5化學(xué)水處理全解

1、大連易世達(dá)能源工程有限公司 /16純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)培訓(xùn)教材之：化學(xué)水處理大連易世達(dá)能源工程有限公司目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 水中雜質(zhì)的來源3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 水中雜質(zhì)的分類3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 水質(zhì)指標(biāo)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)4 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 3.1水質(zhì)指標(biāo)4 HYPERLINK l bookmark14 o Current

2、 Document 3.2鍋爐給水用水中常見的溶解物63.3鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GBl5762001)6 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 鍋爐受熱面的結(jié)垢與腐蝕74.1水垢7 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 4.2鍋爐的腐蝕7 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 鈉離子交換軟化8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 5.1離子交換軟化8 HYPERLINK l bookmark24 o Current

3、Document 5.2離子交換劑8 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 5.3鈉離子交換軟化原理85.4固定床鈉離子交換設(shè)備及其運(yùn)行9 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 5.4.1離子交換器運(yùn)行9 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 5.4.2順流式再生12 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 6水的除氧12 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 6.1除

4、氧原理12 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 6.2熱力除氧12 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 6.3真空除氧13 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 6.4化學(xué)除氧14 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 7鍋爐排污15定期排污15 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 連續(xù)排污15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

5、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。水中雜質(zhì)的來源吸收大氣中可溶物（C02O2h2s）及不可溶物（塵埃、工業(yè)污染物）。地表：泥砂、腐殖質(zhì)、有機(jī)物、溶解地殼表面的普通化合物；地下：含CO2的雨水遇地層中CaCO3MgCO3生成Ca2+Mg2+；再加上地層中易溶的Na鹽K鹽、氯化物等。水中雜質(zhì)的分類水中雜質(zhì)按粒徑分為三類：1）懸浮物：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，通過濾紙可以分離出來。主要是泥砂、動(dòng)植物殘?jiān)?、工業(yè)廢物等。2）膠體物質(zhì)：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

6、質(zhì)有鐵、鋁、硅的化合物以及動(dòng)植物的腐敗物。3）溶解物質(zhì)：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。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的水樣進(jìn)行蒸發(fā)和干燥后所得的殘?jiān)ㄕ舭l(fā)殘?jiān)?。單位mg/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）

7、,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）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=CaCO3I+H2O+CO2tMg（HCO3）2=MgCO3I+H2O+CO2tMgCO3+H2O=Mg（OH）I+H2O+CO2tCaCO3MgCO3Mg（OH）是松散的水渣，通過排污排出爐外。因此也叫暫時(shí)硬度。非碳酸鹽硬度（hft）：FT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

8、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?？傆捕鹊扔跁河捕群陀谰糜捕戎?，即H=HT+HFT4）堿度（A）指水中堿性物質(zhì)的總含量。例如，氫氧根0H-、碳酸根CO32-、重碳酸根HC03-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。水中所含的各種硬度和堿度，有著內(nèi)在的聯(lián)系和制約：（一）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HCO3-+OH-fCO32-+H2O（二）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+Na2C

9、O3=CaCO3I+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。5）溶解氧（0）2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（P03-）4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

10、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(cè)項(xiàng)目。3.2鍋爐給水用水中常見的溶解物HCq-ClSO24SiO32Ca2+,Mg2+VVVNa+,K+VVVFe2+,Mn2+VV3.3鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GBl5762001)項(xiàng)目給水鍋水額定蒸汽壓力,MPaW1.01.01.61.01.61.62.51.62.5懸浮物，mg/LW555總硬度，mmol/L0.030.030.03總堿度，無過熱器6-266-246-16mmol/L有過熱器1412pH(25C)三7三7三710-1210-1210-12溶解氧，mg/L0.10.10.05溶解固形無過熱器40003500

11、3000物，mg/L有過熱器30002500SO2-3,mg/L10-3010-30PO3-4,mg/L10-3010-30相對(duì)堿度0.20.2游離NaOH/溶解固形物)含油量，mg/L222含鐵量，mg/L0.30.30.34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：影響傳熱水垢的導(dǎo)熱系數(shù)為鋼的導(dǎo)熱系數(shù)的1/501/30,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

12、，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%。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。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。水垢清理困難水垢的附著力很強(qiáng)，清理困難，需要耗費(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(duì)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

13、，必須對(duì)鍋爐的給水進(jìn)行處理。其任務(wù)是：軟化降低水中鈣、鎂離子的含量防止鍋內(nèi)結(jié)垢。除堿減低堿物質(zhì)含量，以減少鍋爐排污量。除氧減少水中的溶解氣體，減輕對(duì)受熱面金屬的腐蝕。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

14、理有鈉離子、氫離子、銨離子交換等方法。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。5.3鈉離子交換軟化原理與碳酸鹽硬度Ca(HCO3)2+2NaR=CaR2+2NaHCO3Mg(HCO3)2+2NaR=MgR2+2NaHCO3與非碳酸鹽硬度CaSO4+2NaR=CaR2+Na2SO4MaCl2+2NaR=MgR2+2NaCl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。2）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。3）由于Na+的當(dāng)量值要比Ca2+、Mg2

15、+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(duì)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+CaCl2MgR2+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。5.4固定床鈉離子交換設(shè)備及其運(yùn)行固定床離子交換器，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

16、水由上而下經(jīng)過交換劑層，使水得到軟化，簡(jiǎn)稱固定床。結(jié)構(gòu)它由交換器殼體、進(jìn)水裝置、再生液分配裝置、底部排水裝置和頂部排氣管等組成。固定床交換器常用的規(guī)格有屮500mm、屮750mm、屮1000mm、屮1200mm、屮1500mm、及屮2000mm等，交換劑層高有1.5m、2m及2.5m。5.4.1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

17、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。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。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。正洗結(jié)束后，又可開始軟化。閥門名稱1上進(jìn)2上排3進(jìn)自來水4放鹽液5下進(jìn)6出軟水7下排正常運(yùn)行1、3、6開再生進(jìn)鹽4、5、2打開，進(jìn)鹽45

18、分鐘反洗3、5、2打開，反洗15-25分鐘沖洗3、1、7打開，沖洗至水質(zhì)達(dá)到W1.5mg/L大反沖洗每正常運(yùn)行10-20個(gè)周期以后再進(jìn)行再生前進(jìn)行一次大反沖洗3、5、2打開，從觀察孔觀察樹脂高度接近交換柱上部，當(dāng)進(jìn)水濁度與排水濁度基本相同時(shí)，即可結(jié)束反洗，開始正洗。5)檢測(cè)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。5.4.2順流式再生固定床離子交換按其再生運(yùn)行方式不同，可分為順流再生和逆流再生兩種。一般常用軟化水裝置采用順流再生，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。水的除氧水中溶解氧、對(duì)

19、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。6.1除氧原理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。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。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）6.2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104C。（一）構(gòu)造熱力除氧器由除氧頭（脫氣塔

20、）和除氧水箱組成。（如圖所示）（二）工作過程1）軟水f除氧頭上部進(jìn)水管f噴嘴f向下f淋水盤f上層擋板f填料f下層孔板f水箱2）蒸汽f除氧頭下部f下層孔板f填料f上層孔板f淋水盤f擋水板f排出管f排氣冷卻器f凝結(jié)水f凝結(jié)水箱（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)。6.3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