浅析锅炉水处理的要求与技术

摘要：锅炉是一种热交换设备，如果不良水质进入锅炉，那么水中杂质会在锅炉中形成水垢，水垢形成会极大地影响锅炉的导热能力，因此，锅炉结垢将导致炉管过热损坏，燃料浪费，出力降低，消耗化学除垢药剂，缩短锅炉使用寿命等。因此，锅炉水处理在锅炉运行中十分重要。为此，本文结合实践总结，探讨了我国锅炉防腐阻垢的处理技术。关键词：锅炉 水处理 要求 技术锅炉在工业及生活应用中十分广泛,其中绝大多数为热水锅炉，由于各地的水质状况不一样，在采暖季节里，很多热水锅炉由于水质问题而出现换热效率下降，能耗增高，负荷加大，等等诸多问题。科学证明当碳酸盐厚度为2mm时，锅炉壁温就会升到摄氏600度，也就是说，当锅炉结垢时，不但增加能耗，而且由于锅炉壁温增高，导致锅炉钢板及炉管强度大幅度下降，引发事故。所以，水处理问题是否得当，关系到锅炉能否安全经济运行。在我国水处理技术近年有了很大提高和发展，采用了与国际上大致相同的先进技术标准和法规，虽然在锅炉的使用和运行上有了很大的提高，但是即使在现在，由于水处理不良引起的锅炉结垢事故和腐蚀事故时有发生。一、国内采暖热水锅炉水处理的概况目前国内热水锅炉水处理的必要性，并没有引起太多的重视，究其原因，绝大数跟当地上级管理部门的有很大的关系。一是大家存在这样一种误区，认为蒸汽锅炉才有必要进行水处理，国家在蒸汽锅炉水质方面专门制定了相应的水质标准，规定总硬度（以CaCO3计）≤0.03mmol，而对于热水锅炉的规定却不是很明确。造成了很多热水锅炉没有对水质进行处理，结果是频繁地清洗锅炉，缩短锅炉的使用寿命，造成锅炉传热效率下降；二是相当一部分的热水锅炉虽然在炉外水处理系统上安装了钠离子交换装置，但由于管理不严，以及老式的软水器操作复杂，稳定性差等缺点，使相当一部分设备成了摆设；三是在事故等特殊情况下需要紧急补水时，有超标水进入了系统，由于供热系统水是密闭循环，水质一旦超标则无法进行外部处理。二、锅炉水处理的要求做好给水处理就是要实现三个基本要求，即防止蒸汽夹带（蒸汽锅炉）、结垢、腐蚀。1、夹带蒸汽夹带指的是由于锅炉设计问题或炉水发泡而使蒸汽中夹带了炉水，蒸汽夹带在任何情况下都是不允许的，它将使蒸汽质量变坏，锅炉能力下降。如果炉水已经加入化学药剂处理，夹带仍然得不到抑制，这种蒸汽送入厨房使用可能导致人身事故。通过分析其冷凝液即可弄清蒸汽夹带情况，必要时加入清泡剂的用量。2、结垢碳酸钙的沉淀是锅炉结垢的主因，在锅炉运行中常有发生，另外一些化合物，如磷酸钙、硅酸钙，磷酸镁、硅酸镁，氢氧化镁、铁氧化物等也是造成锅炉结垢的一部分原因，结垢会造成能耗增加，严重时会发生事故，对此锅炉工程人员是十分了解的，他们一般只能以加大排污量来减少结垢的生成，这对于降低能耗来说更是雪上加霜。3、腐蚀腐蚀在锅炉操作中是令人非常烦心的事。腐蚀，在水处理专家看来，是铁云素返回铁矿的的自然趋势，在热力学上讲是自由能增加的过程，基于这一点，必须用人工防护，否则不可避免。产生腐蚀的因素很多也很复杂，若从药水处理角度来看，则主要依据炉水的pH值及给水中的溶解氧来确定药剂配方，一般来说，蒸汽温度高，腐蚀增加；另外一种对中小锅炉影响较大的是碱腐蚀，碱腐蚀是由于炉水中含有游离氢氧化钠而造成的腐蚀，所以操作中控制炉水含盐量（TDS）及碱值就可以避免炉水中易溶物质氢氧化钠的浓缩，从而避免碱腐蚀的发生。以上各种腐蚀都有氧气参加，为了进行在线控制，分析蒸汽中氧气含量就可以关联系统的腐蚀情况。比较简便的方法是分析炉水、蒸汽冷凝水的铁含量。防止腐蚀的主要手段是去除水中的溶解氧和提高回水的pH值。三、我国现采用的几种水处理技术1、离子交换法阻垢技术离子交换法在我国锅炉房的普及率已达90％以上，其原理是当原水经过离子交换树脂床时，水中杂质离子与树脂上的无害离子交换，从而把杂质离子从原水中去掉，使水质符合锅炉的要求。工业锅炉最常用的是钠型离子交换系统，通过钠离子交换树脂床的原水，其中的钙、镁离子即被除去，其残余硬度可降至0.05mmol/L以下,甚至可以使硬度完全消除,为了同时达到降低碱度的目的,可采用酸—钠离子交换、氢—钠、铵—钠、氯—钠等离子交换系统，在离子交换树脂的质量和离子交换系统的功能方面，我国的较好的自动软水器都采用外国进口。如美国Autotrol、Fleck和Kinetico公司的水力自动软水器等。离子交换法的主要缺点是必须排放再生废液。再生废盐水可导致淡水咸化，造成环境上的污染，所以其排放在一些国家已受限制。2、膜分离法阻垢技术膜分离是借助一个膜相对被分离物系中各组分的选择，透过能力不同而实现对物系中各组分分离的过程。在锅炉水处理方面应用较多的是电渗析和反渗透。电渗析的推动力是电位差，分离机理是溶液组分电荷不同，其适应范围是离子分离。反渗透的推动力是压差（压差1000KPA）。分离机理是在均聚物基体中的溶解和扩放，适用范围无机盐、糖类、氨基酸、BOD、COD分离。膜法预处理的优点是：由于除去了大量离子，因而可使离子交换负荷减少，延长再生周期，由于除去了污染物，因而可减轻树脂污染，延长了离子交换树脂的使用寿命，膜法的主要缺点是需要较严格的预处理和必须排放浓缩水。3、除氧器—除氧剂法防腐技术为了防止锅炉系统的氧腐蚀，我国主要采用设备除氧。除氧设备主要有热力除氧、真空除氧、解吸除氧、氧化还原树脂除氧和软化水中加除氧剂法。除氧剂主要有亚硫酸盐、联氨、二乙羟胺、碳酰肼、氢醌等。一般采用的除氧方法：首先用机械除氧器除去大部分渗解氧，然后加入亚硫酸钠，使系统中亚硫酸根含量保持在2—7mg/L。亚硫酸钠的作用是防止水中残存氧对系统金属的腐蚀。其优点是廉价而且无毒，不污染环境。4、锅内加药法防腐阻垢技术锅内加药法防腐阻垢技术，是一种向锅内投加某些具有特殊功能的化学药剂来达到防腐阻垢目的的方法，主要的锅炉水处理剂及其作用如下：1）软化剂及碱度调整剂，如氢氧化钠、碳酸钠等。其作用是调整给水，锅水碱度，防止锅炉腐蚀和结垢。2）淤渣分散剂，如木素磺酸钠、单宁、淀粉、聚丙烯酸等，使淤渣悬浮分散于水中，易通过排污排出系统。3）凝结水缓蚀剂，如吗啉、环已胺、烷基胺等，防止凝结水系统腐蚀。锅内加药方法能有效的保护锅炉，具有明显的防腐阻垢效果。同时又能减少环境污染，因此锅炉内加水处理剂的发展方向是向绿色化水处理方向发展。对锅炉水处理来说，通过技术上不断进步达到环境保护和锅炉安全兼得。锅炉是耗水大户，其耗水量仅次于冷却水和产品处理—清洗用水。锅炉又是环境污染大户，连续排污、定期排污、冲洗废水排放、离子交换剂再生废水排放等，污染着人类赖以生存的环境。从可持续发展战略出发，传统的安全和节能战略已不能满足持续发展要求，因此以绿色化学新概念为基础，倡导杜绝污染产生的绿色水处理技术或零排污锅炉水处理技术应当成为21世纪锅炉水处理发展的战略。102FORTUNEWORLD2010程技术工浅析锅炉水处理的要求与技术姜涛  伊春市特种设备检验研究所