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1、一、 水质不好对锅炉的危害(一) 污染天然水的杂质污染天然水的杂质除氧、二氧化碳等气体和悬浮物外，还有溶解固形物。溶解固形物最常见的有八种离子：氯离子(Cl-)、硫酸根离子(SO2-4)、重碳酸根离子(HCO-3)、碳酸根离子(CO2-3)、钠离子(Na+)、镁离子(Mg2+)、钙离子(Ca2+)、钾离子(K+)。以上杂质的水溶液，如果直接用于锅炉给水，则对锅炉和蒸汽品质都会直接或间接地造成危害：产生水垢与沉渣;对锅炉腐蚀;恶化蒸汽品质。(二) 天然水中杂质对锅炉水质的影响1. 钙、镁：天然水中的钙、镁均以不同化合物的形式存在。水中所含钙、镁盐类的多少，决定水的硬度及水垢性质。钙、镁含量越大，
2、水的硬度越高，也就越不适宜作锅炉给水。(风险世界网-RiskMW.com 专业研究安全风险管理,安全员的门户网站!)2. 氯离子：氯离子的含量决定于水中所含氯化物的多少。天然水中氯化物的来源，主要是水流经地层中含有氯盐的矿层所致。一般天然水中平均含氯量为1555mg/L。炉水中含氯量在150250mg/L或更高时，则不宜作锅炉给水。3. 硫酸盐：水中硫酸盐主要来源于矿物地层及有机质，含水硫酸钙为水中硫酸盐的主要成分。天然水中平均含硫酸盐3075mg/L。锅炉给水及炉水中含硫酸盐较高时，在受热面上易产生石膏质水垢。4. 亚硝酸盐：天然水中存在亚硝酸盐，表明水的矿化过程尚在初期阶段，或经常进入有机
3、质。5. 硝酸盐：天然水中的硝酸盐一般来自矿物质与有机物，它是一切含氮物质氧化后的最后产物。在洁净的天然水中，硝酸盐与亚硝酸盐通常含量极少，甚至没有。遭到严重污染的工业用水，作锅给水时，能在锅炉中放出大量的氨，使黄铜阀件遭受腐蚀。6. 氨：主要来源于水中有机物质，当河水中含氮物质反质分解时，会产生氨。氨除对黄铜件造成严重腐蚀外，还易引起炉水起泡，甚至产生汽水共腾现象。7. 硫化氢：水中如含有0.5mg/L硫化氢就能被察觉，如果硫化氢达1mg/L时，就会有显著的臭鸡蛋味。用含有硫化氢的水作锅炉给水，会引起金属的严重腐蚀。8. 氧：天然水中，大多都溶解有氧。氧存在于水中，对于钢、铁、铜等金属，都具
4、有不同的侵蚀作用。pH值较低的水，能促进溶解氧的侵蚀作用;pH值较高的水，可使这种作用减弱。当水温升高，但不足以使溶解氧从水中析出时，侵蚀作用的速度会加快，所以在热水管和凝结水管中，氧腐蚀更为严重。经验得知，此温度约在6090之间。溶解氧的腐蚀，只有在水溶解中才能发生。溶解氧的腐蚀，是锅炉金属表面腐蚀的主要和常见的原因。9. 二氧化碳：也称碳酸气，大多数天然水中都含有。二氧化碳来源于大气中的二氧化碳和水中的有机物质的分解物。水中二氧化碳较高时呈酸性，对金属有较强烈的腐蚀。特别是当水中溶解氧含量较大时，二氧化碳成为溶解氧加速侵蚀金属的催化剂。所以含有溶解氧的水，如果它的二氧化碳含量与碱度之比越大
5、，则对金属侵蚀性越大。10. 二氧化硅：在所有天然水中，二氧化硅的含量差异较大，江河中二氧化硅在一年中变化也很大。二氧化硅在锅炉内形成的水垢是非常坚硬的，且呈透明或半透明状态，类似玻璃。用机械方法清除这种水垢，要比清洗一般碳酸盐水垢多几倍工时，这种水垢的导热性能极差。当水垢产生后，会使受热面降低传热作用，以致造成受热面过热烧坏。11. 铁：天然水中含铁量小于0.1mg/L时，并无影响，但当含量超过0.3mg/L时，水就会有味、混浊。地下水含有铁时，会出现红色氢氧化铁沉淀。含有重碳酸铁的侵蚀性水，对水管也会产生腐蚀。由此可知，天然水的质量，决定于杂质的类别和含量，含杂质越多的水，其质量越差。水中
6、杂质对锅炉和蒸汽的影响见表1。表1 水中杂质对锅炉和蒸汽的影响注：+表示要发生，-表示不会发生。(三) 水的硬度与碱度1. 硬度：水中含有水垢生成物的含量，即含有钙、镁化合物的数量多少，称为水的硬度。水的硬度分为总硬度、碳酸盐硬度(暂时硬度)、非碳酸盐硬度，(永久硬度)等。总硬度等于碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度之和。碳酸盐硬度，主要指水中含有重碳酸盐Ca(HCO3)2及Mg(HCO3)2的量，这些碳酸盐遇热分解为碳酸钙沉淀及松软无定形的氢氧化镁，反应式如下：略非碳酸盐硬度，主要指溶于水中的氯化镁、氯化钙、硫酸镁、硫酸钙、硅酸镁、硅酸钙等，它们遇热后，即使水温达到沸点，也不能生成沉淀。总硬度又等于钙
7、硬度与镁硬度之和。硬度的单位很多，常用的毫克当量/升，即在1升水中，含有钙、镁盐类的总量相当于28mg氧化钙时，称为1毫克当量/升。硬度大的水，易产生水垢，不宜作锅炉用水，必须经过软化后才可使用。2. 碱度：水中氢氧根(OH-)、碳酸根(CO32-)及重碳酸根(HCO3-)的总含量，称为水的总碱度。因此，总碱度也可分为氢氧根碱度、碳酸根碱度和重碳酸根碱度。碱度的单位与硬度相同，1毫克当量/升碱度，相当于每升水中含氢氧化钠(NaOH)40mg，或相当于每升水中含重碳酸钠(NaHCO3)84.02mg，或相当于每升水中含碳酸钠(Na2CO3)53mg。二、 锅炉用水的分类锅炉用水可分为原水、给水、
8、补给水、炉水、冷却水和排污水等几类。1. 原水：由自备水源(地面水或地下水)或城市供水管网取来，然后经适当处理，或直接应用的水称为原水，也称为生水。2. 给水：原水经过水质处理，并满足锅炉水质要求的水为给水。3. 补给水：锅炉在运行和蒸汽输送过程中，由于排污和管道损失，将消耗部分凝结水和炉水。补充凝结水和炉水的水称为补给水。4. 炉水：锅炉中正在蒸发的水称为炉水。5. 冷却水：用来冷却锅炉某些部位的水称为冷却水。6. 排污水：借助排污的方法，使炉水水质指标符合标准，此排出的水为排污水。除以上锅炉用水的分类外，在水质处理过程中，还有一级水、二级水、软化水和除盐水等。三、 锅炉水质标准的选择(一)
9、 锅炉水质标准根据锅炉结构和特点和运行参数的要求，确定合理的锅炉给水和炉水水质标准，它是防止锅炉结垢、腐蚀，保证蒸汽品质的主要措施，对保证锅炉安全经济运行有着重要的意义。原第一机械工业部和国家劳动总局颁布的低压锅炉水质标准见表2、表3、表4。表2 立式水管火管锅炉水质标准注：如果测定溶解固形物困难时，可间接以氯化物来控制，但它们之间的关系可由试验确定，并定期复试、修正。兰天复锅炉的炉水溶解固形物可10000mg/L。相对碱度0.2时，应采取防止苛性脆化的措施。当硬度指标超过此值时，使用锅炉的单位在报上级主管部门批准和当地劳动部门同意后，可以适当放宽。表3 水管和水火管组合锅炉水质标准注：当锅炉
10、蒸发量2吨/时采用炉内加药处理时，给水和炉水应符合表2规定，但炉水的溶解固形物4000mg/L。锅炉蒸发量10t/h必须除氧。锅炉蒸发量10t/h6t/h应尽量除氧。供汽轮机用汽的锅炉，给水含氧量均应0.05mg/L。同表2注。仅用于供汽轮机用汽的锅炉。同表2注。表4 热水锅炉水质标准注：当用炉外化学水处理时，应符合热水温度95的水质标准。余热锅炉水质标准应符合同类型、同参数锅炉水质标准的规定。特殊结构和余热锅炉水质标准，由设计单位另行规定。(二) 锅炉水质标准的选择选择锅炉给水和炉水水质标准时，应遵循以下两条原则：1. 锅炉的压力和温度：低压锅炉的压力界限一般按1MPa(10kgf/cm2)
11、、11.6MPa(1016kgf/cm2)1.625MPa(1625kgf/cm2)划分。饱和蒸汽的温度随压力的升降而变化，因此可以根据蒸汽压力进行选择。由于炉水杂质在锅炉内部的物理化学变化过程与温度成函数关系，所以当温度、压力变化时，杂质对锅炉本体和蒸汽品质都不同程度的影响。(1) 锅炉的温度、压力越高，炉水水质对锅炉的结垢敏感性越大。因为大多数盐类的溶解度随水温的升高而降低，如碳酸钙、氢氧化镁和硫酸钙的溶解度即如此。在高温条件下还会生成铁垢与铜垢。(2) 锅炉的温度、压力越高，炉水杂质对锅炉的影响越大。因为当温度升高时，电解质水溶液的电阻值随之降低，各离子在溶液中的扩散速度加快，所以与金属
12、接触进行腐蚀的速度也加快。(3) 锅炉的温度、压力越高，某些盐类的分解率也越高。例如，碳酸钠的分解率即随压力的增大而提高。当碳酸钠分解，生成游离二氧化碳多到一定程度时，就会引起苛性脆化和蒸汽品质恶化。(4) 锅炉的温度、压力越高，对蒸汽品质的影响越大。蒸汽品质的恶化，主要是由蒸汽带水和蒸汽中溶解盐类的增加造成。由于锅炉工作压力、温度的升高，炉水的表面张力会降低，容易形成小水滴，致使蒸汽空间中小水滴的数目增多。压力升高，蒸汽密度就增大;汽和水之间的比重差就减小，因而压力越高，蒸汽就越容易带水。压力越高，由于水质不良造成事故的可能性也越大。所以，对锅炉的水质要求，随锅炉工作压力的升高而愈加严格。2
13、. 锅炉受热面蒸发率的高低：锅炉受热面蒸发率一般按30kg(m2h)、3050gk/(m2h)、50100gk?(m2h)的界限划分。(1) 随着锅炉受热面蒸发率的增加，锅炉受热面热负荷便增高，氧化铁结垢的速度就加快。如果锅炉炉管的热负荷在3102kcal/m2h，含铁量只要超过100g/L就会产生氧化铁垢。(2) 锅炉受热面上的垢层被炉水浸入，在受热面热负荷高的情况下，碱的浓缩倍数急剧增加，容易引起碱腐蚀。因此，在确定锅炉给水、炉水水质标准时，应根据炉型、工作压力、局部最高热负荷选择。四、 水质处理方法的选择在确定水的软化和除盐方法时，应根据原水中的盐类的成分、数量和对锅炉给水水质的要求进行
14、选择。水的软化和除盐方法分为以下几种：1. 给水水质只要求降低水的硬度时，可以采用药剂软化和钠离子交换法。2. 给水水质既要求降低水的硬度，又要求降低碱度时，可以采用石灰-钠离子交换法、氢-钠离子交换法，钠离子交换加酸法、氢离子交换加碱法。3. 给水水质要求除盐时，可以采用阴、阳离子交换法和电渗折法。应当指出，有时在电渗折之前，先用药剂降低原水含盐量，再用电渗析除盐，或在电渗析后，再用阴、阳离子混和床进行深度除盐。下面就其中几种方法进行简述(一) 沉淀法水在池中保持较长时间的静止后，水中悬浮固体即可大部分沉淀，因而减少水的混浊度，初步达到使水澄清的目的。(二) 凝聚法生水在经过沉淀及过滤后，可
15、能有一部分微细的固体粒子，仍悬浮于水中，若加入适量的化学凝聚剂，如明矾、硫酸亚铁、氯化铁等，即可除去微细的悬浮粒子。(三) 过滤过滤是使生水流过装有孔隙物质(如砂粒和焦炭末等)的过滤容器，水中分散的悬浮物便沉积在砂层的表面及缝隙中，于是水便清澈透明。当水中悬浮物超过3050mg/L时，则必须进行过滤处理。压力式机械过滤器分为单流式和双流式两种。过滤材料一般选用石英砂、大理石碎块、无烟煤块和焦炭末等。(四) 石灰-苏打软化法生水中加入石灰和适量和苏打后，水中所含的钙、镁盐类会以泥渣状态沉淀下来，用过滤器将泥渣滤出，即可得到清洁的软水。这种方法处理的水质，用于不超过15表压无水冷壁的锅炉。(五) 钠离子交换法这种方法只允许悬浮物5mg/L的井水和自来水直接采用。如果给水中含铁量超过3mg/L，在进入钠离子交换器前，应进行除铁。钠离子交换法分为一级钠和二级钠，适用于碳酸盐硬度较小的原水。当它们转变为重碳酸钠时，不致使蒸汽锅炉的排污量增加
