工业锅炉水处理知识

1、工业锅炉水处理知识 2010年4月14日于赤峰工业锅炉水处理的目的n 锅炉，是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所承装的液体加热到一定参数，并对外输出热能的设备，其范围规定为容积大于等于30L的承压蒸汽锅炉；出口水压大于或者等于0.1MPa(表压），且额定功率大于或者等于0.1MW的承压热水锅炉；有机热载体锅炉。n锅炉的工作介质主要是水和有机热载体n水质不良对锅炉的危害结垢 水质不良，是指水中含有较多的有害的杂质。这种水如果不经任何处理，一旦进入锅内，将会带来以下的危害： 结垢 水在锅内受热后沸腾蒸发的结果，为水中的杂质提供了化学反应和不断浓缩的条件。当这些杂质在锅水中达到饱和时，便有固体物质

2、析出。所析出的固体物质，如果悬浮在锅水中，称为水渣；如果沉积在受热面上，称为水垢。结垢的危害1.浪费燃料 若结有1mm厚的水垢，浪费燃料约10%。2.受热面损坏 结有水垢的锅炉，传热性能变差，燃料燃烧的热量不能迅速的传递给炉水，致使受热面金属的温度超过正常工作条件的温度，此时受热面过热。发生受热面变形、爆破、爆炸。3.锅炉出力降低 结垢后，由于传热变差，要达到锅炉的额定蒸发量或额定供热量，就需要多消耗燃料。但随着结垢厚度增加，以及炉膛容积和炉排面积是一定的（燃料的供热量是一定的），燃料的消耗受到限制，因此，锅炉的出力就会降低。 腐蚀1.金属构件破损 省煤器、水冷壁、对流管束及锅筒等构件都会因水

3、质不良而引起腐蚀。使这些金属构件变薄、凹陷，甚至穿孔。可造成金属强度降低。缩短锅炉使用年限。尤其是热水锅炉，由于循环水量大，溶解氧含量大，发生氧腐蚀的几率大。故热水锅炉腐蚀问题更为严重。2.增加锅水中的结垢成分 金属腐蚀产物（主要是铁化物），被锅水携带到锅炉受热面上后，易于其他杂质结成水垢。当水垢中含有铁时，传热效果更差。如:含有8%的铁并混有二氧化硅形成的1mm水垢，所造成的热损失，相当于4mm其他成分的水垢。3.产生垢下腐蚀 含有高价铁的水垢，容易引起与水垢接触的金属铁的腐蚀。铁的腐蚀产物又容易重新结成水垢。这是一种恶性循环，它会迅速导致锅炉构件的损坏。如热水锅炉停炉期间保养不当，即可引起

4、上述循环腐蚀。汽水共腾n蒸汽锅炉锅筒内的水滴被蒸汽大量带走的现象，称为汽水共腾。n产生的原因 1.运行操作不当或锅炉结构问题 例如，蒸汽阀门开启过快；锅炉水位过高；用汽量突然增加，锅炉压力骤然降低；锅炉超负荷运行，蒸发率过大等。2.锅水中的杂质造成。当锅水中含有较多的氯化钠、磷酸钠、油质和硅化物时，或者锅水中的有机物与碱作用发生皂化时，在锅水沸腾蒸发过程中，液面就会产生泡沫，泡沫薄膜破裂后分离出很多的水滴。这些含盐量很高的水滴不断被蒸汽带走，而发生汽水共腾现象。汽水共腾的危害1.蒸汽受到严重污染；2.过热器管和蒸汽流通管道产生积盐，严重时将管道堵塞；3.使过热蒸汽的过热温度下降；4.水位表内充

5、有汽泡，造成液面分辨不清；5.产生水锤作用，易造成蒸汽系统连接处损坏；6.容易引起蒸汽阀门、回水弯头部位和过热器内的腐蚀。工业锅炉水处理工作任务n 工业锅炉水处理工作，就是采取有效措施，保证锅炉的汽、水品质，防止锅炉结垢、腐蚀及汽水共腾等不良现象发生。具体的工作任务如下：1.汽水监督 锅炉运行时，根据国家规定的标准，对锅炉的给水、锅水以及蒸汽等进行化学分析，检查汽水品质是否符合要求。2.锅炉用水处理 锅炉用水处理包括锅外化学处理、锅内加药处理和回水处理。（1）锅外化学处理 是保证补给锅炉合格软化水或软化、除碱水。（2）锅内加药处理 是根据锅水的水质情况，向锅内定量投加防垢剂或其他药剂，以保证锅

6、水的各项指标符合相应的标准。（3）回水处理 对受到污染的回水，根据污染的杂质和污染的程度采取相应的处理措施。如除油、过滤以及离子交换软化等。3.锅炉防腐 包括运行锅炉的防腐和停用锅炉的防腐。（1）运行锅炉的防腐 对于设有除氧装置的锅炉，主要是监督除氧装置的除氧效果；无除氧装置的锅炉，视锅炉的腐蚀情况，向给水或锅水中投加防腐蚀药剂。使水质指标符合标准要求。主要的腐蚀类型有：氧腐蚀；酸腐蚀；碱腐蚀；铁垢腐蚀；苛性脆化。(2)停用锅炉的保护 锅炉在停运期间，如果没有采取适当的保护措施，进入锅内的氧气会引起潮湿的金属表面产生严重的氧腐蚀，所以，应根据停炉时间的长短采取相应的保护措施。常用的方法有：湿法

7、保护；干法保护；气相缓蚀剂保护等。4.化学清洗 煮炉、除垢。锅炉用水的水质及水质标准n天然水的种类及特点1.雨水 雨水中的矿物质（硬度）和含盐量都很低。由于收集积存困难，故不能作为锅炉供水的水源。2.地表水 主要包括：江水、河水、湖水、水库水等。杂质含量随季节、地区的不同而有所变化。经处理后，可作为锅炉给水。3.地下水 主要包括：井水、泉水、自流水。水中的含盐量和硬度相对较大，经处理后可作为锅炉给水。 n天然水的分类1.按硬度分：（1）低硬度水：硬度在1.0mmol/L以下；（2）一般硬度水：硬度在1.03.5mmol/L之间；（3）较高硬度水：硬度在3.56.0mmol/L之间；（4）高硬度

8、水：硬度在6.09.0mmol/L之间；（5）极高硬度水：硬度在9.0mmol/l以上。2.按含盐量分：（1）低含盐量水：含盐量在200mg/L以下；（2）中等含盐量水：含盐量在200-500mg/L之间；（3）较高含盐量水：含盐量在500-1000mg/L之间；（4）高含盐量水：含盐量在1000mg/L以上。3.按硬度与碱度的关系分：（1）非碱性水：水中硬度大于碱度得水；（2）碱性水：碱度大于硬度的水；（3）碳酸盐水：水中暂时硬度大于永久硬度。（4）非碳酸盐硬度：水中暂硬小于永硬。天然水中的杂质n天然水按其含有的杂质颗粒大小的不同，可分为三类：悬浮物质、胶体物质、溶解物质。1.悬浮物质 颗粒

9、直径在10-4mm以上的杂质。2.胶体物质 颗粒直径在10-4-10-6mm之间的杂质。3.溶解物质 主要指气体和矿物质的盐类，均以分子或离子状态存在于水中，粒径在10-5mm以下。锅炉用水分类n见GB/T1576-2008工业锅炉水质一、工业锅炉用水评价指标1.悬浮固形物 是表征水中颗粒较大一类杂质的指标，单位为mg/L。现标准用浊度表示，单位为FTU(福尔马肼散射法单位 ）。2.含盐量 是表示水中溶解盐类的总和，单位为mg/L。3.溶解固形物 是水经过过滤后，仍溶于水中的各种无机盐类、有机物等。单位为mg/L。4.电导率 是表示水中导电能力大小的指标。间接反映了水中含盐量的多少。单位为s/

10、cm.5.硬度 是表示水中钙、镁离子的总含量，单位为mmol/L。碳酸盐硬度（暂时硬度）、非碳酸盐硬度。（1）碳酸盐硬度 指水中钙、镁的重碳酸钙Ca(HCO3)2和重碳酸镁Mg(HCO3)2含量。由于重碳酸盐受热分解，钙、镁离子以沉淀的形式从水中析出，故又称为暂时硬度。Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2(2)非碳酸盐硬度水中钙、镁离子的硫酸盐、氯化物及硅酸盐的含量。由于这些盐类加热后不能析出沉淀，性质稳定，故又称永久硬度。（3）负硬度 指水中重碳酸钠的含量。6.碱度 指水中能接受氢离子的物质的量。单位为mmol/L.如溶液中的OH- 、CO32- 、PO43-、HCO3-及其弱酸盐

11、类。天然水中碱度主要以碳酸氢根为主，锅水中碱度主要以OH- 和CO32-的形式存在。 7.PH值n表示水的酸、碱性的指标。指溶液中氢离子浓度的负对数。是直接影响锅炉结垢和腐蚀的指标。8.氯离子（CI-） 指水中氯离子的含量。间接地表示锅水中含盐量的变化。单位为mg/L.9.溶解氧（O2）溶解在水中的氧气的含量。 单位为mg/L。主要防止管道及锅炉本体发生腐蚀。8.相对碱度n为防止锅炉发生苛性脆化而制定的指标（防止有缝隙的部位存在应力时，会产生苛性脆化）。主要在胀接锅炉上易发生。相对碱度表示锅水中游离NaOH含量与溶解固形物的比值。单位为mg/L. 锅炉水质标准n见GB/T1576-2008 工

12、业锅炉水质水质指标间的关系n硬度与碱度的关系 天然水中的硬度是表示水中Ca2+、Mg2+等金属离子的含量；碱度是表示水中OH-、CO32-、HCO3-等阴离子的含量。上述成分都是以离子状态单独存在的，出于技术需要，有时将它们组成假想的化合物。组合原则，根据水在蒸发浓缩时，阴、阳离子优先组合成溶解度小的化合物，依次组合溶解度较大的化合物。天然水中阴、阳离子组合关系指标名称 阳离子组合顺序 假想化合物组成顺序及名称 阴离子组合顺序指标名称硬度Ca2+Mg2+HCO3-碱度钠离子 Na+ SO42- CL- 强酸根n天然水中阳离子组合假想化合物的顺序是：Ca2+优先组合，Mg2+次之，Na+最后组合

13、。n阴离子的组合顺序是HCO3-优先组合，SO2-次之，CL-最后组合。n阴阳离子组成假想化合物的顺序为：（1） Ca2+和HCO3-先组合成Ca（HCO3）2之后，多余的HCO3-才能与Mg2+组合成Mg(HCO3)2。此类化合物属于碳酸盐硬度。（2）如果Ca2 +或Mg2+与HCO3-组合成化合物后，还有剩余时，则Ca2 +首先与SO42-组合成CaSO4，其次Mg2+和SO42-组合成MgSO4。当Ca2 +和Mg2+还有剩余时才组合成CaCl2和MgCl2。此类盐类属于非碳酸盐硬度。n如果Ca2+和 Mg2+与 HCO3-组成化合物之后， HCO3-还有剩余时，则于Na+组合成NaHC

14、O3，即为负硬度。此种水称为负硬水。（3）最后Na+与SO42-或CL-组合成溶解度很大的中性盐。天然水中硬度与碱度的关系水质分析结果碳酸盐硬度非碳酸盐硬度负硬度YDJDJDYD-JD0YDJDYD0JD-YDYD=JDYD00酚酞碱度与甲基橙碱度的关系n酚酞碱度，是用酚酞作指示剂来测定水中的碱度。通过滴定到终点（PH=8.28.4)时所消耗强酸的量来计算。水中的碱，性物质反应程度是：OH-全部反应生成H2O，CO32-反应生成HCO3-，而HCO-则不能参与反应。 甲基橙碱度，是以甲基橙作指示剂，滴定终点的PH值为3.14.4。此时，水中所有的碱性物质都发生了中和反应。故甲基橙碱度又称总碱度

15、。n天然水中的碱度成分主要是 HCO-，所以，几乎没有酚酞碱度；锅水的碱度成分主要是CO32- 、OH-，所以，锅水都应有酚酞碱度。氯化物与溶解固形物的关系n在高温下，氯化物不易分解、挥发、沉淀，能较稳定的存在于锅水中，所以氯化物在锅内的浓缩情况与相同条件下锅水溶解固形物存在着一定的比例关系。n在原水水质稳定，锅水碱度合格时，通过分析测得的溶解固形物和氯离子含量，求出它们的比值： K=RG/CL-nK每1mg/L的CL-相当于溶解固形物的含量。nRG-溶解固形物的含量，mg/L.nCL氯离子含量， mg/LPH值与碱度的关系nPH值是表征溶液酸碱性的指标，它直接反映水中H+或OH-的含量。n碱

16、度则除包括水中OH-含量外，还包括CO32- 和HCO-等碱性物质的含量。 PH值与碱度的区别是，在相同碱度的情况下，由于碱度成分不同，溶液中OH-含量也不同，故PH值也不同。即碱度相同，PH值不一定相同。水垢的生成及危害n水中携带的杂质进入锅炉后，随着水温不断升高或蒸发浓缩在锅内受热面水侧金属上生成的固体附着物称为水垢。n水垢的生成原因：1.受热分解；2.水中部分盐类物质浓缩，浓度超过其溶解度，从水中以固体形式析出；3.溶解度下降 随着温度升高，水中某些盐类溶解度下降。如CaSO4等；4.相互反应；5.水渣转化。水垢的种类n碳酸盐水垢 CaCO3含量大于50%的水垢；n硫酸盐水垢 CaSO4

17、含量大于50%的水垢；n硅酸盐水垢 SiO2含量大于20%的水垢；n混合水垢 一是以钙镁的碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐及氧化铁等组成的混合物；二是以各种水垢以夹层的形式组成为一体。水垢的清除方法n酸洗除垢、碱煮除垢、人工除垢、机械除垢。n除垢的条件：1.受热面被水垢覆盖80%以上，水垢平均厚度达到1mm以上；2.受热面有严重的锈蚀。锅炉给水的软化n水的软化，顾名思义就是降低或消除水中的硬度的过程。n钠离子软化交换法 钠型离子交换树脂与水中的钙、镁离子进行交换时，树脂上的钠离子进入水中而钙、镁离子留在树脂上的过程，且该过程是可逆的。n钠离子交换的特点1.硬度降低或消除；2.碱度保持不变；3.软化水中含

18、盐量略有增加锅炉给水的软化过程n反洗 当出水硬度超标后，停止软化，对树脂层用与运行方向相反的一定压力得水进行强烈的清洗过程。n再生 用再生剂（常用NaCL）与失效的树脂进行交换，使树脂恢复钠离子交换能力的过程。应采用动态再生，而不用静态再生。n正洗 用于运行方向相同的水冲洗再生后的树脂层，清洗树脂层中残留的再生剂和再生产物。n交换运行 正洗结束后，钠离子交换器又投入新的周期的运行。影响离子交换过程的条件1.树脂层高度 一般选在1-2m之间；2.交换流速 （1）原水水质（2）树脂的类型（3）设备类型；3.树脂的工作交换容量（1）再生方式（2）再生剂用量（3）交换器的水力特征。全自动锅外水处理设备

19、n由控制器、交换柱和盐水罐组成。n时间型全自动软水器 用设定好的制水时间控制全部工作程序的软水器。n流量型全自动软水器 用事先设定好的出水流量控制全部工作程序的软水器。锅炉给水的脱碱n为保证锅水中的碱度和溶解固形物同时达到国家水质标准的要求，而对锅炉给水采取的降低碱度的方法。n部分钠离子交换法、氢钠离子交换法、阴阳离子交换法、电渗析法锅炉给水的除盐处理n除掉水中溶解的盐类物质的工艺。n化学除盐离子交换法；n电力除盐电渗析法；n压力除盐反渗透法；n热力除盐蒸馏法。锅内水处理n锅内水处理是通过向锅炉内投入一定数量的软水剂，使锅炉给水中的结垢物质转变为泥垢，然后，通过排污将泥垢从锅内排出，从而达到减

20、缓或防止水垢结生的目的。n特点：1.投资小、成本低、操作方便；2.与锅外化学水处理结合起来，可进一步消除其残余硬度；3.不能完全防止锅炉结生水垢。锅内水处理4.对环境污染较小；5.不适用高硬度水质。锅内加药适用范围1.锅炉没有水冷壁管；2.能可靠地排除锅内所形成得水渣；3.通过加药而形成的泥垢，不会影响锅炉安全运行；4.使用单位对蒸汽品质要求不高。锅内水处理n常用药剂:氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、六偏磷酸钠、栲胶、腐植酸钠、有机聚磷酸盐、有机聚羧酸盐。n常用配方：纯碱法、纯碱栲胶法、纯碱腐植酸钠法、三钠一胶法、四钠法、有机水质稳定剂。锅炉给水除氧n为防止锅炉发生腐蚀，而除去或减少水中溶解氧的过

21、程，称为锅炉给水除氧。n除氧的方法：化学除氧、真空除氧、热力除氧。n化学除氧：1.亚硫酸钠及联氨除氧；2.钢屑除氧。n真空除氧：将水处于真空环境中，而将溶解氧从水中除去的过程。n热力除氧：在一定压力下，随着水温升高，气体的溶解度相应降低。而将水加热到沸点，使水中的气体溶解度为零，从而达到除氧的目的。相关规范、标准介绍n特种设备监察条例第二十七条：锅炉使用单位应当按照安全技术规范的要求进行锅炉水（介）质处理，并接受特种设备检验检测机构实施的水（介）质处理定期检验。 从事锅炉清洗的单位，应当按照安全技术规范的要求进行锅炉清洗，并接受特种设备检验检测机构实施的锅炉清洗过程监督检验。 2003年3月11日公布，2009年1月24日修订，2009年5月1日起施行。相关规范、标准介绍n锅炉水处理监督管理规