《鍋爐水處理》課件

1編輯ppt第六章鍋爐水處理（講師潘榮慶）鍋爐水處理的重要性搞好鍋爐水處理工作，使鍋爐給水達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，是保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，也是保證鍋爐出力、節(jié)約能源，防止事故的重要措施。2編輯ppt鍋爐用水的分類原水（生水）:就是鍋爐的水源水。給水:直接進(jìn)入鍋爐，被鍋爐蒸發(fā)或加熱的水。軟化水:原水經(jīng)過軟化處理符合鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水。鍋水:鍋爐運(yùn)行中在鍋筒內(nèi)的水。冷卻水:鍋爐運(yùn)行中用于冷卻鍋爐某一附屬設(shè)備的水。排污水:為了改善蒸汽品質(zhì)和防止鍋爐結(jié)垢，從排污閥門排除的鍋水。3編輯ppt水中的雜質(zhì)按物態(tài)分類固態(tài)雜質(zhì)。包括懸浮固體、膠溶固體、溶解于水的鹽類和有機(jī)質(zhì)微粒。液態(tài)雜質(zhì)。主要指油脂、工業(yè)廢液和酸液。氣態(tài)雜質(zhì)。主要是氧氣和二氧化碳等。4編輯ppt5編輯ppt水中雜質(zhì)對(duì)鍋爐的危害水中雜質(zhì)如果不經(jīng)過處理直接用作鍋爐給水，對(duì)鍋爐危害極大，歸納起來可產(chǎn)生以下三種危害:一是在鍋爐內(nèi)結(jié)垢，生成水渣；二是造成鍋爐金屬腐蝕；三是惡化蒸汽品質(zhì)。6編輯ppt水垢的形成水垢形成的原因:①鈣鎂重碳酸鹽類熱分解。②鍋水的不斷蒸發(fā)濃縮。③鈣鎂鹽類溶解度降低（例如硫酸鈣和硅酸鈣）。

7編輯ppt鹽類溶解度表8編輯ppt水垢的種類⑴碳酸鹽水垢。多為白色,也有微黃白色。⑵硫酸鹽水垢。主要成分是硫酸鈣（CaSO2）,含量達(dá)50％以上,又稱作石膏質(zhì)水垢。多為黃白色,也有微黃白色,特別堅(jiān)硬、致密,手感滑膩。⑶硅酸鹽水垢。成分比較復(fù)雜,水垢中的二氧化硅（SiO2）多為淡褐色,也有灰白色的,水垢表面帶刺。⑷混合水垢。⑸含油水垢。成分很復(fù)雜,但油脂含量多在50％。多呈黑色,有堅(jiān)硬的,也有松軟的水垢表面不平滑。⑹泥垢。成分比較復(fù)雜。一般富有流動(dòng)性,較易通過排污方法除去,易黏結(jié)在鍋爐蒸發(fā)面上,形成難以沖掉的再生水垢。9編輯ppt水垢示意圖10編輯ppt水垢對(duì)鍋爐的危害浪費(fèi)燃料，污染蒸汽品質(zhì):鍋爐受熱面上如果結(jié)有1毫米厚的水垢，則浪費(fèi)燃料約3~5％。損壞受熱面:結(jié)有水垢的鍋爐傳熱性能變差，受熱面兩側(cè)的溫差增大，爐管的溫度升高。當(dāng)受熱面金屬的溫度超過正常工作條件的溫度時(shí)，稱為過熱。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，金屬受熱后很快將熱量傳遞給爐水，兩者溫度相差約為30~100℃。例如工作壓力為1.0MPa的鍋爐，飽和水溫度約為180℃左右，在沒有結(jié)垢時(shí)，鋼材溫度在210~230℃；若結(jié)生1毫米水垢，鋼材溫度將升高130~390℃；當(dāng)水垢再厚些，情況將更為嚴(yán)重。當(dāng)超過450℃，金屬將發(fā)生蠕動(dòng)變形。降低鍋爐出力，增加檢修工作量:由于鍋爐結(jié)垢后，火側(cè)熱量傳遞給水側(cè)就困難，鍋爐蒸發(fā)量將隨之下降。11編輯ppt水垢厚度與浪費(fèi)燃料的對(duì)應(yīng)表水垢厚度（mm）0.51358浪費(fèi)燃料（％）23~56~10153412編輯ppt鋼鐵與各類水垢的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)比鋼鐵及水垢成分導(dǎo)熱系數(shù)（W／m.k）與鋼鐵比較鋼鐵47~52—硫酸鹽0.58~2.33約1／20~1／80碳酸鹽0.47~0.70約1／80~1／100硅酸鹽0.27~0.47約1／100~1／200油脂膜0.12約1／400煤灰0.06~0.12約1／400~1／80013編輯ppt水垢及溶解氧的腐蝕14編輯ppt爐管（水管）的腐蝕情況15編輯ppt裂縫16編輯ppt泥渣和水垢17編輯ppt垢下腐蝕（電化學(xué)腐蝕）腐蝕坑18編輯ppt水垢的危害示意圖19編輯ppt鍋爐水質(zhì)處理的分類爐外水處理:主要指給水在進(jìn)入鍋爐之前，為了除去其中的硬度，而進(jìn)行的軟化處理。目前，常用陽離子交換軟化法。爐內(nèi)水處理:是通過向爐水中投加化學(xué)藥劑，與水中的鈣鹽、鎂鹽發(fā)生化學(xué)、物理作用，生成非粘結(jié)性的松散泥渣，然后經(jīng)排污除去，以達(dá)到防止或減輕鍋爐結(jié)垢的目的。20編輯ppt鍋爐用水主要評(píng)價(jià)指標(biāo)㈠懸浮物:表示不溶于水的較大顆粒一些物質(zhì)含量的指標(biāo)，其單位為mg／L。㈡含鹽量和溶解固形物:含鹽量是表示水中各種溶解鹽類的總和，單位為mg／L。常用溶解固形物（或蒸發(fā)殘?jiān)┙票硎?。常用氯離子含量來表示，單位mg／L。㈢硬度:是指水中鈣、鎂離子的總濃度，單位為mmoI／L。（≤0.03mmoI／L）㈣堿度:指水中含有能接受氫離子的物質(zhì)的量。例如氫氧根、碳酸根、重碳酸根、磷酸根、硅酸根、亞硫酸根和氨等。單位以mmoI／L表示。㈤PH值:是指水溶液中氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)（1~14）。㈥相對(duì)堿度:主要是為了防止鍋爐在有縫隙部位存在應(yīng)力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生苛性脆化。㈦溶解氧:造成給水管道和鍋爐本體的腐蝕。單位mg／L。21編輯ppt蒸汽鍋爐采用鍋內(nèi)加藥水處理時(shí)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目給水鍋水懸浮物mg／L≤20—溶解固形物mg／L—＜5000總硬度mmoI／L≤4—總堿度mmoI／L—8~26PH（25℃）≥710~1222編輯ppt蒸汽鍋爐采用鍋外化學(xué)處理時(shí)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目給水鍋水工作壓力MPa≤1.0＞1.0≤1.6≤1.0＞1.0≤1.6懸浮物mg／L≤5≤5——總硬度mmoI／L≤0.03≤0.03——總堿度mmoI／L——8~268~24PH（25℃）≥7≥710~1210~12含油量mg／L≤2≤2——溶解氧mg／L≤0.1≤0.1——溶解固形物mg／L——＜4000＜3500相對(duì)堿度游離NaOH／溶解固形物———＜0.223編輯pptPH試紙的變色范圍24編輯ppt鍋內(nèi)水處理特點(diǎn)鍋內(nèi)水處理不需要復(fù)雜的設(shè)備,故投資小,成本低,操作方便。對(duì)水質(zhì)適應(yīng)范圍較大,如果處理得當(dāng),防垢率可以達(dá)到80％以上。鍋內(nèi)水處理還不能完全防止鍋爐結(jié)生水垢,特別是生成的泥垢,在排污不及時(shí)很容易結(jié)生二次水垢。25編輯ppt鍋內(nèi)水處理常用藥劑（一）▲氫氧化鈉:俗稱火堿、和苛性鈉。主要作用是:⑴能有效地消除給誰中的碳酸鹽硬度和鎂鹽硬度。碳酸氫鈣＋氫氧化鈉＝碳酸鈣＋碳酸鈉＋水碳酸氫鎂＋氫氧化鈉＝氫氧化鎂＋碳酸鈉＋水硫酸鎂＋氫氧化鈉＝氫氧化鎂＋硫酸鈉氯化鎂＋氫氧化鈉＝氫氧化鎂＋氯化鈉⑵保持鍋爐水中的堿度，防止鍋爐腐蝕。當(dāng)鍋爐水中的氫氧根保持一定的濃度時(shí)（PH＝9.5~11.5），鍋爐金屬表面生成的保護(hù)膜就比較穩(wěn)定，從而可以阻止氧對(duì)鍋爐金屬的腐蝕。

26編輯ppt鍋爐內(nèi)水處理常用藥劑（二）▲碳酸鈉俗稱純堿和蘇打。工業(yè)用的無水碳酸鈉是白色的粉末，易溶于水，水溶液呈強(qiáng)堿性。主要作用是。（1）能有效地消除給水中鈣的硬度，其化學(xué)反應(yīng)如下:硫酸鈣＋碳酸鈉＝碳酸鈣＋硫酸鈉氯化鈣＋碳酸鈉＝碳酸鈣＋氯化鈉（2）在鍋爐內(nèi)碳酸鈉可以部分地水解為氫氧化鈉，因此具有氫氧化鈉的作用。碳酸鈉＋水＝氫氧化鈉＋二氧化碳（3）能有效消除給水中的鎂硬度，生成的碳酸鎂（微溶）可以水解成為氫氧化鎂沉淀。27編輯ppt鍋爐內(nèi)水處理常用藥劑（三）▲磷酸三鈉（Na3PO4?12H2O），俗稱磷酸鈉，在干燥的空氣中易風(fēng)化，水溶液呈堿性，主要作用是:（1）能沉淀給水中的鈣和鎂鹽。硫酸鈣＋磷酸鈉＝磷酸鈣＋硫酸鈉氯化鈣＋磷酸鈉＝磷酸鈣＋氯化鈉硫酸鎂＋磷酸鈉＝磷酸鎂＋硫酸鈉氯化鎂＋磷酸鈉＝磷酸鎂＋氯化鈉（2）增加泥垢的流動(dòng)性，磷酸三鈉和給水中的鈣和鎂鹽類生成沉淀是具有高度分解的膠體。生成了流動(dòng)性較強(qiáng)的泥垢。（3）能使硫酸鹽和碳酸鹽等老水垢疏松脫落，特別是清除沒有經(jīng)過水處理而結(jié)生的老水垢尤為顯著。是因?yàn)榱姿徕}比其硫酸鈣和碳酸鈣更容易生成。（4）防止鍋爐金屬腐蝕，因?yàn)榱姿崛c能在金屬表面形成磷酸鐵的保護(hù)膜，而起到防止鍋爐金屬腐蝕的作用。

28編輯ppt鍋爐外水處理主要指給水在進(jìn)入鍋爐之前,為了除去其中的硬度,而進(jìn)行的軟化處理。目前,主要采用陽離子交換軟化法。離子交換軟化法,是用某種離子交換劑中不形成水垢的離子,將水中容易生成水垢的鈣、鎂離子置換出來,從而使水得到軟化。應(yīng)用離子交換軟化法,可使鍋爐給水的硬度達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。常用陽離子交換劑是鈉離子交換劑強(qiáng)酸型001×7（0強(qiáng)酸性、0苯乙烯系、1順序號(hào)、7交聯(lián)度）,凝膠型。29編輯ppt合格不合格30編輯ppt31編輯ppt離子交換樹脂的物理性能（一）①形狀:多為球形，填充狀態(tài)好；水通過樹脂層壓力損失小；流量均勻；耐磨性能好；裝填量大等優(yōu)點(diǎn)。②粒度:目前國內(nèi)外樹脂的粒度一般為0.3~1.2mm。③密度:濕真密度是指樹脂的質(zhì)量與其占有的體積（不包括樹脂間的空隙）之比。密度一般在1.04~1.30之間。濕視密度是指樹脂在工作狀態(tài)下的堆積密度，即單位體積含有的樹脂質(zhì)量。濕視密度＝濕樹脂質(zhì)量（g）／濕樹脂體積（mL）④水分:凝膠型樹脂，其含水率可反映樹脂的空隙率，即含水率愈大，樹脂的孔隙率就愈大。⑤顏色:有白、黃、黑和褐等，是半透明或不透明的。值得注意的是，樹脂使用后顏色的變化，可能影響樹脂的性能.32編輯ppt離子交換樹脂的物理性能（二）⑥耐磨性:是指耐磨程度，主要表現(xiàn)在樹脂的年耗上（一般在5％左右），是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。⑦耐熱性:一般陽離子交換樹脂較陰離子交換樹脂耐熱性能好。陽離子交換樹脂在120℃以下，氫型在100℃以下，陰離子交換樹脂在60℃以下使用都是安全的。陽離子和陰離子交換樹脂在冬季樹脂都要做好防凍工作。⑧溶脹性:干樹脂浸泡于水中，體積脹大，成為濕樹脂；強(qiáng)酸性陽離子樹脂由鈉型轉(zhuǎn)變成氫型時(shí)，體積增大5％以上；強(qiáng)堿陰離子樹脂由氯型轉(zhuǎn)變成氫氧型時(shí)，體積增大10％。（在裝填新樹脂時(shí)要注意留有膨脹量）。⑨溶解性:合成的離子交換樹脂，大都是具有龐大骨架的高分子聚合物，是理想的不溶物。但是，對(duì)新投用的樹脂，開始使用時(shí)有微量的溶解現(xiàn)象，又稱“膠溶”現(xiàn)象。在生產(chǎn)過程中是化學(xué)反應(yīng)不完全造成的，新投入運(yùn)行的樹脂，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)出水帶有顏色，就是發(fā)生膠溶現(xiàn)象的緣故。33編輯ppt陽離子交換劑工作原理（交換過程）

水中含有交換劑交換劑水中含有Ca（HCO3）2＋2NaR→CaR2＋2NaHCO3Mg（HCO3）2＋2NaR→MgR2＋2NaHCO3CaSO4＋2NaR→CaR2＋Na2SO4MgSO4＋2NaR→MgR2＋Na2SO4CaCI2＋2NaR→CaR2＋2NaCIMgCI2＋2NaR→MgR2

＋2NaCI34編輯ppt陽離子交換劑工作原理（再生過程）失效的交換劑大粒鹽

再生后的交換劑其它鹽類

CaR2＋2NaCI→2NaR＋CaCI2

MgR2＋2NaCI→2NaR＋MgCI235編輯ppt陽離子樹脂工作過程36編輯ppt自動(dòng)軟化水處理設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)37編輯ppt水處理設(shè)備（四）主機(jī)頭副罐主罐樹脂大粒鹽鹽筒38編輯ppt離子交換樹脂污染后的處理▲樹脂的滅菌:較為實(shí)用的是用1％的甲醛溶液浸泡數(shù)小時(shí)，然后用水沖洗至無甲醛臭味為止。▲樹脂有機(jī)物污染的消除:可以采用無油壓縮空氣沖刷樹脂，使樹脂互相摩擦，然后用水反洗。還可以用10％的熱鹽水在設(shè)備中長時(shí)間的循環(huán)，或用10％的氯化鈉和6％的氫氧化鈉混合溶液進(jìn)行處理。如果被鐵及其氧化物污染，應(yīng)當(dāng)首先去除鐵的污染，然后再去除有機(jī)物的污染。39編輯ppt樹脂被鐵污染的去除◆鑒別的方法:被鐵污染的樹脂從外觀上看，顏色明顯變深，甚至呈黑色。◆復(fù)蘇的方法:被鐵離子污染的樹脂，可以采用10％左右的鹽酸浸泡5~12小時(shí)，或配合其它絡(luò)合劑協(xié)同處理。在處理過程中可輔以吹氣、超聲波及磁場等，效果會(huì)更好?！纛A(yù)防措施:一是對(duì)水源水含鐵較高的水要進(jìn)行預(yù)處理，降低其含量（常用錳砂過濾）。二是對(duì)水處理設(shè)備要進(jìn)行防腐，鉆井隊(duì)鍋爐房內(nèi)水罐每年要清理一次，并要進(jìn)行防腐處理。40編輯ppt一線井隊(duì)自動(dòng)軟化水設(shè)備的操作要求㈠檢查各連接處是否牢固,水處理泵進(jìn)出水閥門是否開啟,水過濾器要清洗干凈,鹽箱內(nèi)是否有大粒鹽。㈡啟動(dòng)水處理泵向樹脂罐內(nèi)進(jìn)水,調(diào)節(jié)進(jìn)出水壓力,出水壓力不得低于0.2MPa,進(jìn)水壓力一般不高于0.3MPa。㈢運(yùn)行中檢查各連接處是否漏水,如漏水應(yīng)重新緊固,否則出水硬度超標(biāo)。㈣順時(shí)針撥動(dòng)主機(jī)頭頂部表盤的黑點(diǎn)印至再生（BRINE）刻度,排污管有排污即表示啟動(dòng)再生。㈤定期向鹽箱內(nèi),加入干凈的大粒鹽。保持鹽箱高度的3／4。定期清洗鹽箱內(nèi)淤泥,防止堵塞吸鹽管路,影響樹脂的再生。41編輯ppt鍋爐化學(xué)清洗鍋爐水處理是保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施,必須堅(jiān)持以防垢為主,不能以化學(xué)清洗代替正常的鍋爐水處理工作。雖然目前的化學(xué)清洗日趨完善,緩蝕劑的緩蝕效率能達(dá)到99％以上,但還不足以完全防止對(duì)鍋爐的腐蝕。因而,對(duì)于鍋爐不能頻繁地化學(xué)清洗,低壓鍋爐清洗規(guī)則中規(guī)定,每臺(tái)鍋爐酸洗時(shí)間間隔不宜少于二年。42編輯ppt鍋爐化學(xué)清洗的條件⒈新建鍋爐運(yùn)行前必須進(jìn)行化學(xué)清洗（堿洗、酸洗）。⒉運(yùn)行鍋爐符合下列條件之一時(shí)，方可進(jìn)行酸洗。①鍋爐受熱面被水垢覆蓋80％以上，并且平均水垢厚度達(dá)到或超過下列數(shù)值:對(duì)于無過熱器的鍋爐:1mm。對(duì)于有過熱器的鍋爐:0.5mm。對(duì)于熱水鍋爐:1mm。②鍋爐受熱面有明顯的油污和鐵銹。43編輯ppt鍋爐內(nèi)結(jié)垢44編輯ppt酸洗除垢機(jī)理1.溶解作用,鹽酸容易與碳酸鹽水垢發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成易溶解的氯化物,是這類水垢溶解。2.剝離作用,鹽酸能溶解金屬表面的氧化物,從而破壞金屬與水垢之間的結(jié)合。3.氣掀作用,鹽酸與碳酸鹽水垢作用所產(chǎn)生的大量的二氧化碳,在逸出過程中,對(duì)于溶解或溶解速度較慢的垢層,具有一定的掀動(dòng)力,使之從管壁上脫落下來。4.疏松作用,對(duì)于含有硅酸鹽的混合水垢,雖然它們不能與鹽酸反應(yīng)而溶解,但當(dāng)摻雜在水垢中的碳酸鹽和鐵的氧化物溶解在鹽酸溶液中后,殘留的水垢就會(huì)變得疏松,在流動(dòng)酸洗情況下,它們很容易被沖洗下來。45編輯ppt不同水垢厚度應(yīng)選擇酸液的濃度水垢厚度（mm）≤0.50.5~1.01.0~1.51.5~2.02~55~10鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)％3~55~66~77~8101246編輯ppt酸液溫度對(duì)鋼鐵腐蝕速度的影響溫度（℃）20304050607080腐蝕速度（g／?h）0.320.420.600.901.763.055.67腐蝕速度比較倍數(shù)1.01.31.92.85.39.817.747編輯ppt鍋爐化學(xué)清洗的方式有靜態(tài)浸泡和流動(dòng)清洗或者兩種相結(jié)合的方式。靜態(tài)浸泡一般適用于立式水、火管鍋爐及臥式內(nèi)燃等低壓水容積較大的鍋爐，強(qiáng)制循環(huán)的熱水鍋爐必須采用流動(dòng)清洗或兩者結(jié)合的方式。流動(dòng)清洗有以下優(yōu)點(diǎn):易使各部分清洗溶液的溫度、濃度和金屬的溫度都很均勻，不致因溫差和濃度差，造成鍋爐局部腐蝕嚴(yán)重；溶液的流動(dòng)可以起到攪動(dòng)作用，有利于清洗。在清洗過程中要經(jīng)常取樣化驗(yàn)，兩次化驗(yàn)濃度差低于0.2％時(shí)，酸洗即可結(jié)束。值得注意的是不得利用鍋爐本體直接加熱，避免鍋爐局部過熱形成腐蝕。在爐外加熱溫度控制在50~60℃，實(shí)際當(dāng)中不高于55℃。清洗時(shí)間，應(yīng)根據(jù)化學(xué)監(jiān)督的數(shù)據(jù)來控制。一般為2~6小時(shí)。當(dāng)水垢過厚時(shí)，可以適當(dāng)延長，但最好不應(yīng)超過12小時(shí)。采用動(dòng)態(tài)清洗時(shí)，流速一般控制在0.05~0.5m／s范圍內(nèi)，最高不能大于1m／s。48編輯ppt鍋爐化學(xué)清洗后的的處理▲酸洗結(jié)束后的一個(gè)重要步驟是再一次沖洗,為了防止空氣進(jìn)入鍋爐內(nèi)而引起鍋爐金屬的嚴(yán)重腐蝕,不應(yīng)用放空的辦法將廢液排出,而是用除鹽水（或軟化水）排擠酸液并進(jìn)行沖洗。排除的水PH值為5~6,盡可能縮短沖洗時(shí)間,以防止酸洗后的金屬表面生銹。▲漂洗,一般用稀檸檬酸液進(jìn)行一次沖洗,利用檸檬酸和鐵離子絡(luò)合的能力,以除去殘留在系統(tǒng)內(nèi)的鐵離子,使金屬表面很清潔,從而為鈍化處理創(chuàng)造有利條件。（常用0.2~0.4％的檸檬酸溶液并含有