锅炉水质处理

锅炉水质处理一、锅炉用水基本知识：（一）天然水的种类天然水主要有三种：雨水、地表水、地下水1、雨水：在降雨过程中吸收氧、氮、二氧化碳、尘埃等。雨水由于是水蒸汽凝结而成，故含盐量低，但雨水收集困难，不宜作锅炉用水。2、地表水：江、河、湖、海洋中的水。地表水的来源，主要是雨水、雪水、泉水、地表水含有大量泥沙、腐殖质、矿物盐等，地表水可做锅炉用水。3、地下水：地表水渗入地下的水。地下水含泥沙等杂质很少，水清澈，透明度高，但地下水穿过地下岩石时，溶解了大量的矿物盐，水的硬度高，锅炉用水主要是地下水。（二）天然水中的杂质及危害天然水中的杂质主要分三类：悬浮物、胶体物、溶解物。1、悬浮物（1）组成：极细的泥沙、动植物尸体腐烂物等杂质，这些杂质悬浮在水中，使水变混浊，存放后大部分悬浮物可沉降在水底。（2）危害：易在水处理交换器内沉淀，污染离子交换树脂。在锅炉中易沉积在锅内底部形成沉积物，影响锅炉的传热、增加排污量，严重时可破坏水循环，造成锅炉烧坏事故。2、胶体物（1）组成：硅、铁、铝等矿物质，动植物的腐植物等。胶体物颗粒极小，在水中长期悬浮不沉淀。只有用化学方法处理才能出去。（2）危害：可结成坚硬的水垢，不易清除，使锅水品质变坏，易发生汽水共腾。3、溶解物：（1）组成：钙、镁、钾、钠等矿物盐类。从土壤和岩石中溶解而来。（2）危害：在锅炉中遇热后在金属表面结成水垢，影响传热、降低锅炉热效率，严重时破坏水循环，造成锅炉鼓包变形裂纹等烧坏事故。（三）锅炉用水的分类1、原水：未经处理的地表水、地下水。2、给水：经过水处理后供锅炉使用的软水。3、回水：蒸汽做功后形成的凝结水和热水换热后的低温水回收利用的水。4、软化水：经水质处理，使水的硬度达到一定标准的水。5、锅水：锅炉内的水。二、锅炉用水水质指标（一）悬浮物（二）含盐量：水中阴粒子（OH-、CO2-3等）和阳粒子（如Ca、Mg等金属粒子）的总合。（三）溶解固形物：经过滤后仍留在水中的各种无机盐、有机物等。（四）电导率：水的导电能力，反映水的纯净度，水的纯净度越高，电导率越小，水的纯净度越低，电导率越高。（五）硬度1、碳酸盐硬度（暂时硬度）：水中碳酸氢钙与碳酸氢镁的含量，碳酸盐类经过加热后可沉淀形成沉渣，又叫暂时硬度。2、非碳酸盐硬度（永久硬度）：水中硫酸钙、硫酸镁、氯化钙、氯化镁及硅酸盐等的含量。非碳酸盐硬度加热后不沉淀，必须通过化学水处理才能除去，是形成水垢的主要成份。（六）碱度：能接受氢离子的物质的含量，锅水中的碱度主要是以OH-和CO2-3的形式存在。（七）PH值：反映水的酸、碱度的指标，PH=7为中性，P≤7为酸性，数值越小酸度越高，PH≥7为碱性，数值越大碱度越大。（八）氯离子：水中氯离子越低越好，含量高时会腐蚀锅炉，易引起汽水共腾。（九）溶解氧：大气中的氧气溶解在水中，可引起金属的氧腐蚀。水中溶解氧含量与温度有关，温度越高溶解氧含量越小。（十）相对碱度：水中氢氧化钠和溶解固形物的比值，游离NaOH相对碱度=溶解固形物控制相对碱度指标主要是为防止锅炉的苛性脆化。三、工业锅炉水质标准国家标准《工业锅炉水质》（GB1576-）适用于额定出口压力小于等于2.5MPa的以水为介质的工业锅炉。锅炉水质应符合下表的规定：工业蒸汽锅炉和汽水两用火应采用锅外化学水处理，承压热水锅炉应采用锅外化学水处理。热水锅炉水质指标项目锅内加药锅外化学处理给水锅水给水锅水悬浮物/（mg/L）≤20__≤5__项目给水锅水额定蒸汽压力MPa≤1.0≥1.0≤1.6≥1.6≤2.5≤1.0≥1.0≤1.6≥1.6≤2.5悬浮物≤5≤5≤5———总硬度mmol/L≤0.03≤0.03≤0.03———总碱度mmol/L———6-266-246-16————≤14≤12PH≥7≥7≥710-1210-1210-12溶解氧（mg/L）≤0.1≤0.1≤0.05———溶解固形物（mg/L）无过热器———＜4000＜3500＜3000有过热器———＜3000＜2500SO32-(mg/L)———10-3010-30PO43-(mg/L)————10-3010-30相对碱度————＜0.2＜0.2含油量（mg/L）≤2≤2≤2———含铁量（mg/L）≤0.3≤0.3≤0.3———总硬度/（mmol/L）≤6__≤0.6__PH值（25℃）①≥710～12≥710～12溶解氧/（mg/L）②____≤0.1__含油量/（mg/L）≤2__≤2__四、离子交换水处理方法（一）钠离子交换法：1、钠离子交换法的原理：Ca2++2NaR2Na++CaR2Mg2++2NaR2Na++MgR2式中：Ca—钙离子Mg—镁离子NaR—钠离子交换树脂，Na：树脂中含的Na离子，R；树脂母体，不参加反应。Ca、Mg等阳离子大量存在于水中，使水呈现硬度，水被加热过程中，Ca、Mg离子易吸附在金属表面形成水垢。Na离子在水中不呈现硬度，但原水中Na离子很少。钠离子交换树脂中含有大量Na离子，用树脂中的Na离子与原水中的Ca、Mg离子一对一进行交换，树脂中含的Na离子释放到原水中，原水中的Ca、Mg离子被树脂吸收，这个过程就是钠离子交换水处理，经过处理的水由硬水变成了软水，供锅炉使用，便不再结水垢。2、钠离子交换树脂的还原（再生）钠离子交换是一种可逆的化学反应。在水处理过程中，由于Na离子与Ca、Mg离子不断进行交换，当钠离子交换树脂中含有的Na离子与原水中的Ca、Mg离子交换完后，树脂中便不再含有Na离子，而是吸附满了Ca、Mg离子，便失去了继续进行水处理的能力。为了恢复钠离子交换树脂的水处理的能力，采用一定浓度的NaCl（食盐）水对钠离子交换树脂进行浸泡，食盐是由Cl和Na离子结合而成的，食盐水中含有大量Na离子，当盐水与钠离子交换树脂接触后，树脂中饱含的Ca、Mg离子便会被释放到盐水中，而把盐水中的Na离子吸附到树脂中，当树脂饱含了Na离子后，便又恢复了进行水处理的能力。这个过程叫钠离子交换树脂的还原（再生）。Ca.MgR+NaNaR+Ca+Mg（二）钠离子交换加酸处理法经过钠离子交换法处理后的软水，硬度大体上已被除去，而碱度基本不变，当软化水中的碱度大于2mmol/L时，由于锅水中的碱度就会超标，就要排污，但这时锅水中的溶解固形物并未超标，浪费了大量的热和水，在高碱软水中加入一定量的酸（常用硫酸），酸碱中和降低碱度，避免过多排污，节约了能源。（三）部分钠离子交换法：经钠离子交换法处理后的软水硬度已被大部分除掉，而碱度变化不大，软水呈碱性，当碱度超过标准后，在溶解固形物不超标的情况下也要排污造成浪费，这时可将一部分未经处理的原水（清澈的）直接加入到锅炉中，利用原水中的硬度中和掉过高的碱度，这样可减少排污量，提高锅炉热效率。这种水处理减少了补水和排污，操作简单，值得推广。（四）钠离子交换水处理系统1、单级系统用一只钠离子交换器运行。2、二级系统用二只钠离子交换器串联运行。3、三级系统用三只钠离子交换器串联安装时，每种系统都必须加按一只备用交换器，并与其它交换器串联连接。保证每种系统有一只交换器还原备用。五、固定床离子交换器的运行（一）固定床顺流再生离子交换器的运行再生（还原）时的水流方向与工作时的水流方向一致，称为顺流再生。运行共分为反洗、还原、正洗、交换四个阶段。1、反洗阶段工作时，原水从钠离子交换器顶部进入，软化水从底部流出。反洗时反洗水从交换器的底部进入，从交换器的顶部流出，与工作时的水流方向相反，称“反洗”。反洗的作用：（1）松动树脂层，工作时树脂层被水压的较密实，不利于再生。（2）冲洗掉树脂层顶部的泥渣等悬浮物和破碎的树脂。2、再生（还原）阶段再生的目的：使失效的离子交换树脂回复交换能力。再生的方法有两种：（1）、静态法（浸泡法）（2）、动态法：再生液不断进入交换器，交换后废再生液不断排出。静态法（浸泡法）效果不太好，不提倡采用。动态法再生效果好，提倡采用。动态法再生时，应严格控制排水阀开度，再生液流速应控制在3-5米/时。并确保树脂全部浸泡在再生液中。再生时间应不少于40分钟。再生液浓度一般控制在6%-10%。3、正洗阶段正洗的作用：再生结束后应进行正洗，清洗干净交换剂中残留的再生液和再生产物。正洗水的流向与再生液的流向一致。正洗时间:正洗初期实际仍在再生，应控制流速在3-5米/时，清洗15-20分钟，然后控制流速在10-20米/时，清洗30分钟即可。正洗后期应不断检测出水硬度，当交换器出水硬度小于0.04mmol/L时，即可投入交换运行。交换器正洗后不立即投入运行，可暂不正洗，待投运前再正洗。4、交换阶段(工作阶段)：正洗后，交换剂已恢复了交换能力，即可投入运行。交换时进水的流速应控制在20-30米，交换过程应连续进行，最好不要间断。交换阶段应每小时化验一次，后期每半小时化验一次，最后每十几分钟化验一次，当出水硬度超过标准时即失效，立即停止运行。六、锅炉给水除氧GB1576《工业锅炉水质》规定，当蒸汽锅炉额定蒸发量大于等于6t/h时应除氧。热水锅炉额定功率大于等于4.2MW时，锅炉给水应除氧。给水中含有的溶解氧可以对锅炉造成氧腐蚀，容易发生氧腐蚀的主要在省煤器，省煤器与锅炉之间的给水管道、锅炉进水口位置及锅炉水位线附近位置，因这些部位水中的溶解氧含量是最高的。除氧的方法有两种：热力除氧和化学除氧。蒸汽锅炉多采用热力除氧。热水锅炉宜采用化学除氧，有蒸汽源的也可以采用热力除氧。（一）化学除氧。1、化学药剂除氧：常用化学药剂：亚硫酸钠、二甲基酮肟、二乙基羟胺、异抗坏血酸等。这些药剂加入给水中，和水中的溶解氧反应，生成不腐蚀的产物。2、钢屑除氧：在除氧器中加入一定数量的钢屑（碳素钢屑，不能用合金钢屑），形成钢屑层，当水经过钢屑层时，氧与钢屑氧化，从而除去水中的氧。（二）热力除氧在热力除氧器中把给水加热到沸点以上，一般加热到105℃，水中的溶解氧便会被析出，使水中的氧溶解度为零。热力除氧的主要设置是热力除氧器，其结构和系统见教材P362、P365页。1、热力除氧的优点：（1）除氧效果好，经热力除氧后，水中溶解含量基本为零。（2）不增加给水中的含盐量，水中杂质含量不变。（3）性能稳定，操作简单，运行成本相对较低。2、热力除氧的缺点：（1）消耗一定量的蒸汽。（2）省煤器给水温度高，排烟热损失增加。（3）投资相对较高。（4）只适用于蒸汽锅炉。七、水垢的危害及清除（一）水垢的形成水中的Ca、Mg等盐类如CaCO3、MgCO3等在水中不溶解，遇热易附着于金属表面形成水垢。当水中的沉渣过多，又未及时排出锅外，如Mg(OH)2、Mg(PO4)2等，很容易由沉渣转化学水垢。（二）水垢的分类1、碳酸盐水垢主要成分为：CaCO3、MgCO3、Mg(OH)22、硫酸盐水垢主要成分为：CaSO4、MgSO4等3、硅酸盐水垢4、混合水垢(三）水垢的危害水垢的导热性能非常差，即水垢导热系数很低，破坏了金属材料的正常传热，使金属材料过热而受到破坏，是其主要危害。钢材的导热系数是46.40—69.6。碳酸钙水垢的导热系数是0.58—6.96。硫酸钙水垢的导热系数是0.58—2.90。1、浪费燃料，降低锅炉热效率。易发生因金属材料过热而发生鼓包、穿孔、破裂变形，发生锅炉安全事故。2、导致垢下金属腐蚀，影响锅炉寿命和安全。（四）水垢的清除：1、人工除垢：用锤子、刮子、铲子人工清除，劳动强度大，效率低，除垢效果不好。2、机械除垢：用电动铣刀式钢丝刷除垢，除垢不彻底。3、化学除垢：除垢彻底，效果好，是常用的方法。化学除垢一般用酸洗法除垢：针对碳酸盐水垢，将盐酸配制成3%--5%的酸液，用酸泵注入锅炉内炉水中，并使之循环流动，浸泡，一般经24—48小时后，水垢就会清除干净。这种方法也叫酸洗除垢。注意事项：1、酸洗除垢一般掌握水垢厚度≥1mm时采用。2、除垢作业前应制定酸洗方案，配备齐全设备用具、防酸伤害的劳保用品，如橡胶手套、口罩、防护眼镜、工作服、鞋等。3、根据锅炉最大容水量计算出盐酸用量。一般按锅炉最大容水量的1.2---1.5倍的量配制。4、在酸液罐内加入清水，再按计算好