工業(yè)鍋爐水處理培訓課件

工業(yè)鍋爐水處理2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理2一、基礎(chǔ)知識

1、鍋爐：是利用燃料的化學能或其它能源的熱能，把鍋內(nèi)工質(zhì)加熱到一定參數(shù)的熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備。

2、鍋爐水處理的重要性如果不能很好地控制鍋爐水質(zhì)，就會給鍋爐安全經(jīng)濟運行帶來嚴重的影響，主要表現(xiàn)在：（1）結(jié)垢（2）腐蝕（3）影響蒸汽品質(zhì)2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理3一、基礎(chǔ)知識3、常用的化學名詞（1）溶液——是一種或一種以上物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)里所形成的均一穩(wěn)定的混合物。（2）濃度——一定量的溶液里所含溶質(zhì)的量叫做溶液的濃度。

a.百分比濃度——100克溶液中所含溶質(zhì)的克數(shù)

b.重容百分比濃度——1升溶液中所含溶質(zhì)的克數(shù)或毫克數(shù)mg/l，g/lc.物質(zhì)的量的濃度（摩爾濃度）

——1升溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量（摩爾數(shù)）mol/l，mmol/l注意：水質(zhì)標準中，物質(zhì)的量的濃度的基本結(jié)構(gòu)單元——含一個單位電荷的粒子作為基本結(jié)構(gòu)單元。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理5一、基礎(chǔ)知識（4）溶度積KSP

在一定溫度下，當難溶電解質(zhì)在溶液中達成溶解平衡時，其電離后所生成的離子濃度的乘積是個常數(shù)。

如：18℃時為1.2×10-1125℃時為8.7×10-8

當溶液中這兩種離子的濃度的乘積等于該物質(zhì)的KSP時，就開始出現(xiàn)沉淀。因此，物質(zhì)的KSP越小，沉淀就越易產(chǎn)生。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理6一、基礎(chǔ)知識（5）溶解度在一定溫度下，100克水中，所能溶解溶質(zhì)的克數(shù)。P191表5-10.1MPa壓力下，氧氣在水中的溶解度。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理7二、鍋爐用水及其水中含有的雜質(zhì)1、水源2、天然水中含有的雜質(zhì)

天然水中的雜質(zhì)，有的呈液態(tài)或氣態(tài)，它們大多以分子態(tài)、離子態(tài)或膠體顆粒存在于水中。如按其顆粒大小不同可以分為懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)三大類，如表2-1所示。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理9二、鍋爐用水及其水中含有的雜質(zhì)表2-2天然水中溶有的主要離子陽離子陰離子濃度的數(shù)量級名稱符號名稱符號鈉離子鉀離子鈣離子鎂離子Na+K+Ca2+Mg2+重碳酸根碳酸根硫酸根氯根HCO3-CO32-SO42-Cl-從幾mg/l至幾萬mg/l

另外，水中還有一定的生物生成物。生物生成物（NH4+、NO2-、NO3-）、磷化合物（HPO42-、H2PO4-、PO43-）、鐵和硅的化合物。微量元素主要有Br-、I-、Cu2+、Co2+、Ni2+、F-、Fe2+、Ra2+等，它們的含量一般都小于10mg/L。天然水中常見的溶解氣體有氧、二氧化碳和氮，有時還含有硫化氫、二氧化硫和氨等。天然水中O2的主要來源是大氣中氧的溶解。天然水中CO2的主要來源是水中有機物的分解和氧化。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理10二、鍋爐用水及其水中含有的雜質(zhì)極軟水軟水中等硬水硬水極硬水＜1.0mmol/l1.0～3.0mmol/l3.0～6.0mmol/l6.0～9.0mmol/l＞9.0mmol/l3、天然水的分類按天然水中硬度的大小，可以將天然水分為五類，如表2-3所示。表2-3天然水中硬度分類按天然水中含鹽量的高低，可以將天然水分成四類，如表2-4所示。表2-4天然水中按含鹽量分類低含鹽量水中等含鹽量水較高含鹽量水高含鹽量水＜200mg/l200～500mg/l500～1000mg/l＞1000mg/l2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理11二、鍋爐用水及其水中含有的雜質(zhì)4、鍋爐用水名稱由于水在火力發(fā)電廠水、汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過程不同，其水質(zhì)常有較大的差別。因此，根據(jù)生產(chǎn)實際上的需要，我們常給予這些水以不同的名稱，現(xiàn)簡述如下：（1）生水生水是未經(jīng)任何處理的天然水（如江、河、湖泊、地下水等等）。在火力發(fā)電廠中生水是制取補給水的原料，或用來冷卻轉(zhuǎn)動機械的軸承，以及供消防用等。（2）補給水生水經(jīng)過各種方法處理后，用來補充火力發(fā)電廠水、汽循環(huán)系統(tǒng)中損失的水。補給水按其凈化處理方法的不同，又可分為軟化水、蒸餾水和除鹽水等。（3）凝結(jié)水在汽輪機中做功后的蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝成的水，稱為冷凝水。（4）疏水各種蒸汽管道和用汽設(shè)備中的蒸汽冷凝水，稱為疏水。它經(jīng)疏水器匯集到疏水箱或并入凝結(jié)水系統(tǒng)。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理13二、鍋爐用水及其水中含有的雜質(zhì)（1）懸浮物（mg/l）

——指水樣中能夠用某種過濾材料分離出來的固形物。①將一定量水中的截留物在105～110℃下烘干稱重而測得；②也可采用從濁度儀上直接讀出讀數(shù)來近似表示懸浮物的量。（2）含鹽量（mg/l）

——表示水中溶解鹽類的總和，可由水質(zhì)全分析測得陰、陽離子總和求得。（3）溶解固形物（mg/l）RG

水經(jīng)過濾后，那些仍溶于水中的各種無機鹽類、有機物等，在水浴上蒸干，并在105～110℃下烘干至恒重所得到的蒸發(fā)殘渣稱為溶解固形物。可利用電導儀直接讀出溶液的電導率來近似估算溶液的溶解固形物。（4）電導率（μs/cm、s/cm）DD——表示水中導電能力大小的指標。是電阻率的倒數(shù)，可用電導儀測定。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理14二、鍋爐用水及其水中含有的雜質(zhì)（6）堿度（mmol/l）JD——表示水中能與強酸（H+）發(fā)生中和作用的物質(zhì)的量。（OH-、HCO3-、CO32-、SO32-、PO43-、SiO32-）（5）硬度（mmol/l）YD——水中鈣、鎂離子的總含量。（7）酸度（mmol/l）SD——是表示水中能與強堿（OH-）發(fā)生中和作用的物質(zhì)的量。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理15二、鍋爐用水及其水中含有的雜質(zhì)（8）pH值——是表示水的酸堿性的指標。（9）氯離子（Cl-）mg/l（10）溶解氧（O2）mg/l（11）相對堿度——表示鍋水中游離NaOH含量與溶解固形物的比值。6、水質(zhì)標準

GB1576-2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》第四次修訂表2-5給水和鍋水監(jiān)測的指標及意義指標意義給水鍋水防垢指標硬度、懸浮物、含油量、含鐵量堿度、pH、PO43-防腐指標溶解氧、pHpH、相對堿度、SO32-防汽水共騰指標含油量溶解固形物、堿度2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理17

三、水中存在的雜質(zhì)對鍋爐安全經(jīng)濟運行的影響（2）水垢的種類（3）水垢的危害①降低熱效率，浪費燃料；②引起金屬受熱面過熱，損壞鍋爐受壓元件，縮短使用壽命；③破壞正常鍋爐水循環(huán)，增加維修費用；④為腐蝕創(chuàng)造條件。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理18

三、水中存在的雜質(zhì)對鍋爐安全經(jīng)濟運行的影響2、引起受壓元件的腐蝕腐蝕——金屬（材料）表面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學作用而遭受到破壞的現(xiàn)象叫腐蝕。（一）電化學腐蝕（1）基本原理——由于金屬與作為導電體的電解質(zhì)互相作用，引起電流自金屬的一部分流向另一部分而發(fā)生金屬的破壞，稱為電化學腐蝕。鍋爐用鋼在冶煉、軋制過程夾有襯渣或其它雜物，這些雜物的電極電位高于金屬，就成為原電池中的陰極，而金屬電極電位低而成為陽極，電子從陽極向陰極移動。極化——由于形成雙電層而產(chǎn)生了鈍態(tài)情況，稱為極化。（極化可以阻止金屬的進一步腐蝕）去極化——一些物質(zhì)能破壞雙電層促使腐蝕不斷加強（不斷從陰極獲得電子）稱為去極化作用。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理19

三、水中存在的雜質(zhì)對鍋爐安全經(jīng)濟運行的影響★去極化劑——能從陰極不斷獲得電子，產(chǎn)生去極化作用，加劇腐蝕的物質(zhì)稱為去極化劑，如：H+、O2保護膜——牢固而致密地覆蓋在鋼材的表面，把鋼材與周圍介質(zhì)隔離開來，起到抑制腐蝕的作用，稱之為保護膜。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理21

三、水中存在的雜質(zhì)對鍋爐安全經(jīng)濟運行的影響降低了Fe2+濃度，使Fe溶解得更快③pH值pH＜4時，F(xiàn)e3O4全部溶解∴pH值（爐水）應(yīng)控制在10~12，對防腐最為有利④溶解氧a.氧是一種去極化劑，有利于電化學腐蝕的進行b.氧腐蝕機理：陽極：pH＞13時，F(xiàn)e3O4全部溶解陰極：且：2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理22

三、水中存在的雜質(zhì)對鍋爐安全經(jīng)濟運行的影響★注意：

a.不同比例的二價和三價鐵的氫氧化物相混合，其顏色有綠色和灰色。若全為三價鐵，則為紅棕色Fe(OH)3沉淀；

b.氧腐蝕產(chǎn)物，一般分為三層，最內(nèi)層為二價鐵化合物，（FeO·nH2O）呈黑色；最外層為三價鐵的水合氧化物，（Fe2O3·nH2O）呈紅棕色；中間一層一般為Fe3O4·nH2O，呈黑褐色——給水需要除氧⑤游離CO2腐蝕

CO2來源：水中溶解及重碳酸鹽分解和碳酸鹽在高溫高壓下水解而來的。a:使[H+]增多，產(chǎn)生氫的去極化腐蝕陰極：2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理23

三、水中存在的雜質(zhì)對鍋爐安全經(jīng)濟運行的影響b.加劇氧腐蝕

[Fe2+]↓，金屬不斷溶解；CO2循環(huán)腐蝕至O2消耗光?！锔g特征：表面沒有腐蝕產(chǎn)物，呈或大或小的潰瘍狀凹坑，控制給水pH值≥7⑥溫度和熱負荷

a.t↑，電解質(zhì)電阻↓，離子擴散速度↑，電化學腐蝕↑

b.熱負荷高金屬表面蒸汽泡對保護膜產(chǎn)生機械作用而遭破壞，同時熱應(yīng)力的變化也加劇腐蝕。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理25

三、水中存在的雜質(zhì)對鍋爐安全經(jīng)濟運行的影響

保護Fe3O4破壞——使電化學腐蝕加劇結(jié)果：金屬表面出現(xiàn)（產(chǎn)生）凹凸不平的腐蝕坑，坑上有疏松的腐蝕物。從金屬表面上去除沉積物，可以看到腐蝕坑上有白色沉積物，這些沉積物是碳酸鹽（

）（3）酸性腐蝕當鍋水中有硬度時（MgCl2、CaCl2），此時沉積物下發(fā)生如下反應(yīng)：結(jié)果pH↓，對鋼材產(chǎn)生酸腐蝕陽極：陰極：2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理26

三、水中存在的雜質(zhì)對鍋爐安全經(jīng)濟運行的影響若水垢致密、堅硬，則H2很難逸出，則與滲碳體發(fā)生反應(yīng)：結(jié)果：①造成碳鋼脫碳；②CH4↑在金屬內(nèi)部晶粒晶格間產(chǎn)生壓力，產(chǎn)生微小晶間裂紋，使金屬變脆，產(chǎn)生爆管——即氫腐蝕

——控制給水YD、防止結(jié)垢與爐水中出現(xiàn)Mg2+、Ca2+（4）蒸汽腐蝕——當受壓元件壁溫＞400℃，過熱蒸汽與金屬壁產(chǎn)生直接的化學反應(yīng)：均勻性腐蝕，一般在550~570℃時存在，若不及時排除H2，則產(chǎn)生氫腐蝕：2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理29

四、鍋爐用水水處理方法圖1機械過濾裝置

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四、鍋爐用水水處理方法2、水處理方法選擇3、鍋內(nèi)加藥處理（一）藥劑的選擇①阻垢能力②毒性（二）適用范圍P223（三）優(yōu)缺點①設(shè)備簡單、投資小、操作方便②排污率高，熱損失大③防垢效果不夠穩(wěn)定（四）加藥方式：通過加藥泵和給水按比例配比進入鍋爐（五）加藥注意事項P229（六）常用水處理藥劑及用量2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理31

四、鍋爐用水水處理方法4、鍋外水處理（一）鈉離子交換法：①工作原理軟化原理：再生原理：2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理32

四、鍋爐用水水處理方法*②軟化結(jié)果：a.能夠除去硬度；

b.不能除去堿度；

c.水中鹽類物質(zhì)含量略有增加。③處理方法——通過離子交換器來完成④逆流再生交換器的操作2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理33

四、鍋爐用水水處理方法黃色管——鹽液管紅色管——硬水管綠或藍——軟水出口管2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理34

四、鍋爐用水水處理方法2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理35

四、鍋爐用水水處理方法在支管四周鉆孔，在支管上裝濾網(wǎng)，濾網(wǎng)采用50~60目的尼龍網(wǎng)。2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理36

四、鍋爐用水水處理方法a.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出水量的計算

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四、鍋爐用水水處理方法⑥鹽耗的計算（g/mol）b——鹽耗；gG——用鹽量；kgE——工作交換容量；mol/m3v——樹脂體積；m32023/3/14工業(yè)鍋爐水處理38

四、鍋爐用水水處理方法⑦特點：

a.再生劑利用率高；

b.出水水質(zhì)好；

c.交換容量利用率高；

d.廢液排放比順流少；

e.進水濁度變化對它影響大；

f.結(jié)構(gòu)復雜。⑧順流再生交換器區(qū)別：a.少一個中排裝置；

b.再生液的進入方向與運行方向相同。

步驟：反洗→再生→正洗→運行↓↓↓↓10m/h2~3m/h10~15m/h20m/h2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理39

四、鍋爐用水水處理方法特點：a.結(jié)構(gòu)簡單，易操作；

b.對進水懸浮物要求不高；

c.再生效果低，出水水質(zhì)差。⑨全自動交換器注意事項：a.提高交換劑的再生度；

(i)規(guī)定的用鹽量

(ii)規(guī)定的鹽液體積

(iii)吸鹽管長度（軟管）＜2.5m，不能漏氣

b.自來水壓力較高，0.2~0.6MPa；

c.根據(jù)水源水質(zhì)，做好調(diào)整工作。（二）H—Na離子交換

a.氫離子交換的原理：2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理40

四、鍋爐用水水處理方法交換：再生：b.特點：(i)不僅降低硬度，同時也降低堿度；

(ii)軟化結(jié)果產(chǎn)生H+，使pH＜7，故不能直接進入鍋爐。c.使用型式2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理41

四、鍋爐用水水處理方法d.再生劑稀HCl3%~4%流速＜5m/h圖5H-Na離子交換2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理42

四、鍋爐用水水處理方法（三）除鹽裝置2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理43

四、鍋爐用水水處理方法

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：

SO42-

＞NO3-

＞Cl-＞OH-

＞F-＞HCO3-

＞HSiO3-5、給水除氧*①比較燃煤爐與燃油爐氧腐蝕情況及原因；②除氧劑。

混床出水控制在：電導＜0.2μs/cmSiO2＜20μg/l2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理44五、試運行、運行及停用時的化學監(jiān)督

1、設(shè)計、制造時要考慮鍋爐水質(zhì)問題

——考慮到鍋爐的清掃與排污。2、設(shè)計鍋爐房和安裝鍋爐時要考慮的水質(zhì)處理①按鍋爐額定蒸發(fā)量、每天運行時間通過計算來配備合適的水處理設(shè)施如：4t/h鍋爐一臺每天運行12h

則需水4×12=48t+損耗交換器出水量：（t）

E——樹脂的工作交換器容量，1000mol/m3v——交換器內(nèi)樹脂所占體積，m3

（Φ=750mm，YD原=2mmol/lQ=350～400t）②按用量設(shè)計一定容量的軟水池（內(nèi)做防腐）③水處理設(shè)備、藥劑、樹脂的監(jiān)督

《水規(guī)》2000年版2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理45五、試運行、運行及停用時的化學監(jiān)督

3、運行鍋爐的水質(zhì)監(jiān)督①按GB1576-2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標準監(jiān)督給水和爐水注意：a.一些單位不重視，一些小爐子只測給水，不測爐水；

b.一些小型熱水鍋爐（小型汽水兩用爐、小型蒸汽鍋爐）不具備水處理設(shè)施。②鍋爐房水處理管理制度（操作規(guī)程、排污制度、交接班制度、藥品消耗指標等）③查看水處理運行記錄④通過內(nèi)部檢查，觀察鍋爐結(jié)垢和腐蝕情況⑤根據(jù)水處理情況，提出整改意見2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理46五、試運行、運行及停用時的化學監(jiān)督

⑥離子交換器運行情況的監(jiān)督

a.樹脂的有效性、層高、中毒否

b.布水裝置的完好性

c.閥門是否滲漏（檢查方法）

d.進水濁度是否合格

e.剩余樹脂的保管（防凍+防霉）

f.新樹脂的預處理⑦排污控制問題⑧化驗試劑是否有效4、停用時的化學監(jiān)督

——認真做好防腐保養(yǎng)工作2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理47五、試運行、運行及停用時的化學監(jiān)督

停爐時間保養(yǎng)方法監(jiān)督內(nèi)容一周內(nèi)壓力保養(yǎng)①鍋筒汽壓在0.05~0.1MPa②爐水t＞100℃③含氧量合格一月內(nèi)濕法保養(yǎng)①停爐后清垢、渣、灰，進軟水至低水位線②將保護液注入鍋內(nèi)（見附）③繼續(xù)進軟水至水從空氣閥中冒出④維持爐水堿度5~12mol/l，每5天測一次，堿低時補加大于一個月干法保養(yǎng)①停爐清垢、渣、灰，（爐水溫度至70℃放水，用余熱烘干）②在敞口托盤中放干燥劑（生石灰CaCO3、無水CaCl2、硅膠）③關(guān)閉人孔、手孔、檢查孔④每隔1~2月打開爐門、人孔，檢查干燥劑是否失效大于三個月充氣保養(yǎng)①停爐清垢、渣、灰，②充N2、NH3，從爐最高處往下充，維持壓力在0.2~0.3MPa（空氣從排污閥中排盡）③爐膛及煙道受熱面用“干法保養(yǎng)”2023/3/14工業(yè)鍋爐水處理48五、試運行、運行及停用時的化學監(jiān)督

附：濕法保養(yǎng)：每噸爐水加NaOH3~10kgNa2CO320kgNa3PO4·12H2O20kg

干法保養(yǎng)：干燥劑用量：無水CaCl2