鍋爐水質(zhì)處理及分析4課件

現(xiàn)象：陽、陰樹脂都可能發(fā)生鐵的污染。被污染樹脂的外觀為深棕色，嚴重時可以變?yōu)楹谏Ｒ话闱闆r下，每100g樹脂中的含鐵量超過150mg時，就應(yīng)進行處理。鐵的存在會加速陰樹脂的降解。

鐵中毒后的離子交換樹脂鐵中毒的處理及預(yù)防

5.1離子交換樹脂處理：常用的清洗方法是用10%HCl溶液，在進行此方法前，必須檢查交換器設(shè)備的耐腐蝕性能，否則須用加抑制劑的鹽酸。

1、減少陽離子進水的含鐵量。對含鐵量高的地下水應(yīng)先經(jīng)過曝氣處理及錳砂過濾除鐵。對含鐵量高的地表水或使用鐵鹽作為凝聚劑時，應(yīng)添加堿性藥劑，如NaOH，提高水的pH值，防止鐵離子帶入陽床。

2、對輸送高含鐵量原水的管道及貯槽應(yīng)考慮采取必要的防腐措施，以減少原水的鐵含量。

鐵中毒的處理及預(yù)防

5.1離子交換樹脂防止樹脂發(fā)生鐵污染的措施有現(xiàn)象：礦物油對樹脂的污染主要是吸附于骨架上或被覆于樹脂顆粒的表面，造成樹脂微孔的污堵，致使樹脂交換容量降低，周期制水量明顯減少。油污染后的離子交換樹脂油的污染及處理

5.1離子交換樹脂離子交換樹脂的工作原理

在離子交換過程中，水中的陽離子（如Na+、Ca2+、K+、Mg2+、Fe3+等）與陽離子交換樹脂上的H+

進行交換，水中陽離子被轉(zhuǎn)移到樹脂上，而樹脂上的H+交換到水中。

水中的陰離子（如Cl-、HCO3-等）與陰離子交換樹脂上的OH-進行交換，水中陰離子被轉(zhuǎn)移到樹脂上，而樹脂上的OH-交換到水中。而H+與OH-相結(jié)合生成水，從而達到脫鹽的目的(見下頁圖)。

5.1離子交換樹脂H2O陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂H+

Na+

OH-Cl-NaClH2O離子交換原理示意圖

5.1離子交換樹脂2023/1/45.1離子交換樹脂1.離子交換樹脂層內(nèi)的交換過程以裝有鈉型樹脂的離子交換柱為例，當通過含有Ca2+

的水時，鈉型樹脂層內(nèi)會進行交換反應(yīng)，并發(fā)生系列的變化。交換反應(yīng)進行一段時間后，停止運行，逐層取出樹脂樣品，并測定其所吸附的鈣離子含量，以“飽和程度”表示。飽和程度：單位體積樹脂所吸附鈣、鎂離子量與其全交換容量之比，以百分比表示。飽和程度曲線。2023/1/45.1離子交換樹脂

用白點表示離子交換樹脂層中的鈣型樹脂，黑點表示鈉型樹脂，以白點占白點與黑點之和的百分數(shù)表示白點（鈣型樹脂）的飽和程度，若鈣型樹脂的飽和程度為50％，則Ca型樹脂占樹脂容量的50％；若鈣型樹脂的飽和程度為100％，則Na型樹脂全部轉(zhuǎn)變?yōu)镃a型樹脂。2023/1/4再生過程5.2鈉離子交換軟化處理在鈉離子交換過程中，當軟水中出現(xiàn)了硬度，而且超過標準時，則證明鈉型離子交換樹脂已經(jīng)失效。為了恢復(fù)其交換能力，就需要對樹脂進行再生。再生過程，就是使含有大量鈉離子的氯化鈉溶液，通過失效的樹脂層，從而將離子交換樹脂中的鈣、鎂離子交換到溶液中去，鈉離子則被樹脂所交換吸附，使樹脂重新恢復(fù)交換能力。2023/1/4影響再生效果因素5.2鈉離子交換軟化處理1．再生方式一般來說逆流再生的效果比順流再生好。不過對固定床逆流再生來說，再生的操作方法必須要正確，特別是交換劑不能亂層，否則逆流效果會大受影響。2．再生劑用量再生劑用量是影響再生程度的重要因素，他對交換劑交換容量的恢復(fù)和經(jīng)濟型有直接的關(guān)系。當再生劑用量不足，交換劑再生程度低，工作交換容量小，制水周期縮短，交換器自豪水量增大，甚至影響出水質(zhì)量；適當增加再生劑的比耗，可提高再生程度，但比耗增加到一定量后，在生成不不會再有明顯的提高，這時如再繼續(xù)增加就會造成浪費。一般固定床離子交換器再生一次所需的再生劑用量如下：2023/1/45.2鈉離子交換軟化處理5．再生液溫度

再生液溫度對再生效果的影響也很大，適當提高再生液溫度，可加快離子的擴散速度，提高再生效果。離子交換劑再生時，將再生液溫度提高到50℃時，可大大提高再生程度。

影響再生效果因素6．再生劑純度

再生劑含有大量雜質(zhì)離子，尤其是含有要交換的“反離子”，就會降低再生程度。

2023/1/45.3離子交換水處理設(shè)備固定床鈉離子交換器是離子交換樹脂在靜止狀態(tài)下運行的交換器，并且原水的軟化和交換劑的再生是在同一裝置內(nèi)、不同時間內(nèi)分別進行的連續(xù)床鈉離子交換器是離子交換樹脂在動態(tài)下運行的交換器，并且原水的軟化和交換劑的再生是在不同的裝置內(nèi)同時進行的2023/1/4順流再生離子交換器結(jié)構(gòu)5.3離子交換水處理設(shè)備2023/1/4順流再生離子交換器結(jié)構(gòu)5.3離子交換水處理設(shè)備2023/1/4順流再生離子交換器工作過程5.3離子交換水處理設(shè)備2023/1/4逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)5.3離子交換水處理設(shè)備2023/1/4逆流再生離子交換器中排5.3離子交換水處理設(shè)備2023/1/4a.小反洗10m/h10~15分鐘b.放水c.再生2~3m/h40分鐘d.置換2~3m/h30分鐘e.小正洗10m/h10分鐘f.大正洗10~15m/h出水合格g.運行＜25m/hh.不定期大反洗10m/h5.3離子交換水處理設(shè)備工作過程2023/1/45.3離子交換水處理設(shè)備混床2023/1/4混合床的特點：①.陰、陽離子交換反應(yīng)幾乎同時進行②.出水呈中性，出水水質(zhì)穩(wěn)定，純度高（用于制純水，超純水）③.不存在反離子（強堿出水呈堿性，強酸出水呈酸性）④.失效終點分明⑤.設(shè)備小缺點：①.再生時，難以徹底分層。②.混合床對有機物敏感，陰樹脂變質(zhì)后，出水水質(zhì)惡化，下降③.一般常需進行預(yù)處理（混凝、沉淀、活性炭吸附）④.再生操作復(fù)雜交叉污染：部分陽樹脂混合在陰樹脂層時，經(jīng)堿液再生，這部分陽樹脂轉(zhuǎn)為Na型，造成運行后Na+泄漏。三層混合床：（為了有利于分層）中間另裝10～15cm惰性樹脂使其分層徹底。5.3離子交換水處理設(shè)備混床2023/1/4步驟：1、反洗分層

2、陰樹脂再生

3、陰樹脂正洗

4、陽樹脂再生

5、陽樹脂清洗

6、混合

7、最后正洗至PH≈7，電阻率大于5×105Ω·cm，即可運行。5.3離子交換水處理設(shè)備混床2023/1/4再生附屬設(shè)備1．食鹽系統(tǒng)5.3離子交換水處理設(shè)備2023/1/4亨利定律：在一定溫度下，氣體在溶液中的溶解度與液面上該氣體的分壓成正比。原水經(jīng)氫離子交換后，原水中的陽離子幾乎都轉(zhuǎn)變成H+，出水呈酸性，并含有大量的游離CO2氣體。這是因出水pH值明顯降低，有利于水中碳酸的電離平衡向生成CO2方向移動例如每`1mmol/LHCO3-，可產(chǎn)生44mg/LCO2。當水中pH值低于4.3時，水中的碳酸幾乎全部以游離的CO2形式存在。水中游離的CO2可以看作是溶解在水中的氣體，根據(jù)氣體分壓定律和亨利定律知，只要降低水面上CO2的分壓力就可除去水中溶解的CO2氣，這就是除碳器的工作原理。5.3離子交換水處理設(shè)備除碳器2023/1/4（1）減少CO2對給水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)和鍋爐的腐蝕；（2）在氫—鈉離子軟化脫堿水處理系統(tǒng)中，對并聯(lián)系統(tǒng)，是為了消除中和后水中產(chǎn)生的CO2；對串聯(lián)系統(tǒng)，在鈉離子交換器前設(shè)除碳器，是為了避免含有CO2的水通過鈉離子交換器時會產(chǎn)生

NaHCO3而使軟水堿度重新增加。(3)在離子交換除鹽水處理系統(tǒng)中，經(jīng)H型陽離子交換后的水若先用除碳器除去水中的CO2后，再流經(jīng)陰離子交換器，則可以減輕陰離子交換器的負擔(dān)，延長陰離子交換器的工作時間，同時為陰離子樹脂吸附硅酸根創(chuàng)造有利的條件。5.3離子交換水處理設(shè)備除二氧化碳的目的2023/1/4鼓風(fēng)式脫碳塔5.3離子交換水處理設(shè)備除碳器的本體是用采取防腐層處理的金屬或塑料制成的。其內(nèi)部裝的填料種類有：瓷環(huán)、蜂窩格紙、鮑爾環(huán)、聚丙烯多面空心球等。水從除碳器的上部進入，經(jīng)配水設(shè)備均勻地淋下，通過填料層后，從下部排入中間水箱。而用來除去CO2的空氣由鼓風(fēng)機送入除碳器的底部，經(jīng)除碳器中的填料層后，由上部排出。在除碳器中，由于填料的阻擋作用，從上面淋下來的水流被分散成許多小股水，水或水膜，使鼓入的空氣與水有非常大的接觸面積。由于空氣中CO2的分壓又很?。s為大氣壓力的0.03%’），這樣，空氣就將水中解吸出來的CO2很快帶走。通過鼓風(fēng)式除碳器后，一般可將水中的CO2含量降至5mg/L以下。排水口進氣口進水口oooooooo

排氣口填料支撐扳填料層布水扳2023/1/4影響除CO2效果的工藝條件1）水溫2）水和空氣的流動工況和接觸面積3）風(fēng)量和風(fēng)壓真空式除碳器它是利用真空泵或噴射器從除碳器的上部抽真空，使水達到沸點從而除去水中的氣體。此方法不僅能除去水中的CO2，而且還能除去水中溶解的其他氣體，所以對防止交換樹脂的氧化和金屬設(shè)備的腐蝕也是有益的。5.3離子交換水處理設(shè)備2023/1/4水的離子交換除鹽原理5.4水的離子交換除鹽處理離子交換除鹽是指把水中強電解質(zhì)鹽類的全部或大部分加以去除的處理過程。2023/1/4離子交換除鹽是指把水中強電解質(zhì)鹽類的全部或大部分加以去除的處理過程。1.

復(fù)床除鹽強酸陽床強堿陰床CO2除二氧化碳器中間水箱出水（1）強酸-脫氣-強堿系統(tǒng)水的離子交換除鹽原理5.4水的離子交換除鹽處理2023/1/4（2）強酸－脫氣－弱堿－強堿使用范圍：適用于有機物含量高，強酸陰離子多的情況

強酸陽床強堿陰床CO2除二氧化碳器中間水箱弱堿陰床水的離子交換除鹽原理5.4水的離子交換除鹽處理2023/1/4一級復(fù)床出水的特點：①．呈弱堿性PH=8～9.5（陽床微量Na泄漏）②.出水電阻率0.1～1.0×106Ω*CM脫鹽水（普通蒸餾水）③.如果陽床泄漏Na過量的話，電導(dǎo)率會升高。因而關(guān)鍵是控制陽床的Na泄露，另外除硅時，可采用熱堿液再生。陰床設(shè)在陽床之后（為什么？）：陰床放在陽床后面的原因：①陰床出水有OH-，與Mg2+、Ca2+結(jié)合成Mg(OH)2、Ca(OH)2覆蓋在樹脂表面，不利于交換；②陽床出水有H+與HCO3-結(jié)合，有利于陰床與其它陰離子交換。強堿性陰樹脂對水中陰離子的選擇性：5.4水的離子交換除鹽處理2023/1/4水的離子交換除鹽原理5.4水的離子交換除鹽處理2023/1/4某鍋爐水處理流程5.4水的離子交換除鹽處理淡水泵原水電滲析淡水箱中間水箱除鹽水箱鍋爐水處理流程圖中間水泵除氧器2023/1/4第六章爐內(nèi)加藥處理水垢的種類和危害水渣的組成及危害爐內(nèi)加藥處理鍋爐的排污2023/1/4水垢形成的原因6.1水垢的種類和危害在鍋爐內(nèi),受熱面上水側(cè)金屬表面上生成的固態(tài)附著物稱為水垢。工業(yè)鍋爐的鍋筒和壁管上形成水垢是由于水中鈣、鎂離子的濃度超過了它的溶解度，其主要原因是：1）給水進入省煤器和鍋爐后，水溫逐漸升高，而某些鈣、鎂鹽類在水中的溶解度下降，達到飽和以后，溫度繼續(xù)升高，就會有鹽類沉淀出來。2）水在鍋爐中不斷蒸發(fā)，而在蒸發(fā)過程中，蒸汽帶走的鹽類很少，這樣鹽類在鍋水中就不斷的濃縮，到一定程度時，難溶鹽類就會形成沉淀。3）水在被加熱和蒸發(fā)過程中，某些鈣、鎂的鹽類因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從易溶于水的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成了難溶于水的物質(zhì)析出。例如41受熱面結(jié)垢2023/1/4水垢形成的原因6.1水垢的種類和危害碳酸鹽水垢硫酸鹽水垢硅酸鹽水垢氧化鐵垢和油垢混合水垢碳酸鹽水垢主要是鈣、鎂的碳酸鹽，碳酸鹽水垢在5%的鹽酸溶液中，大部分可溶解。硫酸鹽水垢主要成分是硫酸鈣，達50%以上。多結(jié)生在鍋爐內(nèi)溫度最高、蒸發(fā)強度最大的蒸發(fā)面上。在鹽酸溶液中溶解很少，加入氯化鋇后生成大量的白色沉淀物硅酸鹽水垢的成分比較復(fù)雜，水垢中二氧化硅的含量可達20%以上，多為白色表面帶刺，容易在鍋爐溫度高的部位結(jié)生混合水垢是上述水垢的混合物，很難指出氣質(zhì)那一種是主要成分。氧化鐵垢主要是鐵的氧化物，大都結(jié)生在鍋爐熱負荷最高的受熱面上。加稀鹽酸能緩慢溶解油垢成分很復(fù)雜，但油脂含量在5%以上。多結(jié)生在鍋爐內(nèi)溫度較高的部位上。2023/1/4水垢危害6.1水垢的種類和危害1.降低鍋爐的熱經(jīng)濟性水垢的導(dǎo)熱性能很差，比鋼鐵低幾十倍甚至更低，水垢的存在會使鍋爐的受熱面?zhèn)鳠崆闆r變壞，排煙溫度增高，增加燃料的消耗量2.引起受熱面金屬過熱由于水垢的導(dǎo)熱性能很差，而且水垢又容易結(jié)生在熱負荷很高的金屬受熱面上。此時會使結(jié)構(gòu)部位的金屬壁溫度過高，引起金屬強度下降，在蒸汽壓力的作用下，就會發(fā)生熱部位形變、鼓泡、甚至引起爆炸。金屬水垢水垢、金屬導(dǎo)熱性能柱狀圖43受熱面2023/1/4水垢危害6.1水垢的種類和危害3.破壞正常的鍋爐水循環(huán)生成水垢，會減小受熱面內(nèi)流通截面，增加水管內(nèi)水循環(huán)的流動阻力，嚴重時甚至完全堵塞。這樣就破壞了鍋爐的正常水循環(huán)，妨礙鍋爐內(nèi)部傳熱，降低鍋爐的蒸發(fā)能力。4.增加鍋爐的檢修量受熱面上的水垢，特別是管內(nèi)水垢，難以清除，而由于水垢引起鍋爐的泄露、破裂、變形、腐蝕等問題不僅損害了鍋爐，降低了過路的壽命；而且耗費大量的人力、物力去檢修，不僅縮短了運行時間，也增加了檢修費用。44受熱面破壞了鍋爐的正常水循環(huán)水垢的生成及危害水中攜帶的雜質(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。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。水垢的種類碳酸鹽水垢CaCO3含量大于50%的水垢；硫酸鹽水垢CaSO4含量大于50%的水垢；硅酸鹽水垢SiO2含量大于20%的水垢；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。水垢的清除方法酸洗除垢、堿煮除垢、人工除垢、機械除垢。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。2023/1/4水渣的組成6.2水渣的組成及危害在爐水中析出的固體物質(zhì)，在某些條件下會呈懸浮狀態(tài)存在于爐水中或沉積在汽包和下聯(lián)箱底部等水流緩慢處，形成沉渣。這些呈懸浮狀和沉渣狀的物質(zhì)叫水渣。

按其性質(zhì)，可將水渣分為兩類：

(1)不易黏附在受熱面