第八章锅炉水处理原理与设备

1、第八章 锅炉水处理原理与设备 n第一节 水中的杂质和水质指标 n一、水中的杂质 n按其颗粒大小的不同可分成三类： n1、悬浮物 n 水流动时呈悬浮状态存在，但不溶于水的颗粒 物质； n 其颗粒直径在10-4mm以上； n滤纸可以被分离出来； n 主要是砂子，粘土以及动植物的腐败物质。 2021/5/281 n2、胶体 n 颗粒直径在10-6-10-4mm之间的微粒； n 许多分子和离子的集合体； n 通过混凝作用分离出来； n 天然水中的有机胶体多半是由动植物腐 烂和分解后生生成的腐植质，同时还带有一 部分矿物胶质体，主要是铁、铝和硅等的化 合物。 2021/5/282 n3、溶解物质 n 主

2、要是钙、镁、钾、钠等盐类和一些溶 解气体； n 盐类大都是以离子状态存在，其颗粒小 于10-6mm。离子是由于水溶解了某些矿物 质而带入的； n 溶解气体主要有氧气和二氧化碳。 2021/5/283 二、水中杂质的危害 n1、溶解盐类 n 会析出或浓缩沉淀出来： n一部分形成锅水中的悬游杂质水渣， n另一部分附着受热面的内壁上水垢。 n2、溶解气体 n 对锅炉的受热面产生化学腐蚀。 2021/5/284 n锅炉水处理的主要任务： n 降低水中钙、镁盐类的含量（俗称软 化），防止锅内结垢现象， n 减少水中的溶解气体（俗称除氧），以 减轻对受热面的腐蚀。 n 锅外水处理 n 锅内水处理 2021

3、/5/285 三、水质指标 n1、悬浮固形物 n 水通过滤纸后被分离出来的固形物，经 干燥至恒重。 n 它的含量是以1L水中所含固形物的mg数 来表示，即（mg/L)。 n2、溶解固形物 n 将已被分离出悬浮固形物后的水，经蒸 发、干燥后所得的残渣，单位为mg/L。 n 通常用溶解固形物作为含盐量的近似值。 2021/5/286 n3硬度 n 把水中钙（Ca2+) 、镁（Mg2+）离子的总 含量称为总硬度（ H)，单位：mmol/L。 n 溶解于水中的重碳酸钙Ca(HCO3)2、重碳 酸镁Mg(HC03)2和钙、镁的碳酸盐称为碳酸盐 硬度（ HT) ，又称为暂时硬度。 n 水的总硬度和碳酸盐硬

4、度之差就是非碳酸 盐硬度（HFT)，又叫永久硬度。 n H=HT+HFT 2021/5/287 n4、碱度（A) n 指水中含有能接受氢离子的物质的量。 n 主要由HCO3-和CO32-的盐类组成。碱度 的单位用mmol/L表示。 n 水中所含的各种硬度和碱度，它们之间 有内在的联系和制约。 n5、相对碱度 n 指锅水中氢氧根碱度折算成NaOH的含 量和溶解固形物含量之比值。 n 相对碱度是为防止锅炉苛性脆化而规定 的一项技术指标，我国规定必须小于0.2。 2021/5/288 n6、pH值 n 表示水的酸碱性指标。 n 天然水的pH值一般在6 -8.5范围内。 n 呈酸性的水会对金属有腐蚀性

5、，因此锅 炉给水都要求pH7，而锅水的pH值通常控 制在10-12。 n7、溶解氧 n 水温愈高，则气体溶解度愈小。 n 对压力较高、容量较大的锅炉，给水必 须除去溶解氧。含氧量的单位是mg/L。 2021/5/289 n8、磷酸根 n 为消除锅炉给水带入汽锅的残留硬度，或为了防 止汽锅内壁腐蚀，向锅内加入一定量的磷酸盐。 n9、亚硫酸根 n 给水中的溶解氧可用化学方法去除，常用的化 学药剂为亚硫酸钠。 n10、含油量 n 天然水一般不含油，可是蒸汽的凝结水或给水 在使用过程中有可能混入油类。 n 锅水含油及碱类等物质，在水位表面易形成泡 沫层，使蒸汽带水量增加。 2021/5/2810 n9

6、、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。21.8.1021.8.10Tuesday, August 10, 2021 n10、低头要有勇气，抬头要有低气。22:22:4822:22:4822:228/10/2021 10:22:48 PM n11、人总是珍惜为得到。21.8.1022:22:4822:22Aug-2110-Aug-21 n12、人乱于心，不宽余请。22:22:4822:22:4822:22Tuesday, August 10, 2021 n13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。21.8.1021.8.1022:22:4822:22:48August 10, 2021 n14、抱

7、最大的希望，作最大的努力。2021年8月10日星期二下午10时22分48秒22:22:4821.8.10 n15、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。2021年8月下午10时22分21.8.1022:22August 10, 2021 n16、业余生活要有意义，不要越轨。2021年8月10日星期二22时22分48秒22:22:4810 August 2021 n17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。下午10时22分48秒下午10时22分22:22:4821.8.10 11 n9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。21.8.1021.8.10Tuesday, August 10, 20

8、21 n10、低头要有勇气，抬头要有低气。22:22:4822:22:4822:228/10/2021 10:22:48 PM n11、人总是珍惜为得到。21.8.1022:22:4822:22Aug-2110-Aug-21 n12、人乱于心，不宽余请。22:22:4822:22:4822:22Tuesday, August 10, 2021 n13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。21.8.1021.8.1022:22:4822:22:48August 10, 2021 n14、抱最大的希望，作最大的努力。2021年8月10日星期二下午10时22分48秒22:22:4821.8.10 n15

9、、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。2021年8月下午10时22分21.8.1022:22August 10, 2021 n16、业余生活要有意义，不要越轨。2021年8月10日星期二22时22分48秒22:22:4810 August 2021 n17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。下午10时22分48秒下午10时22分22:22:4821.8.10 12 四、水质标准 n 见教材表10-2、10-3、10-4。 n 见相关锅炉手册。 2021/5/2813 第二节 钠离子交换软化 n 通常采用阳离子交换法。 n 阳离子型离子交换剂由阳离子和负荷阴离子根 （R）组成 n 过去：钠氟

10、石、磺化煤（交换容量小、化学稳 定性差、机械强度不好、易碎） n 现在：合成离子交换树脂（强酸性苯乙烯系和 丙烯酸系，交换能力大、机械强度和工作稳定性 好） n 常用的阳离子交换水处理有钠离子、氢离子和 铵离子交换等。 2021/5/2814 第二节 钠离子交换软化 n一、钠离子交换软化原理 3223 NaHCO2CaR)HCO(CaNaR2 4224 SONaMgRMgSONaR2 3223 NaHCO2MgR)HCO(MgNaR2 4224 SONaCaRCaSONaR2 NaCl2MgRMgClNaR2 22 NaCl2CaRCaClNaR2 22 2021/5/2815 第二节 钠离子

11、交换软化 n一、钠离子交换软化原理 n（1）经钠离子交换后，水中的钙镁盐类都变成钠 盐 n（2）水中的重碳酸盐碱度均转变为钠盐碱度，钠 离子交换只能软化水，不能除碱 n（3）由于钠离子当量值比钙镁离子大，交换后含 盐量有所增加 n失效后钠离子交换剂使用浓度为5-8%的NaCl溶液 进行还原（再生） 2021/5/2816 n二、固定床钠离子交换设备及其运行 n 运行中离子交换剂层是固定不动的，通 常使原水由上而下不断地通过交换剂层。 n按再生运行方式分为： n顺流再生：交换运行时水流方向和再生时还 n 原液流动方向一致。 n逆流再生：交换运行时水流方向和再生时还 n 原液流动方向不一致。 20

12、21/5/2817 n（一）顺流再生 n 都是由上向下流动。 n1、钠离子交换器构造 n2、钠离子交换器的运行 n1）软化：原水进入交换器内分配漏斗，自上而 n 下均匀地流过交换剂层，软水由底部 n 集水装置汇集，送往软化水箱。 2021/5/2818 n2）反洗：目的是松动软化时被压实了的交 n 换剂层，同时带走交换剂表层的 n 污物和杂质。具有一定压力的反 n 洗水自下而上通过交换剂层，从 n 顶部排出。 n3）还原（再生）：目的使失效的交换剂恢复交换 n 能力。盐液由顶部多个辐射型 n 喷嘴喷出，流过失效的交换 n 剂，废盐液经底部集水装置汇 n 集排出。 n 下面的交换剂，再生程度差，

13、 n 增大了盐液的耗量。 2021/5/2819 n4）正洗：目的是清除交换剂中残余的再生剂 n 和再生产物。正洗水由交换器上进 n 下出。通常将含有盐分的正洗水送 n 入反洗水箱存起来，供下次反洗时 n 使用。 n顺流再生固定床 n优点：结构简单、运行维修方便，水质适应性 n 强。 n缺点：再生效果差，盐液耗量大。 2021/5/2820 n（二）逆流再生 n 克服了顺流再生时底部交换剂再生较差 的缺陷。 n 再生液由下进入，流速较高时和反洗时 一样使交换剂层产生扰动，交换剂上下层次 被打乱，称为乱层。 n1、见结构图（看教材） n2、运行步骤（小反洗、排水、顶压、反洗、 小正洗、正洗） 2

14、021/5/2821 n三、钠离子交换系统 n 当原水硬度小于8mmol/L时，采用单级钠离子交换。 n 当原水硬度大于8mmol/L时，采用双级钠离子交换。 2021/5/2822 第三节 离子交换除碱 n一、氢钠离子交换原理及系统 n二、铵钠离子交换原理及系统 n三、部分钠离子、部分氢离子交换原理及系统 2021/5/2823 n（一）软化流程 n 原水从交换塔底部进入上升，与从塔顶 送入的树脂进行逆流、悬浮状离子交换，原 水由塔顶溢流槽，饱和树脂最后落入塔底借 喷射器被送至再生塔顶部。 n（二）再生流程 n 饱和树脂经再生塔上段与自下而上的再 生液相遇进行逆流再生，再生液由上部的废 液管

15、排出。 第四节 流动床离子交换 2021/5/2824 n（三）清洗流程 n 树脂下落至再生塔下段，与自下而上的 清洗水逆向接触，进入清洗段的下面，被水 压送至交换塔顶部。清洗水一股向上流，作 清洗用，另一股向下流，输送再生树脂。 n 敞开式装置不承受压力，可用塑料制作； n 设备简单，加工容易； n 不需自控装置，可连续稳定运行； n 还原液耗量较低，出水质量较高。 2021/5/2825 2021/5/2826 第六节 其它水处理方法 n对小型锅炉采用简易水处理方法。 n一、锅内水处理 n（一）钠盐法（加碱法） n 常用的有磷酸三钠、纯碱（碳酸钠）和 火碱（氢氧化钠）。 n 必须加强排污管

16、理。 n 2021/5/2827 n（二）有机胶法 n（三）复合防垢剂 n（四）石墨法 n二、物理水处理 n 磁化法和高频（电场）水性改变法。 n三、电渗析水处理 n 在直流电场的作用下，利用阴阳离子交换膜对 溶液中阴阳离子的选择透过性，将溶液中溶质和水 进行分类 2021/5/2828 第八节 水的除氧 n 化学腐蚀 222 H)OH(FeOH2Fe 232223 CO8)OH(Fe4OOH2)HCO(Fe4 OH2OH2 222 3222 )OH(Fe4OH2O)OH(Fe4 2322 )HCO(FeCO2)OH(Fe 2021/5/2829 第八节 水的除氧 n 电化学腐蚀 n 阴极去极

17、化剂（H+、O2） n 阳极去极化剂（OH-） OH4OH2e4O 22 2 He2H2 332 HCOHCOH 3 3 )OH(FeOH3Fe 2021/5/2830 第八节 水的除氧 n 气体溶解定律（亨利定律） n 任何气体在水中的溶解度是与此气体在 水界面上的分压力成正比的。 n 热力除氧 n 真空除氧 n 解吸除氧 n 化学除氧 2021/5/2831 n一、热力除氧 n 热力除氧不仅除去水中溶解氧，而且同 时除去其他溶解气体，使碱度有所降低。 n 供热锅炉给水热力除氧都采用大气式热 力除氧器，除氧器内保持的压力较低，一般 为0.02MPa（表压力）。在此压力下，汽水 的饱和温度为1

18、02-104 。 2021/5/2832 n1脱气塔；2贮水箱；3排气冷却器；4安全水封； 5压力表；6水位表 2021/5/2833 n1壳体；2接安全阀；3配水管；4上进汽管； n5下进汽管；6喷嘴；7淋水盘；8挡水板； n9进水管；10 形填料；11排气管 2021/5/2834 n二、真空除氧 n 利用低温水在真空状态下达到沸腾，从而达到除氧 的目的。 n 除氧器的真空可借蒸汽喷射泵或水喷射泵来达到。 n 为了保证真空除氧效果，整个系统要求有良好的密 封性能。 n 在运行时，除氧水箱内的水位波动会影响到真空度 的变化，为此，控制除氧水箱的液位，以保持稳定，是 很有必要的。 n真空除氧比

19、大气式热力除氧有以下优点： n1、可以不用蒸汽，锅炉给水温度低，便于充分利用省煤 器，降低锅炉排烟温度。 n2、与热力除氧一样，要考虑给水泵的气蚀问题，因此除 氧水箱都必须放在一定的标高位置上，这就给小型锅炉 房的布置带来一定的麻烦。 2021/5/2835 n三、解析除氧 n 将不含氧的气体与要除氧的软水强烈混合， 由于不含氧气体中的氧分压力为零，软水中的 氧就大量地扩散到无氧气体中去，从而使软水 的含氧量降低，以达到其除氧的目的。 n 解吸除氧装置简单，设备耗钢少，运行费 用省。除氧后给水温度低、锅炉省煤器效用就 大。 2021/5/2836 n1水泵；2水喷射器；3扩散器；4水气混合管； 5解吸器；6挡板；7反应器；8