工業(yè)鍋爐水處理技術(shù)-9

PAGE影響出水質(zhì)量。④氯離子（Cl-）氯離子也稱為氯根，幾乎存在于所有的天然水中，但其含量卻相差很大。氯離子是產(chǎn)生咸味的主要因素，越咸的水中，Cl-含量越高，如海水和咸湖水中Cl-含量就極高，而淡水中Cl-含量則較低。大多數(shù)氯化物不但溶解度很大，而且很穩(wěn)定，所以在工業(yè)鍋爐水質(zhì)分析中常以測定Cl-的含量來反映鍋水的濃縮倍率，并指導(dǎo)鍋爐的排污。雖然少量的氯化物對鍋爐沒什么危害，但由于Cl-是一種活化離子，在一定的條件下會破壞金屬表面的保護膜，加速腐蝕的進行，尤其對于不銹鋼制品，易受到Cl-的侵蝕而發(fā)生點蝕，因此鍋水中的Cl-含量不宜過高。⑤硫酸根離子（SO42-）天然水中大多含有SO42-。除了沿海地區(qū)，一般天然淡水中SO42-含量要大于Cl-。SO42-與Ca2+生成的CaSO4，在常溫下為微溶，在高溫下卻成為難溶物，即它的溶解度是隨著溫度的升高而迅速下降的。所以，當鍋爐給水中含有硬度，而鍋水堿度又不足時，容易在熱負荷較高的受熱面上結(jié)生堅硬的硫酸鹽水垢。由于硫酸鹽水垢難溶于酸，生成后特別難清除，因此應(yīng)盡量避免結(jié)生硫酸鹽水垢。在低壓鍋爐水處理中，主要通過除去硬度和保持鍋水一定的堿度來防止硫酸鹽水垢。而在中、高壓鍋爐水處理中，一般通過除鹽處理除去水中包括硫酸根的所有離子。⑥硅酸（H4SiO4）水中硅酸的含量通常以SiO2表示，故又稱為可溶性二氧化硅。硅是地球上含量極為豐富的元素，因此天然水中普遍含有硅，不過其含量的變化幅度較大，一般地下水硅含量比地表水要高。硅化合物與硫酸鈣類似，其溶解度也是隨著溫度的升高而下降，在高溫受熱面上易生成導(dǎo)熱系數(shù)非常小，而且非常堅硬的硅酸鹽水垢。對于蒸汽供汽輪機的中、高壓鍋爐來說，如果給水中硅含量過高，不但易在鍋爐中結(jié)生硅酸鹽水垢，而且還容易在蒸汽中攜帶硅酸鹽，并會在過熱器及汽輪機葉片等熱力系統(tǒng)中形成非常難以清除的沉積物，影響熱力設(shè)備的正常運行。低壓鍋爐對硅酸鹽水垢的防止與防止硫酸鹽水垢一樣，主要通過控制給水硬度和鍋水堿度來達到。中、高壓鍋爐對硅含量則是重點控制對象，無論是給水、鍋水，還是蒸汽、凝結(jié)水等，對硅含量都有嚴格的控制要求。（2）溶解氣體天然水中常見的溶解氣體主要有氧（O2）和二氧化碳（CO2），有的還含有少量或微量的硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）和氨（NH3）等。一般地表水中，由于水與大氣接觸，使水體有自充氧的能力，氧的含量相對較高，而二氧化碳的含量不高；地下水則相反，通常氧含量較低，而二氧化碳的含量有時會達到很高。①溶解氧對鍋爐的影響：主要是引起鍋爐的氧腐蝕，而且鍋爐壓力越高，氧腐蝕越容易發(fā)生。因此，鍋爐給水應(yīng)當盡量除氧。②二氧化碳的影響：水中的二氧化碳存在形式與水中的pH值大小有關(guān)，當pH值≤4.3時，基本上以CO2形式存在；當pH值為4.3～8.3時，隨著pH值的增大，CO2轉(zhuǎn)化成HCO3-，當PH值≥8.3時，CO2消失，HCO3-則隨著pU值的增大而轉(zhuǎn)化成CO32-。即水中碳酸化合物隨著pH值的變化有下列平衡關(guān)系：從式中可知，如果水中CO2含量較高，當pH值較低時，離解出的H+會造成金屬的酸性腐蝕，當pH值較高時，CO2轉(zhuǎn)為堿度，將使鍋水堿度過高。另外，當二氧化碳與氧共同存在時，更會增加對金屬的腐蝕作用。4.有機物天然水中的有機物主要由水生動植物腐敗、生活污水及工業(yè)廢水污染等構(gòu)成。有機物含量較高時，不但水的濁度、色度及氣味增加，而且會惡化水質(zhì)，增加鍋爐水處理的難度。水中的有機物含量較高時，不僅澄清預(yù)處理的效果變差，而且易污染離子交換樹脂，如直接進入鍋爐則會影響蒸汽質(zhì)量。水質(zhì)測定時，水中有機物的含量常用COD表示。二、鍋爐用水的分類及其特點鍋爐用水根據(jù)其部位和作用的不同，可分為以下幾種：1.原水原水也稱生水，是指未經(jīng)過處理的水。原水主要來自江河水，水庫水，井水等天然水，有的也包括城鎮(zhèn)自來水。涼水中含有各種對鍋爐有影響的雜質(zhì)，必須經(jīng)過一定的處理，才能供鍋爐用。2.補給水原水經(jīng)過各種水處理工藝處理后，作為補充鍋爐水汽損耗的水稱為補給水。當給水系統(tǒng)無凝結(jié)水（回水），或者凝結(jié)水（回水）受污染不能回用時，補給水即為鍋爐給水。一般工業(yè)鍋爐補給水通常采用除去硬度的軟化處理，其補給水也稱軟化水（簡稱軟水）；中、高壓及高壓以上的鍋爐補給水通常采用陰、陽離子交換或反滲透除鹽處理，所以補給水也稱為除鹽水。3.給水直接進入鍋爐作蒸發(fā)或加熱的水稱為鍋爐給水。給水通常由補給水、凝結(jié)水（回水）和疏水等組成。給水的質(zhì)量往往直接關(guān)系到鍋爐是否會產(chǎn)生結(jié)垢、腐蝕，而且也會影響蒸汽質(zhì)量。通常鍋爐壓力越高，對給水的要求也越高4.凝結(jié)水（回水）鍋爐產(chǎn)生的蒸汽或熱水的熱能被利用后，所回收的冷凝水或低溫水通稱為回水。其中蒸汽作功（例如經(jīng)汽輪機發(fā)電）或?qū)ζ渌镔|(zhì)加熱后，冷凝而成的水稱為凝結(jié)水。通常由蒸汽冷凝的回水（即凝結(jié)水）中雜質(zhì)含量很低，水質(zhì)較純。提高給水中回水所占的比例，不僅可以改善給水水質(zhì)，而且可以減少生產(chǎn)補給水的工作量，降低成本。另外，由于凝結(jié)水（回水）溫度較高，回用作鍋爐給水可以顯著降低燃料消耗。因此，提高蒸汽冷凝水的回用率是一項節(jié)能、節(jié)水的有效措施。但如果蒸汽冷凝水在生產(chǎn)流程中受到了污染，就不宜直接回用作鍋爐給水，而應(yīng)經(jīng)過相應(yīng)處理，符合給水要求后才能回用。5.鍋水存在于鍋爐中并吸收熱量產(chǎn)生蒸汽或熱水的水稱為鍋水。鍋爐運行中，鍋水不斷地蒸發(fā)濃縮，當鍋水中水渣較多，或者鍋水濃縮到一定程度時，需要通過排污調(diào)節(jié)鍋水水質(zhì)，否則易造成鍋爐受熱面結(jié)垢，并影響蒸汽質(zhì)量。6.排污水為了除去鍋水中的懸浮性水渣，降低鍋水中的雜質(zhì)含量，改善蒸汽質(zhì)量并防止鍋爐結(jié)垢，必須適量地從鍋爐的一定部位排放掉一部分鍋水，這部分排出的水稱為排污水。7.冷卻水鍋爐在運行中因某種需要，作冷卻用的水稱為冷卻水，例如發(fā)電機組的凝汽器冷卻水。三、水質(zhì)不良對鍋爐的危害（一）水質(zhì)不良對鍋爐危害的表現(xiàn)水質(zhì)不良對鍋爐危害的表現(xiàn)主要有結(jié)垢、腐蝕、蒸汽質(zhì)量惡化等，其中原因及防止方法等還將在以后的章節(jié)中予以詳細的敘述。1.鍋爐受熱面結(jié)垢當鍋爐給水不良，尤其是給水中存在硬度物質(zhì)，又未進行合適的處理時，在鍋爐與水接觸的受熱面上會生成一些導(dǎo)熱性很差且堅硬的固體附著物，這種現(xiàn)象稱為結(jié)垢，這些固體附著物稱為水垢。由于水垢的導(dǎo)熱性比金屬差幾百倍，因此其生成后對鍋爐的運行會帶來很大的危害。例如：易引起金屬局部過熱而變形，進而產(chǎn)生鼓包、爆管等事故，影響鍋爐安全運行；堵塞管道，破壞水循環(huán)；影響傳熱，降低鍋爐蒸發(fā)能力，浪費燃料；產(chǎn)生垢下腐蝕，縮短鍋爐使用壽命等。2.鍋爐金屬的腐蝕鍋爐水質(zhì)不良還會引起金屬的腐蝕，使金屬構(gòu)件變薄、凹陷，甚至穿孔。更為嚴重的是某些腐蝕會使金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，強度顯著降低，以至于在毫無察覺的情況下，由于被腐蝕的受壓元件已承受不了原設(shè)計的壓力而發(fā)生惡性事故。鍋爐金屬的腐蝕不僅會縮短設(shè)備本身的使用期限，造成經(jīng)濟損失，而且由于金屬腐蝕產(chǎn)物轉(zhuǎn)入水中，增加了水中雜質(zhì)，從而加劇了高熱負荷受熱面上的結(jié)垢過程，又會促進垢下的腐蝕，這樣的惡性循環(huán)也會導(dǎo)致鍋爐爆管等事故的發(fā)生。3.影響蒸汽質(zhì)量含有雜質(zhì)的給水進入鍋爐后，其濃度將隨著鍋爐的蒸發(fā)、濃縮而不斷增大，當超過一定值后，就會在汽水分界面處形成泡沫，使蒸發(fā)面成為蒸汽和泡沫的混合體，造成蒸汽大量帶水，從而影響蒸汽質(zhì)量。嚴重時，甚至?xí)l(fā)生汽水共騰，不但惡化蒸汽質(zhì)量，而且會影響鍋爐安全運行。當鍋水中含有油脂、有機物或堿度過高、水渣較多時，就更容易污染蒸汽質(zhì)量。（二）水質(zhì)不良造成經(jīng)濟損失鍋爐水質(zhì)不良還嚴重地影響著鍋爐使用壽命和經(jīng)濟效益。在保持鍋爐水汽質(zhì)量良好的正常情況下，一般鍋爐至少能達到10年甚至15年以上使用壽命。但對于水質(zhì)很差的鍋爐，使用壽命不到幾年就會提前報廢，而且還需經(jīng)常大修，不但直接損失嚴重，而且因停爐修理、更換所造成的間接損失也非常大。（三）水質(zhì)不良對鍋爐安全運行的影響鍋爐運行時，受熱面在高溫高壓的惡劣環(huán)境下工作，要使鍋爐能長期安全正常運行，就必須保證鍋爐的水汽質(zhì)量良好，否則會導(dǎo)致鍋爐因結(jié)垢、腐蝕等引發(fā)安全事故。然而，由于水質(zhì)不良對鍋爐所造成的危害是一種日積月累的過程，并不是一下子就會反映出來，因此，不少用爐單位對鍋爐水處理往往缺乏足夠的認識和重視，以至因水質(zhì)不良而造成的鍋爐事故時有發(fā)生。即使是在目前國家鍋爐安全監(jiān)察部門對鍋爐的設(shè)計、制造、安裝、使用、檢驗、修理和改造等環(huán)節(jié)都有一系列措施進行嚴格控制，鍋爐總體事故不斷下降的情況下，因水處理不良所造成的鍋爐事故占鍋爐總事故的比例仍呈不斷上升的趨勢，據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局鍋爐壓力容器安全監(jiān)察局統(tǒng)計，近年來這個比例已高達40％以上。四、鍋爐水處理的目的與要求（一）鍋爐水處理的目的鍋爐水處理的目的就是：除去對鍋爐有危害的雜質(zhì)，防止鍋爐結(jié)垢和腐蝕，保持蒸汽質(zhì)量良好，使鍋爐安全、節(jié)能、經(jīng)濟運行。要達到這一目的，就必須搞好鍋爐的給水處理和鍋內(nèi)加藥處理，同時做到合理排污，嚴格監(jiān)測，使鍋爐的水汽質(zhì)量達到國家標準的要求。（二）鍋爐水處理的要求搞好鍋爐水處理是關(guān)系到鍋爐安全、節(jié)能、經(jīng)濟運行的一項重要工作，而且是一個必須堅持不懈、持之以恒才能見效的長期性工作。為此，于2009年5月1日起執(zhí)行的修改后的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》特別增加了有關(guān)鍋爐水處理的條款，其中第二十七條規(guī)定：“鍋爐使用單位應(yīng)當按照安全技術(shù)規(guī)范的要求進行鍋爐水（介）質(zhì)處理，并接受特種設(shè)備檢驗檢測機構(gòu)實施的水（介）質(zhì)處理定期檢驗?！?；第八十三條規(guī)定：鍋爐使用單位未按照安全技術(shù)規(guī)范要求進行鍋爐水（介）質(zhì)處理的，由特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門責(zé)令限期改正，逾期未改正的，處2000元以上2萬元以下罰款，情節(jié)嚴重的，責(zé)令停止使用或者停產(chǎn)停業(yè)整頓。國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒布的TSGG50012009《鍋爐水（介）處理監(jiān)督管理規(guī)則》對鍋爐水處理的設(shè)計、安裝、使用、檢驗檢測和監(jiān)督管理等作了具體規(guī)定，其中主要有以下幾方面要求。1.因爐、因水制宜選擇合理有效的水處理方法由于鍋爐的結(jié)構(gòu)、工作壓力及用途等不同，其對水質(zhì)的要求也不同；而對同一類鍋爐來說，不同的地區(qū)、不同的水源，水中所含有的雜質(zhì)相差很大，需采用不同的水處理方法才能達到水質(zhì)標準的要求。因此，選用鍋爐時，必須根據(jù)相應(yīng)的水質(zhì)標準規(guī)定，因爐、因水制宜地選擇合理有效的水處理方法和配套的水處理系統(tǒng)及設(shè)備。2.選用合格的水處理設(shè)備和藥劑選用的鋼制水處理設(shè)備應(yīng)符合JB2932《水處理設(shè)備技術(shù)條件》的規(guī)定；非鋼制水處理設(shè)備及水處理藥劑、樹脂均應(yīng)符合有關(guān)標準和規(guī)定。鍋爐水處理設(shè)備出廠時，至少應(yīng)提供下列技術(shù)資料：①水處理設(shè)備圖樣（包括總圖、管道系統(tǒng)圖等）；②設(shè)計計算書；③產(chǎn)品質(zhì)量證明書；④設(shè)備安裝、使用說明書。水處理藥劑、樹脂出廠時，至少應(yīng)提供下列資料：①產(chǎn)品合格證；②使用說明書。3.水處理設(shè)備安裝后的調(diào)試水處理系統(tǒng)及設(shè)備安裝完畢后，應(yīng)當由具有調(diào)試能力的單位進行調(diào)試，確定合理的運行參數(shù)，并滿足鍋爐對給水的需要。鍋爐試運行期間應(yīng)對鍋內(nèi)加藥處理進行調(diào)試，確定合理的加藥方法和加藥量。調(diào)試后的水、汽質(zhì)量應(yīng)當達到水質(zhì)標準的要求。調(diào)試完畢，應(yīng)將水處理系統(tǒng)和設(shè)備的安裝技術(shù)資料以及調(diào)試報告存人鍋爐技術(shù)檔案。4.鍋爐水處理的使用管理鍋爐使用單位應(yīng)當結(jié)合本單位的實際情況，建立健全規(guī)章制度（包括水處理管理、崗位職責(zé)、運行操作、維護保養(yǎng)等），并且嚴格執(zhí)行；根據(jù)鍋爐的參數(shù)和水汽質(zhì)量標準的要求，對鍋爐的原水、給水、鍋水、回水等的水質(zhì)及蒸汽質(zhì)量每天定時進行化驗分析，且每次化驗分析的時間、項目、數(shù)據(jù)及采取的相應(yīng)措施，均應(yīng)當詳細填寫在水質(zhì)化驗記錄表上；5.配備并培訓(xùn)水處理作業(yè)人員鍋爐使用單位應(yīng)當根據(jù)鍋爐的數(shù)量、參數(shù)、水源情況和水處理方式，配備專（兼）職水處理作業(yè)人員。鍋爐水處理作業(yè)人員必須按照《特種設(shè)備作業(yè)人員監(jiān)督管理辦法》的規(guī)定，經(jīng)過培訓(xùn)，考核合格，取得資格后，才能從事相應(yīng)的鍋爐水處理操作、管理工作。6.做好停備用鍋爐和水處理設(shè)備的保養(yǎng)工作對備用或停用的鍋爐及水處理設(shè)備，必須做好保養(yǎng)工作，防止鍋爐和水處理設(shè)備引起嚴重腐蝕以及樹脂中毒。對于電站鍋爐，使用單位可以按照SD223《火力發(fā)電廠停（備）用熱力設(shè)備防銹蝕導(dǎo)則》做好保養(yǎng)工作。7.特種設(shè)備檢驗機構(gòu)的檢驗檢測鍋爐水（介）質(zhì)處理檢驗工作分為監(jiān)督檢驗和定期檢驗。監(jiān)督檢驗包括水處理系統(tǒng)安裝監(jiān)督檢驗、鍋爐清洗過程監(jiān)督檢驗；定期檢驗包括運行水（介）質(zhì)處理檢驗、鍋爐內(nèi)部化學(xué)檢驗。檢驗機構(gòu)對鍋爐水處理檢驗周期如下：（1）鍋爐水汽質(zhì)量每半年至少進行1次抽樣檢驗，抽樣檢驗不合格時應(yīng)當增加抽樣檢驗次數(shù)；（2）對采用鍋外水處理方式并且額定蒸發(fā)量大于或者等于1t/h的蒸汽鍋爐、額定熱功率大于或者等于0.7MW的熱水鍋爐的水處理設(shè)備運行狀況，每年至少進行1次檢驗；（3）水處理系統(tǒng)安裝監(jiān)督檢驗結(jié)合鍋爐安裝監(jiān)督檢驗進行。檢驗機構(gòu)在檢驗后應(yīng)當及時出具檢驗報告，對于檢驗不合格的單位應(yīng)提出整改意見。對于存在嚴重事故隱患、不符合高耗能特種設(shè)備節(jié)能監(jiān)督管理規(guī)定、鍋爐清洗過程未進行監(jiān)督檢驗等情況，檢驗機構(gòu)應(yīng)當書面報告當?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門。對因水質(zhì)不合格造成鍋爐嚴重結(jié)垢或腐蝕的使用單位，質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門將要求限期改正或按《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》的有關(guān)規(guī)定進行處罰。第二節(jié)鍋爐水汽質(zhì)量指標一、水質(zhì)指標的概念人類的生活和生產(chǎn)都離不開水，用途不同，對水質(zhì)的要求也不同。所謂水質(zhì)就是指水和其中的雜質(zhì)所共同表現(xiàn)的綜合特性。評價水質(zhì)好壞的項目，稱為水質(zhì)指標。水質(zhì)指標的表達方式是根據(jù)用水要求和雜質(zhì)的特性而定的，鍋爐用水中水質(zhì)指標的表達方式通常有二種：一種是表示水中所含有的離子或分子，如鈉離子、氯離子、磷酸根離子、溶解氧等；另一種指標則并不代表某種單純的物質(zhì)，而是表示某些組合的化合物或表征某種特性，例如硬度、堿度、溶解固形物、電導(dǎo)率等，這種指標是由于技術(shù)上的需要而專門擬定的，故稱為技術(shù)指標。對于鍋爐來說，控制水質(zhì)量指標的目的是為了防止鍋爐結(jié)垢和腐蝕，保持蒸汽質(zhì)量良好，確保熱力系統(tǒng)正常運行。為此，國家標準中“GB/T1576”對工業(yè)鍋爐水質(zhì)規(guī)定了控制指標及標準；“GB/T12145”對火力發(fā)電機組及蒸汽動力設(shè)備（即電站鍋爐）規(guī)定了水汽質(zhì)量標準?，F(xiàn)就標準中主要的技術(shù)指標敘述如下。（一）懸浮物（XG）和濁度（ZD）鍋爐水質(zhì)標準中的懸浮物是指經(jīng)過濾后分離出來的不溶于水的固體混合物的含量，這其中包括了懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)。濁度表示水的渾濁程度。由于懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)是構(gòu)成水體渾濁的主要因素，因此濁度的大小也可反映出懸浮物的含量。懸浮物的測定，通常采用某些過濾材料分離出水中不溶性物質(zhì)，然后烘干、稱重而測得，單位為mg/L。由于懸浮物的測定操作較繁瑣，而且比較費時間，不易用作現(xiàn)場的監(jiān)督控制；因此，在實際工作中常用測定操作較為簡便的“濁度”來衡量懸浮物及膠體物質(zhì)的含量。根據(jù)測定儀器的種類和方法不同，濁度的單位有好幾種，最常用的是FlU和NTU。由于FFU和NTU采用同樣的“福馬肼”基準物來標定和調(diào)節(jié)儀器，所以對同一福馬肼標準溶液進行測定時，兩者的值是一樣的。但測定水樣時，可能會有些差異，而且兩者沒有一定的線性關(guān)系。（二）