工業(yè)鍋爐水處理知識

鍋爐水（介）質(zhì)知識

顏樺鍋爐水（介）質(zhì)知識鍋爐的工作介質(zhì)質(zhì)量的好壞，是鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素鍋爐的工作介質(zhì)主要是水和有機(jī)熱載體鍋爐水處理的方式主要有鍋外化學(xué)處理和鍋內(nèi)加藥處理根據(jù)鍋爐對水質(zhì)的要求不同鍋外化學(xué)處理有軟化和除鹽兩種方式

水質(zhì)不良對鍋爐的危害

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(jìn)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(dāng)這些雜質(zhì)在鍋水中達(dá)到飽和時，便有固體物質(zhì)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。水垢的生成及危害水垢的生成原因：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(jī)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(dá)到1mm以上；2.受熱面有嚴(yán)重的銹蝕。結(jié)垢的危害①

浪費(fèi)燃料若結(jié)有1mm厚的水垢，浪費(fèi)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(dá)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?？稍斐山饘購?qiáng)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(yán)重。腐蝕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?dāng)y帶到鍋爐受熱面上后，易與其他雜質(zhì)結(jié)成水垢。當(dāng)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(dāng)于4mm其他成分的水垢。腐蝕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(dāng)，即可引起上述循環(huán)腐蝕。汽水共騰蒸汽鍋爐鍋筒內(nèi)的水滴被蒸汽大量帶走的現(xiàn)象，稱為汽水共騰。產(chǎn)生的原因1.運(yùn)行操作不當(dāng)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(fù)荷運(yùn)行，蒸發(fā)率過大等。汽水共騰2.鍋水中的雜質(zhì)造成。當(dāng)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(jī)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(yán)重污染；2.過熱器管和蒸汽流通管道產(chǎn)生積鹽，嚴(yán)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)

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(yùn)行時，根據(jù)國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，對鍋爐的給水、鍋水以及蒸汽等進(jìn)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(bǔ)給鍋爐合格軟化水或除鹽、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，以保證鍋水的各項(xiàng)指標(biāo)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。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。鍋爐用水處理3.鍋爐防腐包括運(yùn)行鍋爐的防腐和停用鍋爐的防腐。（1）運(yùn)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(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)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。鍋爐用水處理(2)停用鍋爐的保護(hù)鍋爐在停運(yùn)期間，如果沒有采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，進(jìn)入鍋內(nèi)的氧氣會引起潮濕的金屬表面產(chǎn)生嚴(yán)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(hù)措施。常用的方法有：濕法保護(hù)；干法保護(hù)；氣相緩蝕劑保護(hù)等。4.化學(xué)清洗煮爐、除垢。鍋爐用水的水質(zhì)及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)天然水的種類及特點(diǎn)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。4.自來水（預(yù)處理水）各個指標(biāo)相對穩(wěn)定，經(jīng)處理后可作為鍋爐給水。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1.0—3.5mmol/L之間；（3）較高硬度水：硬度在3.5—6.0mmol/L之間；（4）高硬度水：硬度在6.0—9.0mmol/L之間；（5）極高硬度水：硬度在9.0mmol/l以上。天然水的分類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。天然水的分類3.按硬度與堿度的關(guān)系分：（1）非堿性水：水中總硬度大于總堿度的水。（2）堿性水：水中總堿度大于總硬度的水。（3）碳酸鹽水：水中暫時硬度大于永久硬度的水。（4）非碳酸鹽硬度：水中暫硬小于永硬的水。四川省大多數(shù)是非堿性的碳酸鹽水，含鹽量中等。天然水中的雜質(zhì)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10-6mm以下。鍋爐用水分類原水（源水）又稱生水，泛指未經(jīng)處理的天然水。給水直接進(jìn)入鍋爐，被鍋爐蒸發(fā)或加熱使用的水?；厮?dāng)蒸汽的熱能被利用之后，凝結(jié)水被循環(huán)使用。鍋水正常運(yùn)行的鍋爐本體系統(tǒng)內(nèi)留存或流動的水。工業(yè)鍋爐用水評價指標(biāo)1.懸浮固形物（XG)是表征水中顆粒較大一類雜質(zhì)的指標(biāo)，單位為mg/L?，F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)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，通過水質(zhì)全分析求得。3.溶解固形物(RG)是水經(jīng)過過濾后，仍溶于水中的各種無機(jī)鹽類、有機(jī)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(biāo)。間接反映了水中含鹽量的多少。單位為μs/cm.工業(yè)鍋爐用水評價指標(biāo)5.硬度是表示水中鈣、鎂離子的總含量，單位為mmol/L或μmol/L?，F(xiàn)行水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，硬度的單位和基本單元是（1/2Ca2+，l/2Mg2+）mmol/L

。采用鍋外處理的工業(yè)鍋爐給水硬度≤0.030mmol/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↑工業(yè)鍋爐用水評價指標(biāo)

(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(fù)硬度指水中重碳酸鈉和重碳酸鉀的含量。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。工業(yè)鍋爐用水評價指標(biāo)7.PH值表示水的酸、堿性的指標(biāo)。指溶液中氫離子濃度的負(fù)對數(shù)。是直接影響鍋爐結(jié)垢和腐蝕的指標(biāo)。8.氯離子（Cl-）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。工業(yè)鍋爐用水評價指標(biāo)10.相對堿度為防止鍋爐發(fā)生苛性脆化而制定的指標(biāo)（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.水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系硬度與堿度的關(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(dú)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。水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系指標(biāo)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(biāo)名稱硬度Ca2+Mg2+HCO3-堿度鈉離子Na+SO42-CL-強(qiáng)酸根水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系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。陰離子的組合順序是HCO3-優(yōu)先組合，SO2-次之，CL-最后組合。陰陽離子組成假想化合物的順序?yàn)椋海?）Ca2+和HCO3-先組合成Ca（HCO3）2水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系之后，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(dāng)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。水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系如果Ca2+和

Mg2+與

HCO3-組成化合物之后，HCO3-還有剩余時，則于Na+組合成NaHCO3，即為負(fù)硬度。此種水稱為負(fù)硬水。（3）最后Na+與SO42-或CL-組合成溶解度很大的中性鹽。水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系水質(zhì)分析結(jié)果碳酸鹽硬度非碳酸鹽硬度負(fù)硬度YD>JDJDYD-JD0YD<JDYD0JD-YDYD=JDYD00酚酞堿度與甲基橙堿度的關(guān)系酚酞堿度，是用酚酞作指示劑來測定水中的堿度。通過滴定到終點(diǎn)（PH=8.2—8.4)時所消耗強(qiáng)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(diǎn)的PH值為3.1—4.4。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。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。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-K—每1mg/L的CL-相當(dāng)于溶解固形物的含量。RG-溶解固形物的含量，mg/L.CL—氯離子含量，mg/LPH值與堿度的關(guān)系PH值是表征溶液酸堿性的指標(biāo)，它直接反映水中H+或OH-的含量。堿度則除包括水中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。鍋爐給水的軟化水的軟化，顧名思義就是降低或消除水中的硬度的過程。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(jìn)行交換時，樹脂上的鈉離子進(jìn)入水中而鈣、鎂離子留在樹脂上的過程，且該過程是可逆的。鈉離子交換的特點(diǎn)1.硬度降低或消除；2.堿度保持不變；3.軟化水中含鹽量略有增加鍋爐給水的軟化過程反洗當(dāng)出水硬度超標(biāo)后，停止軟化，對樹脂層用與運(yùn)行方向相反的一定壓力得水進(jìn)行強(qiáng)烈的清洗過程。再生用再生劑（常用NaCL）與失效的樹脂進(jìn)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。正洗用于運(yùn)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。交換運(yùn)行正洗結(jié)束后，鈉離子交換器又投入新的周期的運(yùn)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（