果Ca2+和 Mg2+與 HCO3-組成化合物之后， HCO3-還有剩余時，則于Na+組合成NaHC

14、O3，即為負硬度。此種水稱為負硬水。（3）最后Na+與SO42-或CL-組合成溶解度很大的中性鹽。天然水中硬度與堿度的關(guān)系水質(zhì)分析結(jié)果碳酸鹽硬度非碳酸鹽硬度負硬度YDJDJDYD-JD0YDJDYD0JD-YDYD=JDYD00酚酞堿度與甲基橙堿度的關(guān)系n酚酞堿度，是用酚酞作指示劑來測定水中的堿度。通過滴定到終點（PH=8.28.4)時所消耗強酸的量來計算。水中的堿，性物質(zhì)反應(yīng)程度是：OH-全部反應(yīng)生成H2O，CO32-反應(yīng)生成HCO3-，而HCO-則不能參與反應(yīng)。 甲基橙堿度，是以甲基橙作指示劑，滴定終點的PH值為3.14.4。此時，水中所有的堿性物質(zhì)都發(fā)生了中和反應(yīng)。故甲基橙堿度又稱總堿度

15、。n天然水中的堿度成分主要是 HCO-，所以，幾乎沒有酚酞堿度；鍋水的堿度成分主要是CO32- 、OH-，所以，鍋水都應(yīng)有酚酞堿度。氯化物與溶解固形物的關(guān)系n在高溫下，氯化物不易分解、揮發(fā)、沉淀，能較穩(wěn)定的存在于鍋水中，所以氯化物在鍋內(nèi)的濃縮情況與相同條件下鍋水溶解固形物存在著一定的比例關(guān)系。n在原水水質(zhì)穩(wěn)定，鍋水堿度合格時，通過分析測得的溶解固形物和氯離子含量，求出它們的比值： K=RG/CL-nK每1mg/L的CL-相當于溶解固形物的含量。nRG-溶解固形物的含量，mg/L.nCL氯離子含量， mg/LPH值與堿度的關(guān)系nPH值是表征溶液酸堿性的指標，它直接反映水中H+或OH-的含量。n堿

16、度則除包括水中OH-含量外，還包括CO32- 和HCO-等堿性物質(zhì)的含量。 PH值與堿度的區(qū)別是，在相同堿度的情況下，由于堿度成分不同，溶液中OH-含量也不同，故PH值也不同。即堿度相同，PH值不一定相同。水垢的生成及危害n水中攜帶的雜質(zhì)進入鍋爐后，隨著水溫不斷升高或蒸發(fā)濃縮在鍋內(nèi)受熱面水側(cè)金屬上生成的固體附著物稱為水垢。n水垢的生成原因：1.受熱分解；2.水中部分鹽類物質(zhì)濃縮，濃度超過其溶解度，從水中以固體形式析出；3.溶解度下降 隨著溫度升高，水中某些鹽類溶解度下降。如CaSO4等；4.相互反應(yīng)；5.水渣轉(zhuǎn)化。水垢的種類n碳酸鹽水垢 CaCO3含量大于50%的水垢；n硫酸鹽水垢 CaSO4

17、含量大于50%的水垢；n硅酸鹽水垢 SiO2含量大于20%的水垢；n混合水垢 一是以鈣鎂的碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽及氧化鐵等組成的混合物；二是以各種水垢以夾層的形式組成為一體。水垢的清除方法n酸洗除垢、堿煮除垢、人工除垢、機械除垢。n除垢的條件：1.受熱面被水垢覆蓋80%以上，水垢平均厚度達到1mm以上；2.受熱面有嚴重的銹蝕。鍋爐給水的軟化n水的軟化，顧名思義就是降低或消除水中的硬度的過程。n鈉離子軟化交換法 鈉型離子交換樹脂與水中的鈣、鎂離子進行交換時，樹脂上的鈉離子進入水中而鈣、鎂離子留在樹脂上的過程，且該過程是可逆的。n鈉離子交換的特點1.硬度降低或消除；2.堿度保持不變；3.軟化水中含

18、鹽量略有增加鍋爐給水的軟化過程n反洗 當出水硬度超標后，停止軟化，對樹脂層用與運行方向相反的一定壓力得水進行強烈的清洗過程。n再生 用再生劑（常用NaCL）與失效的樹脂進行交換，使樹脂恢復(fù)鈉離子交換能力的過程。應(yīng)采用動態(tài)再生，而不用靜態(tài)再生。n正洗 用于運行方向相同的水沖洗再生后的樹脂層，清洗樹脂層中殘留的再生劑和再生產(chǎn)物。n交換運行 正洗結(jié)束后，鈉離子交換器又投入新的周期的運行。影響離子交換過程的條件1.樹脂層高度 一般選在1-2m之間；2.交換流速 （1）原水水質(zhì)（2）樹脂的類型（3）設(shè)備類型；3.樹脂的工作交換容量（1）再生方式（2）再生劑用量（3）交換器的水力特征。全自動鍋外水處理設(shè)備

19、n由控制器、交換柱和鹽水罐組成。n時間型全自動軟水器 用設(shè)定好的制水時間控制全部工作程序的軟水器。n流量型全自動軟水器 用事先設(shè)定好的出水流量控制全部工作程序的軟水器。鍋爐給水的脫堿n為保證鍋水中的堿度和溶解固形物同時達到國家水質(zhì)標準的要求，而對鍋爐給水采取的降低堿度的方法。n部分鈉離子交換法、氫鈉離子交換法、陰陽離子交換法、電滲析法鍋爐給水的除鹽處理n除掉水中溶解的鹽類物質(zhì)的工藝。n化學(xué)除鹽離子交換法；n電力除鹽電滲析法；n壓力除鹽反滲透法；n熱力除鹽蒸餾法。鍋內(nèi)水處理n鍋內(nèi)水處理是通過向鍋爐內(nèi)投入一定數(shù)量的軟水劑，使鍋爐給水中的結(jié)垢物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槟喙?，然后，通過排污將泥垢從鍋內(nèi)排出，從而達到減

20、緩或防止水垢結(jié)生的目的。n特點：1.投資小、成本低、操作方便；2.與鍋外化學(xué)水處理結(jié)合起來，可進一步消除其殘余硬度；3.不能完全防止鍋爐結(jié)生水垢。鍋內(nèi)水處理4.對環(huán)境污染較?。?.不適用高硬度水質(zhì)。鍋內(nèi)加藥適用范圍1.鍋爐沒有水冷壁管；2.能可靠地排除鍋內(nèi)所形成得水渣；3.通過加藥而形成的泥垢，不會影響鍋爐安全運行；4.使用單位對蒸汽品質(zhì)要求不高。鍋內(nèi)水處理n常用藥劑:氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸三鈉、六偏磷酸鈉、栲膠、腐植酸鈉、有機聚磷酸鹽、有機聚羧酸鹽。n常用配方：純堿法、純堿栲膠法、純堿腐植酸鈉法、三鈉一膠法、四鈉法、有機水質(zhì)穩(wěn)定劑。鍋爐給水除氧n為防止鍋爐發(fā)生腐蝕，而除去或減少水中溶解氧的過

21、程，稱為鍋爐給水除氧。n除氧的方法：化學(xué)除氧、真空除氧、熱力除氧。n化學(xué)除氧：1.亞硫酸鈉及聯(lián)氨除氧；2.鋼屑除氧。n真空除氧：將水處于真空環(huán)境中，而將溶解氧從水中除去的過程。n熱力除氧：在一定壓力下，隨著水溫升高，氣體的溶解度相應(yīng)降低。而將水加熱到沸點，使水中的氣體溶解度為零，從而達到除氧的目的。相關(guān)規(guī)范、標準介紹n特種設(shè)備監(jiān)察條例第二十七條：鍋爐使用單位應(yīng)當按照安全技術(shù)規(guī)范的要求進行鍋爐水（介）質(zhì)處理，并接受特種設(shè)備檢驗檢測機構(gòu)實施的水（介）質(zhì)處理定期檢驗。 從事鍋爐清洗的單位，應(yīng)當按照安全技術(shù)規(guī)范的要求進行鍋爐清洗，并接受特種設(shè)備檢驗檢測機構(gòu)實施的鍋爐清洗過程監(jiān)督檢驗。 2003年3月11日公布，2009年1月24日修訂，2009年5月1日起施行。相關(guān)規(guī)范、標準介紹n鍋爐水處理監(jiān)督管理規(guī)