锅炉水质处理

第七章锅炉水质处理主讲：第一节锅炉用水基本知识一、天然水的种类及特点1、雨水：硬度、含盐量低，溶解有大气中的气体、粉尘、细菌等，收集困难，供应不稳定、不能作为锅炉用水2、地表水：硬度、含盐量较低，带有大量的悬浮物、有机质，经过处理后可以作为锅炉用水。（海水除外）3、地下水：硬度、含盐量较高，悬浮物浓度小，经过处理后可以作为锅炉用水。二、天然水的分类1、该硬度分低硬度水：YD=(~1.0)mmol/L一般硬度水:YD=(1.0~3.5)mmol/L较高硬度水:YD=(3.5~6.0)mmol/L高硬度水:YD=(6.0~9.0)mmol/L极高硬度水:YD=(9.0~)mmol/L2、按含盐量分低含盐量水（~200）mg/L中含盐量水(200~500)mg/L较高含盐量水(500~1000)mg/L高含盐量水(1000~)mg/L三、天然水中的杂质及其对锅炉的危害水体中的杂质按颗粒大小分三类：悬浮物胶体物质溶解物质1、悬浮物：颗粒直径＞10-4mm,构成浊度和色度，不稳定，会污染离子交换树脂，进入锅炉后在锅炉内生成水垢。2、胶体物质：颗粒直径在10-4mm~10-6mm之间，能稳定存在，进入锅炉后生成水垢，产生大量泡沫，影响蒸汽品质。3、溶解物质：颗粒直径在10-6mm以下，主要是溶解盐类和溶解气体（氧气、二氧化碳）。四、锅炉用水分类原水：未经任何处理的水；补给水：原水经过处理后，用来补充锅炉排污和汽水损耗的水；给水：直接进入锅炉的水，通常由补给水、回水和疏水等组成；锅水：锅炉运行时，存在于锅炉中并吸收热量产生蒸汽或热水的水；生产回水：锅炉产生的蒸汽、热水做功后或热交换后返回到给水中的水；软化水：除掉全部或大部分钙、镁离子后的水除盐水：通过有效工艺处理，去除全部或大部分水中的悬浮物和有机阴、阳离子等杂质后，所得成品水的统称。冷却水：用于冷却目的的水第二节锅炉用水评价指标1.悬浮物浓度：单位体积水体中悬浮物重量2.含盐量：单位体积水体中溶解盐类重量3.溶解固形物：单位体积水体中盐类、有机物等溶解性固体的含量。4.电导率：表示水中导电能力大小的指标，间接反映水体含盐量。5.硬度：水体中钙、镁离子总含量。5.1碳酸盐硬度：暂时硬度5.2非碳酸盐硬度：永久硬度5.3负硬度：碱度大于硬度的水6.碱度：接受氢离子的一类物质的总和。7.pH值：酸碱性和强度8.氯离子浓度：9.溶解氧：水中溶解的氧气含量10.相对碱度：反映单位溶解固形物下的苛性碱含量。第三节工业锅炉水质标准蒸汽锅炉水质标准（GB/T1576-2008）适用范围：额定出口蒸汽压力小于3.8MPa，以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，也适用于以水为介质的固定式承压热水锅炉和常压热水锅炉。水处理方式：锅内加药处理、锅外水处理锅内加药水处理：为了防止或减缓锅炉结垢、腐蚀，有针对性地向锅内投加一定数量药剂的水处理方法。锅外水处理：原水在进入锅炉前，将其中对锅炉运行有害的杂质经过必要的工艺进行处理的方法。第四节水质指标间的关系一、硬度和碱度的关系二、氯化物和溶解固形物的关系三、碱度和pH值的关系第五节水垢的形成、危害及清除一、水垢的定义：给水中的杂质进入锅炉后，随着水温不断升高或蒸发浓缩，在锅内受热面水侧金属表面上生成的固体附着物。二、水垢的形成受热分解，形成水垢；某些盐类超过其溶解度，沉淀后形成水垢；温度下降，某些盐类溶解度下降，析出形成水垢；化学反应生成水垢；水渣过多，不及时排出，形成二次水垢；三、水渣的定义：析出后悬浮在锅炉水体中的固体物质四、水垢的分类1.碳酸盐水垢定义：以钙镁的碳酸盐为主要成分的水垢，包含氢氧化镁，其中碳酸钙占50%以上。特点：白色。遇酸生成气泡，酸洗时最容易除去。2.硫酸盐水垢定义：以硫酸盐为主要成分的水垢，占50%以上。特点：黄色或白色，难溶于盐酸，酸洗时较难除去。3.硅酸盐水垢以硅酸盐为主要成分，占20%以上特点：灰白色，不溶于盐酸，需要碱煮转型后才能酸洗掉。4.混合水垢以上几种水垢类型都占有一定比重。五、水垢的危害1.水垢导热性差，导致浪费燃料，降低锅炉热效率；2.局部金属过热，影响锅炉安全运行3.导致垢下金属腐蚀4、降低锅炉出力5.降低锅炉使用寿命六、水垢的清除人工除垢机械除垢化学除垢：酸洗法、碱洗法第六节锅外水处理锅外化学水处理锅内加药水处理锅炉水处理预处理软化纯碱磷酸钠聚磷酸盐脱盐水箱水源硬度水处理药剂水的预处理：天然水中含有较多的悬浮物和胶体物质，有的含较高的硬度及铁、锰等离子，应先除去后方可进入离子交换器或锅炉。其工艺流程为：混凝—沉淀（软化）—澄清—过滤，可单独采用某一种工艺。经过预处理后的水中仍存在Ca2+、Mg2+等离子态杂质，锅外化学水处理就是将水在进锅炉前通过与交换剂的离子交换反应，除去水中离子态杂质，低压锅炉采用钠离子交换除去水中的硬度物质。一、离子交换树脂离子交换树脂全名称由分类名称、骨架（或基团）名称和基本名称排列而成。凝胶型离子交换树脂的型号×第四位数字代表交联度（％）连接符号第三位数字代表顺序代号第二位数字代表骨架代号第一位数字代表活性基团代号例如001×7树脂全称为：凝胶型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。其交联度为7％。例如：HL-120为凝胶型强酸苯乙烯系阳离子交换树脂交换速度快、机械强度好、交换容量高、应用范围广。HL-120主要理化性能指标：外观金黄色至棕褐色球状颗粒骨架苯乙烯–二乙烯苯交联共聚物出厂形式钠型全交换容量，mmol/g，≥4.5体积交换容量，mmol/ml，≥2.0湿视密度，g/ml0.77-0.85湿真密度，g/ml1.25-1.29含水量，%45–50粒度范围，（0.315-1.25）mm，%，≥95转型膨胀率，（H+--Na+）,%,≤8–10均一系数,≤1.6磨后圆球率，%，≥95建议操作条件：1．PH范围：1–142．最高使用温度：氢型≤100℃，钠型≤120℃3．最小树脂层高度：800mm以上4．再生液浓度：NaCL（8–10%）;HCL:4–5%;5．再生液用量：NaCL（8–10%）体积：树脂体积=1.5-2：1HCL（4–5%）体积：树脂体积=2-3：16．再生液流速：5–8m/h7．再生接触时间：45–60min8．正洗流速：10-20m/h9．正洗时间：约30min10．运行流速：8-15m/h二、离子交换器的类型及基本操作（一）类型如下：1、固定床：顺流再生固定床（顺流再生，顺流交换）、逆流再生固定床（逆流再生，顺流交换）、浮动床（顺流再生，逆流交换）2、连续床：移动床、流动床（二）基本操作：1、顺流再生离子交换器：反洗→再生→置换→清洗→交换再生剂食盐浓度为6%~10%2、逆流再生离子交换器：小反洗→上部排水→进再生液→置换→小正洗→正洗→交换10~20周期大反洗一次再生剂食盐浓度为4%~6%浮动床：落床→再生→置换→正洗（向下清洗）→成床→顺洗（向上清洗）→交换再生剂食盐浓度为4%~8%三、全自动离子交换器全自动离子交换器绝大多数采用顺流再生工艺，一般由控制器、交换柱、盐水罐组成，主要分时间型和流量型两种，进口设备以AUTOTROL（阿图祖）和FLECK（富莱克）最典型。下面以时间型为例介绍全自动离子交换器的操作方法。1、再生时间的设定：通常出厂时已将再生时间设定在凌晨2点30分，即当时间箭头转到2.5AM处时就开始自动再生。停电后必须重新校正定时器钮的时间。阿图祖控制器的时间校正方法为：把定时器钮拉出并转动，将时间箭头指向欲定时刻后松手，使定时器钮的齿轮啮合。富莱克控制器则是压下时间控制钮，转动时间盘使时间箭头对准欲定时刻，然后松开按钮，恢复与时间盘的啮合。如上午10点校正时间，将时间箭头指向10AM处，再生则在凌晨2点30分进行。若想改变再生时间在凌晨4点30分进行，只需将时间箭头前移2小时，指向8AM处即可。2、再生日期的设定：应根据交换器内树脂的填装量、工作交换容量、原水的硬度、软水的每日用量等因素而定。其估算公式为：再生后可运行天数=VREK/(YDQdT)阿图祖控制器再生日期设定时，先将日期轮上的期限销全部拉出，转动日期轮使日期箭头指向当日，再在需要再生的日期上按下期限销。富莱克控制器则是将日期轮上数码对应的不锈钢片向外拨出为再生日期。3、手动再生：阿图祖控制器的手动再生操作程序为：将红色箭头槽的指针钮向下按住逆时针转动到反洗约14分钟，进盐和慢洗约52分钟，重充盐水和清洗约10分钟后开始制水，若将红色箭头槽的指针钮向下按住逆时针转动到“启动”（START）位置，几分钟后会自动再生一次，不会影响原设定再生时间。富莱克控制器手动再生时，只要顺时针转动手动再生旋钮，听见“卡嗒”声，即可自动开始再生程序。全自动离子交换器所用控制器不同，其设定操作方法也不同，使用前应查看该软水器的说明书。还需注意以下几个问题：1、软水器出水控制阀前应设出口验水阀，以便化验监控2、软水器应装置专用电源开关3、盐水罐溶盐的水，第一次使用需人工加入4、盐水罐的盐水必须保持固体颗粒的盐存在，再生盐最好选用颗粒状工业粗盐5、盐水罐不应采用不锈钢材质流动床是一种新型离子交换设备，充分利用流体力学原理，树脂循环流动，交换、再生、清洗同时进行，可24小时不停机，出水稳定，能耗低等。交换原理：采用交换树脂将原水中钙、镁离子交换至树脂体内，再用盐液将树脂体内钙、镁离子交换出树脂体内，使之再进行交换阿图祖软水器操作自动控制工作过程全自动软水器的再生可根据时间或流量来启动，软水器的工作过程，一般由下列几个步骤循环组成：自动软化器运行程序：自动控制工作过程全自动软水器的再生可根据时间或流量来启动，软水器的工作过程，一般由下列几个步骤循环组成：A.运行（工作）原水在一定的压力（0.2-0.6Mpa）、流量下，通过控制器阀腔，进入装有离子交换树脂的容器（树脂罐），树脂中所含的Na+与水中的阳离子（Ca2+，Mg2+，Fe2+……等）进行交换，使容器出水的Ca2+，Mg2+离子含量达到既定的要求，实现了硬水的软化。B.反洗树脂失效后，在进行再生之前，先用水自下而上的进行反洗。反洗的目的有两个，一是通过反洗，使运行中压紧的树脂层松动，有利于树脂颗粒与再生液充分接触；一是使树脂表面积累的悬浮物及碎树脂随反洗水排出，从而使交换器的水流阻力不会越来越大。C.再生吸盐再生用盐液在一定浓度、流量下，流经失效的树脂层，使其恢复原有的交换能力。D.置换（慢速清洗）在再生液进完后，交换器内尚有未参与再生交换的盐液，采用小于或等于再生液流速的清水进行清洗（慢速清洗），以充分利用盐液的再生作用并减轻正洗的负荷。E.正洗（快速清洗）目的是清除树脂层中残留的再生废液，通常以正常流速清洗至出水合格为止。F.再生剂箱注水向再生剂箱中注入溶液再生一次所需盐量的水。热力除氧给水的除氧是防止锅炉腐蚀的主要方法，在容器中，溶解于水中的气体量主要由两个方面决定：一方面与水面上该气体的分压力成正比例（即压力越高，该气体在水中的溶解度就越大，反之则越小），另外一方面与水的温度有关（即水的温度越高，那么该气体在水中的溶解度就越小，当温度为相应工作压力下的饱和温度时，气体在水中的溶解度为零）采用热力除氧的方法，即用蒸汽来加热给水，提高水的温度，且使水面上蒸汽的分压力逐步增大，而溶解气体的分压力则渐渐降低，溶解于水中的气体就不断逸出，当水被加热至相应压力下的饱和温度时，水面上全部是水蒸汽，溶解气体的分压力为零，水不再具有溶解气体的能力，亦即溶解于水中的气体，包括氧气均可被除去。除氧的效果决定于给水加热温度、溶解气体的排除速度；采用旋膜管、水篦子加填料的方式，水通过旋膜管，形成的水膜群下落，与上升的蒸汽流相遇。形成水的膜群大大地增加了水和蒸汽的热交换面积，强化了