8锅炉水处理基础

锅炉水质处理培训中心锅炉给水处理的目的•（1）防止结垢，保证金属的机械强度和热效率；•（2）防止腐蚀，保证锅炉的使用奉命；•（3）防止汽水共腾，保证锅炉的安全、经济运行。第一节天然水中的杂质及对锅炉的危害前言水的来源：雨水—地表水—地下水按颗粒大小分：悬浮物胶体物分子和离子锅炉用水常用的水源及其特点：（1）江河水。江河水为地表流动的水体，其水质易受地区、气候、季节及人类生物活动的影响而发生较大的变化；（2）湖泊及水库水。湖泊及水库水的特点是水的流动性小、储存停留时间长，经过较长时间的自然沉淀，水的浑浊度比江河水小得多，水质也相对稳定些。（3）地下水。地下水受外界影响小，水质组成稳定，水温变化不大，水质较为清澈，有机物和细菌含量较少，但由于地下水流经岩层时，常会溶解其中各种可溶性物质，因此地下水的碱度、硬度和含盐量通常要高于地表水（海水除外）。新安装的锅炉，无水处理设备、锅炉水质不合格不发锅炉使用登记证。10-710-610-510-410-310-210-1110粒径（mm）分类溶解物胶体悬浮物特征透明光照下浑浊浑浊肉眼可见常用处理法离子交换法自然沉降、过滤混凝、澄清、过滤表1-1一、悬浮物1、成分：泥土、砂粒、油、尸体腐败生成的有机物等不溶物•根据密度可分为：漂浮、悬浮、沉淀2、悬浮物主要对锅炉危害：•（1）影响离子交换器的运行；•（2）进入锅炉后阻碍传热，受热面过热损坏；结垢1mm，热效率降低1~4%•（3）沉积锅内，影响水循环，严重时堵塞管子，造成事故；•（4）引起汽水共腾，降低蒸汽品质。二、胶体物1、性质：是分子或离子的集合体，表面带同性电荷，颗粒之间互排拆，不能彼此粘合自行下沉，不易除去。2、成分：有两类第一类是无机物胶体如铁、铅、硅的氧化物；第二类是动植物腐败产生的有机胶体。3、危害：a、使锅炉产生坚硬水垢；结垢1mm，热效率降低1~4%b、使锅水产生大量泡沫，引起汽水共腾，污染蒸汽品质。三、离子1、是由无机盐类溶解于水后电离形成。阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+等；阴离子：HCO3－、SO32－、CL－、SiO32－等。2、危害：（1）结垢，使热效率下降；使金属受热面过热，产生变形、鼓包和损坏；影响水循环，严重时会造成爆管；（2）腐蚀锅炉；（3）引起汽水共腾四、气体以分子状态存在水中，主要有：氧气、二氧化碳等。1、氧气：来自大气，溶解在水中也称溶解氧，溶解氧与气压和温度有关，温度升高溶解氧量降低。对金属有强腐蚀性。2、二氧化碳：来源有三，第一来源于生物氧化分解时的产物；第二来源于大气；第三来源于地质化学过程产生的。溶解在水中生成碳酸。3、危害：腐蚀锅炉金属，腐蚀蒸汽管道，腐蚀用汽设备。第二节水质标准及主要水质指标一、标准GB1576-2008《工业锅炉水质标准》1、适用范围：P额≤2.5Mpa以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉、热水锅炉和常压热水锅炉易影响蒸汽质量的是：锅炉负荷突然变化、锅炉在高水位运行、锅水蒸发面上有大量泡沫二、标准要求（1）额定蒸发量≤2T/h、P额≤1.0Mpa；可采用锅内加药处理（2）锅内加药，水质应符合表6-5（3）采用锅外水处理，水质应符合表6-6（4）承压热水锅炉给水应进行锅外水处理，对于额定热功率≤4.2MW非管架式承压热水锅炉和常压热水锅炉，水质应符合表6-7；（5）直流（贯流）锅炉给水应采用锅外水处理，水质按表6-6中压力等级划分执行；（6）余热锅炉及电加热锅炉的水质指标应符合同类型、同参数锅炉的要求。三、锅炉用水主要评价指标1、悬浮物表示不溶于水、颗粒较大的一些物质含量，单位：mg/l（毫克/升）2、含盐量和溶解固形物（1）含盐量：表示水中溶解各种盐类物质的总和，单位：（毫克/升）（2）溶解固形物：是指溶解在水中，且在105-110℃下烘干至衡重不挥发物质的总含量，单位：mg/l（毫克/升）一般含盐量大于溶解固形物3、硬度（YD）水中钙、镁离子的总浓度，单位：mmol/l（毫摩尔/升）（1）碳酸盐硬度（暂时硬度）（2）非碳酸盐硬度（永久硬度）（3）负硬度硬度与碱度的关系见表6-9表1-2碱度与碱性离子存在的情况碱度离子含量JD酚=0JD酚＜JD甲JD酚=JD甲JD酚＞JD甲JD甲=0OH－000(JD酚-JD甲)1717JD酚CO32－02JD酚×302JD酚×302JD甲0HCO3－61JD甲(JD甲-JD酚)61000表1-3天然水中硬度和碱度的关系关系YD(1/2Ca2+、1/2Mg2+），mmol/LYD非YD碳YD负YD总＞JD总YD总-JD总JD总0YD总＞JD总0YD总=JD总0YD总＞JD总0YD总JD总-YD总4、碱度（JD）是指水中含有能接受氢离子的物质的量。单位：mmol/l（毫摩尔/升）OH－、CO32－、HCO3－、SO32－、CL－、SiO32－、PO42－等；控制碱度有三项：OH－、CO32－、HCO3－但是，水中不能同时存在三种碱度天然水中只含有：CO32－、HCO3－锅水中只含有：OH－、CO32－5、氯化物（CL－）6、二氧化硅（SiO32－）7、溶解度：盐类物质在不同的温度条件下被溶解的数量，单位用毫克/升(mg/l)表示。锅炉用水分类•1原水（源水）——又叫生水，指未经任何处理的天然水。主要来自江河水、井水或城市自来水等。•2净化水—原水经过沉淀、澄清、过滤、加药等过程处理的水。•3给水——直接进入锅炉，被锅炉蒸发或加热使用的水称为锅炉给水。给水通常由补给水和生产回水两部分混合而成。•4补给水——补充由于排污、管道泄漏等损失造成锅炉系统内部的缺水，称这一部分水就叫做补给水。•5回水——给水通过采暖系统的散热器散热后，水的热能被部分利用，水温降低后通过回水管道进入锅炉内又重新加热的水。•6软化水——原水经过钠离子交换，使总硬度降低，除去了水中的钙镁离子，达到一定标准的水。•7锅水——正在运行的锅炉本体系统内留存或流动着的水。•8排污水——从锅炉的一定部位排掉一部分的锅水，除去锅水中的杂质，称这部分的水叫排污水。•9冷却水——锅炉运行中，用外部水冷却锅炉某些受压部件的水。•10除盐水——将水中阳离子和阴离子部分除去或全部除去的水。•11供水——给水经过锅炉加热后，被送到管网中的水。锅炉水处理的方法•1炉外水处理——给水在进入锅炉之前，经过离子交换水处理设备，除掉水中的钙、镁离子的处理方法。•2炉内水处理——含有杂质的水进入锅炉后，向锅炉投加一定数量的软水剂，使之发生化学反应，生成沉淀物质，通过排污除掉的方法。第一节离子交换水处理方法及特点一、钠离子交换法1、钠离子交换的原理Ca2++2NaR2Na++CaR2Mg2++2NaR2Na++MgR2离子交换剂：在水中具有离子交换功能的物质叫离子交换剂，它分为天然和人工两大类。污染交换剂的物质主要有：油、脂、细菌、有机杂质、悬浮物、泥、渣、砂及铁、锰等重金属离子。锅炉内水处理1、钠离子交换的特点（1）硬度可以降低或消除（2）碱度不变（3）含盐量增加（4）钠离子交换是一种可逆化学反应（5）钠型离子交换过程是分层进行的二、钠离子交换软化加酸法1、加酸处理的目的及原理目的：除去软化水中过剩的碱度原理：通过酸碱中和反应降低软化水中碱度；2NaHCO3+H2SO4==Na2SO4+2CO2+2H2O同时应去除二氧化碳2、加酸量的计算单位：克/米3wJDJDGSOH残原4942三、部分钠离子交换法1、部分钠离子交换水处理的原理•原理：用钠离子交换器除去部分给水硬度，再通过给水带入锅炉的碱度除去剩余的硬度。2、软化水及原水量的控制•应保证混合水的碱度略大于硬度，两者之比应使进入锅炉的碱度减去排污掉的碱度等于进入锅炉的硬度。3、给水硬度的控制•要求给水（混合水）的硬度YD给≤4（mmol/L)四、氢离子交换法1、氢离子交换原理（1）交换过程：用交换剂上的H+原水中的钙、镁离子进行交换。（2）再生过程：失效后的树脂（交换剂）用酸溶液进行再生。2、氢离子交换特点（1）交换后无碳酸盐和氢氧化物，除硬度同时也降低碱度；（2）交换后水呈酸性；（3）可起到部分除盐的作用；（4）由于呈酸性，所以不能直接做为给水。五、H—Na离子交换法交换原理：就是将氢离子交换处理后水中的酸度和经钠离子交换软化后水中的碱度发生中和，消除酸性并剩有一定碱度。适用于处理碳酸盐硬度较高的原水第四节固定床离子交换器的运行及有关计算一、固定床顺流再生离子交换器的工艺流程顺流再生：交换时的水流方向和再生时的再生液流动方向是一致。1、反洗的作用：（1）松动交换剂层；（2）清除悬浮物、交换剂碎粒、气泡。在原水水质很清的情况下每次再生不必都进行反洗，可运行几周后定期反洗。2、再生（还原）的目的：是使失效的离子交换剂恢复交换能力。•再生方法：一般采用动力态法，即再生液不断流入交换器，废液不断排出。•操作要领：应控制好合适的再生液流速3、正洗的目的：清除交换剂中残余的再生剂和再生生物。•操作要求：•a、再生后必须立即进行正洗；•b、清洗水按再生液的流向进行清洗；•c、清洗分两段进行，先慢后快；清洗时间一般为30分钟。4、交换（工作）操作要领：•应控制好流速•交换过程应连续进行•一般每小时化验一次出水残留硬度，接近失效时应每半小时化验一次二、经济核算1、交换剂的工作交换容量交换速度是指交换器在空罐状态下，单位时间、单位面积上通过的水流量，单位：米/时。C=Q/F；其中Q—单位时间水流量，米3/时；F—交换器截面积，米2；2、交换剂的工作交换容量•定义：是指单位体积的交换剂在工作状态下交换剂所能交换的部分单位的电荷的基本单元的物质的量除以交换剂的体积，单位：摩/米。工作交换量按下式计算3、再生一次用盐量•定义：使已失效的一定体积的交换剂重新获得软化水能力一次所需用的食盐量，单位：千克。4、盐耗的计算•定义：钠型阳离子交换器再生时消耗食盐的质量除以交换器所除去的物质（1/2Ca2+、1/2Mg2+）的量。盐耗为：第五节固定床逆流再生工艺•逆流再生：即再生时再生液的流向与运行时的原水流向相反。•逆流再生按再生方式可分为：单层床、双层床、浮动床、混合床。一、逆流再生工艺的原理及特点1、逆流再生工艺的原理•可以提高交换剂的再生程度，保证了出水质量。2、逆流再生工艺特点（1）完全失效的的交换剂，底部是部分失效的减缓剂。（2）再生液由下而上通过交换剂（3）出水水质（4）充分利用交换剂的交换容量，提高其经济性。（5）交换时水的流向和再生时再生液流向箱反。（6）运行关键在于不能使交换剂乱层。31、工艺优点（1）提高了再生剂的利用率，减低了单耗，比顺流再生工艺省盐30%左右。（2）提高了出水质量。（3）制水量大，每周期比顺流再生多10%～20%左右。（4）节约工业用水。（5）排出的废再生液浓度减低，减少并减少对天然水的污染。二、逆流再生交换器的运行1、小反洗2、放水3、顶压4、进再生液5、逆流冲洗6、小反洗7、正洗三、低流度再生法的操作1、小反洗2、进在生液3、逆向冲洗4、小正洗5、正洗6、大反洗（大反洗时，为保证冲洗质量，因而大反洗从开始到结束，最重要的工艺参数是严格控制大反洗流速）第五节锅内水处理一、锅内水处理特点•锅内水处理：是通过向锅内投药的方法，使给水中的结垢物质在锅内转变为泥垢，然后通过排污将泥垢从锅内排出，从而达到减缓或防止结垢。•锅内水处理的特点：1、投资小、成本低、操作方便；2、对水质适用范围较大，处理得当，防垢率可达80%；3、不能完全防止锅炉生结水垢，特别是生成的泥垢在排污不及时时很容易结生二次垢；4、排污率增加，热损失增加。二、搞好锅内水的处理的关键•1、对症下药——根据水质选择药剂•2、量水投药——上多少水投多少药•3、科学排污——根据化验结果，科学排污•4、严格监督——即通过监督锅水品质，指导加药和排污三、锅内水处理适应范围•1、无过热器的锅炉；•2、能保证在运行中可靠除地排除锅内所形成的泥垢；•3、通过加药而形成的水渣，不会影响锅炉安全运行；•4、对蒸汽品质要求不高。四、常用水处理药剂的种类•根据处理的目的不同，可以分