《单元7 锅炉水处理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单元7 锅炉水处理（82页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单元7 锅炉水处理,,,目 录,,7.1 水质及水质标准,杂质中颗粒最大的称为悬浮物。悬浮物属非溶解性杂质，泛指混合在水中的砂粒、黏土微粒和动植物的有机残骸，其粒度约为10-4mm。当水静置时，有些较重的悬浮物沉降于水底，有些较轻的悬浮物则浮在水面。水中所含悬浮物是造成水浑浊、透明度低的主要原因。该杂质在水中很不稳定，分布也不均匀，是一种比较容易去除的杂质。,7.1.1.1 悬浮物,,悬浮物进入离子交换器内会污染交换剂，降低交换容量，影响软化水质量。悬浮物进入锅炉后会沉积在锅筒、下联箱底部成为泥垢，影响锅炉的经济性和安全性。,7.1 水质及水质标准,,胶体是颗粒直径在10-610-4mm之间的
2、微粒，主要是铁、铝、硅的化合物以及动植物有机体的分解产物。这种杂质微粒的表面积很大，有明显的表面活性，能吸附许多分子和离子而带电。由于胶体微粒带有同性电荷而互斥，故它们在水中以稳定的微小颗粒状态存在，不能借助自重而下沉、除去。这类杂质的颗粒可以透过滤纸，用特殊的显微镜才能观察到。这种杂质需要在水中加入一些具有凝聚作用的化学药品，方能将其形成絮状物沉淀析出。,7.1 水质及水质标准,7.1.1.2 胶体,,若胶体进入锅炉，会使炉水表面产生大量泡沫，引起汽水共腾，并容易在受热面上形成难以清除的水垢。,7.1 水质及水质标准,,溶解物质是溶解在水中的杂质，主要是矿物质盐类（如钙、镁、钾、钠等）和气体
3、，其粒度小于10-6mm，能呈稳定状态均匀分布于水中。这类杂质不能用混凝、沉降、过滤等方法去除，只能用化学方法进行检验和分离。矿物质盐类在水中主要以离子状态存在。 例如钙离子（Ca2+）主要来源于地层岩石中的石灰石（CaCO3）和石膏（CaSO42H2O）被水溶解；镁离子（Mg2+）是由白云石（MgCO3CaCO3）受含CO2的水溶解而成的。,7.1 水质及水质标准,7.1.1.3 溶解物质,,天然水中的溶解气体主要有氧（O2）和二氧化碳（CO2）。氧的来源主要是由于水中溶解了大气中的氧，部分来自水生植物在光合作用下产生的氧。二氧化碳主要是水或泥土中有机物分解和氧化的产物。 天然水中的悬浮物和
4、胶体杂质一般在自来水厂里经过混凝和过滤处理，大部分可被清除。但看似澄清的自来水依然不能用作锅炉给水，因为水中溶解的盐类，主要是钙、镁盐类在加热过程中会产生固相沉淀，黏附在锅炉受热面的内壁成为水垢。水垢的存在使受热面的传热情况显著变坏，可能导致管子局部变形，甚至引起爆管等严重后果。锅炉水管内壁结垢后，使管内流通截面减小，影响循环回路正常工作，结垢严重时甚至会堵塞水管，导致管子烧损。,7.1 水质及水质标准,,水中溶解的氧和二氧化碳会对锅炉的受热面产生化学腐蚀。锅炉的给水和锅炉水又都是电解质（酸、碱、盐的水溶解），金属在电解质中会产生电化学腐蚀作用。这两种腐蚀均为局部腐蚀，即在金属表面产生溃伤性或
5、点状腐蚀，俗称起麻点。腐蚀到一定阶段，常发生穿孔，造成锅炉事故。 由此可见，供热锅炉水处理密切关系着锅炉运行的安全性和经济性。它的主要任务是：降低水中钙、镁盐类的含量（俗称软化），防止锅内结垢现象；减少水中的溶解气体（俗称除氧），以减轻对受热面的腐蚀。,7.1 水质及水质标准,,它是指不溶于水的固体杂质，是水通过滤纸后被分离出来的固形物经干燥至恒重。它的含量是以1L水中所含固形物的毫克数来表示，即mg/L。地下水经地层过滤后悬浮固形物一般较低，直接使用地表水时悬浮固形物较高。,7.1 水质及水质标准,7.1.2.1 悬浮固形物,,溶解固形物是水中含盐量和有机物含量的总和，即将已被分离出悬浮固形
6、物后的滤液，经蒸发、干燥所得的残渣，单位为mg/L。 含盐量是比较精确地表示水中含盐量的指标。它是通过水质全分析，测定水中全部阳离子和阴离子的质量，然后相加得到的。由于进行水质全分析较困难，而且水中的有机物含量一般很少，所以通常可以用溶解固形物来替代水的含盐量。,7.1 水质及水质标准,7.1.2.2 溶解固形物和含盐量,,测定给水的溶解固形物含量，可以判断水质的情况。溶解固形物含量大，会升高锅炉水沸点，造成燃料浪费，并引起锅炉汽水共腾。只有严格把锅炉水溶解固形物控制在锅炉水质标准所规定的范围内，才能避免蒸汽污染。溶解固形物是锅炉水质标准中的一项重要指标。,7.1 水质及水质标准,,硬度是指溶
7、解于水中能形成水垢的钙、镁离子的含量。硬度分碳酸盐硬度（HT）和非碳酸盐硬度（HFT）两类。碳酸盐硬度表示水中溶解的重碳酸钙Ca（HCO3）2及重碳酸镁Mg（HCO3）2的含量。当加热到沸腾时，这类盐分可转变为沉淀物析出，所以又称为暂时硬度，化学反应如下： Ca（HCO3）2CaCO3+H2O+CO2 Mg（HCO3）2MgCO3+H2O+CO2 MgCO3+H2OMg（OH）2+CO2,7.1 水质及水质标准,7.1.2.3 硬度（H）,,非碳酸盐硬度表示水中的氯化钙CaCl、氯化镁MgCl、硫酸钙CaSO4和硫酸镁MgSO4及其他钙、镁盐的含量。这些盐类在加热至沸腾时不易沉淀，又称为永久硬
8、度。 碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和称为总硬度（H），其单位以mmol/L表示。 因此，总硬度=暂时硬度+永久硬度=碳酸盐硬度+非碳酸盐硬度，即 H=HT+HFT,7.1 水质及水质标准,,它表示能与强酸（HCl或H2SO4）发生中和作用的所有碱性物质的含量，即水中能够接受氢离子的OH-、CO32-、HCO3-和其他弱酸根的含量，用A来表示，碱度的单位用mmol/L表示。在天然水中，碱度主要由HCO3-和CO32-的盐类组成。 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。当水的总碱度大于总硬度时称为碱性水。碱性水中的碱度除Ca（HCO3）2和Mg（HCO3）2以外，还有NaHCO3和K
9、HCO3存在，而NaHCO3碱度称为钠盐碱度，,7.1 水质及水质标准,7.1.2.4 碱度（A）,,当水中有钠盐碱度（即负硬）存在时，就不可能存在永久硬度，因为钠盐碱度能消除永久硬度，反应式为： 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2 CaSO4+Na2CO3CaCO3+Na2SO4 钠盐碱度被称之为“负硬”。 所以，水中碱度和硬度的关系可归结为三种情况，如表7.1（见P106）所示。,7.1 水质及水质标准,,它是指锅炉水中游离的NaOH和溶解固形物含量之比值。所谓游离NaOH是指水中氢氧根碱度折算成NaOH的含量。相对碱度是为防止锅炉苛性脆化而规定的一项技术指标，我国规定的相对碱度值
10、必须小于0.2。,7.1 水质及水质标准,7.1.2.5 相对碱度,,它是表示水的酸碱性指标。当pH=7时，水呈中性；pH7时，水呈酸性；pH7时，水则呈碱性。 天然水的pH值一般为68.5。呈酸性的水会对金属有腐蚀性，因此锅炉给水都要求pH7，锅炉水的pH值通常控制在1012。,7.1 水质及水质标准,7.1.2.6 pH值,,水溶液中含有氧气的质量浓度叫溶解氧，单位为mg/L。 氧在水中的溶解度取决于水温和水表面上的分压力。水温度越高，其溶解度越小。水中的溶解氧能腐蚀锅炉设备及给水管路，而且这种腐蚀是随锅炉参数的升高而加剧，特别是在锅炉除垢后，腐蚀情况更严重。因此，锅炉给水中的溶解氧应尽可
11、能除去。,7.1 水质及水质标准,7.1.2.7 溶解氧（O2）,,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。给水中亚硫酸钠相对于水中氧的过剩量越大，反应速度也越快，反应则越完全。在此情况下，锅炉水中的亚硫酸根含量成为一项控制指标。,7.1 水质及水质标准,7.1.2.8 亚硫酸根（SO32-）,,天然水中一般不含磷酸根，但为了消除锅炉给水带入汽锅的残留硬度，或为了防止汽锅内壁的腐蚀，可向锅内投放一定量的磷酸盐。但是锅炉水中磷酸根的浓度不能太高，过高时会生成Mg3(PO4)2水垢，导致锅炉水溶解固形物增加。因此，磷酸根也成为一项锅炉水的控制指标。,7.1 水质及水质标准,7.1
12、.2.9 磷酸根（PO43-）,,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受到污染后有可能混入一些油类。锅炉水中如含有油及碱类等物质，则在水表面容易形成泡沫层，使蒸汽带水量增加，影响蒸汽品质。因此，锅炉给水的含油量必须加以控制。,7.1 水质及水质标准,7.1.2.10 含油量,,为了防止锅炉及其热力系统结垢、被腐蚀和蒸汽污染，确保锅炉及其他热力设备能长期安全经济运行，锅炉水、汽的质量都应达到一定的标准。不同容量、参数的锅炉，按其不同工作条件、水处理技术水平和长年运行经验，规定了不同的水质要求和锅炉水水质指标。 我国现行的国家标准工业锅炉水质（GB 15762001）规定，对于额定
13、出口蒸汽压力小于或等于2.5MPa，以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，一般应采,7.1 水质及水质标准,,用锅外化学水处理，给水和锅炉水的水质应符合表7.2的规定。对于额定蒸发量小于或等于2t/h，且额定蒸汽压力小于或等于1.0MPa的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉（如对汽、水品质无特殊要求）也可采用锅内加药处理，但必须对锅炉的结垢、被腐蚀和水质加强监督，认真做好加药、排污和清洗工作，其水质应符合表7.3的规定。对于承压热水锅炉给水应进行锅外水处理。对于额定功率小于或等于4.2MW非管架式承压的热水锅炉和常压热水锅炉，可采用锅内加药处理，但同样必须对锅炉的结垢、被腐蚀和水质加强监督，其水质应符
14、合表7.4（见P108）的规定。,7.1 水质及水质标准,,7.2 水处理系统的分类及水处理设备的选择,通过水的预处理（混凝、沉淀和澄清、过滤）可除去水中的悬浮物质和部分胶体物质。在水处理工艺中，为了除去水中离子状态的杂质，目前广泛采用的是离子交换法。 对于供热锅炉用水，离子交换处理的目的是使水得到软化，即要求降低原水（未经软化的水）中的硬度和碱度，以符合和达到锅炉用水的水质标准。通常采用的是阳离子交换法。,,常用的阳离子交换水处理有钠离子、氢离子、铵离子交换等方法，用来进行软化和除碱。通常以R表示离子交换剂中的复合阴离子根，以NaR表示为钠离子交换剂，HR表示为氢离子交换剂。,7.2 水处理系统的分类及水处理设备的选择,,对供热锅炉用水，钠离子交换软化处理的反应原理如下： 与原水中碳酸盐硬度作用时 2NaR+Ca(HCO3)2CaR2+2NaHCO3 2NaR+Mg(HCO3)2MgR2+2NaHCO3 与非碳酸盐硬度作用时 2NaR+CaSO4CaR2+Na2SO4 2NaR+CaCl2CaR2+2NaCl,7.2 水处理系统的分类及水处理设备的选择,,2NaR+MgSO4MgR2+Na2SO4 2NaR+MgCl2MgR2+2NaCl 由上述反应可见： （
