工業(yè)鍋爐水處理知識

工業(yè)鍋爐水處理知識,2010年4月14日于赤峰,工業(yè)鍋爐水處理的目的,鍋爐，是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所承裝的液體加熱到一定參數(shù)，并對外輸出熱能的設備，其范圍規(guī)定為容積大于等于30L的承壓蒸汽鍋爐；出口水壓大于或者等于0.1MPa(表壓），且額定功率大于或者等于0.1MW的承壓熱水鍋爐；有機熱載體鍋爐。鍋爐的工作介質主要是水和有機熱載體水質不良對鍋爐的危害,結垢,水質不良，是指水中含有較多的有害的雜質。這種水如果不經任何處理，一旦進入鍋內，將會帶來以下的危害：結垢水在鍋內受熱后沸騰蒸發(fā)的結果，為水中的雜質提供了化學反應和不斷濃縮的條件。當這些雜質在鍋水中達到飽和時，便有固體物質析出。所析出的固體物質，如果懸浮在鍋水中，稱為水渣；如果沉積在受熱面上，稱為水垢。,結垢的危害,1.浪費燃料若結有1mm厚的水垢，浪費燃料約10%。2.受熱面損壞結有水垢的鍋爐，傳熱性能變差，燃料燃燒的熱量不能迅速的傳遞給爐水，致使受熱面金屬的溫度超過正常工作條件的溫度，此時受熱面過熱。發(fā)生受熱面變形、爆破、爆炸。,3.鍋爐出力降低結垢后，由于傳熱變差，要達到鍋爐的額定蒸發(fā)量或額定供熱量，就需要多消耗燃料。但隨著結垢厚度增加，以及爐膛容積和爐排面積是一定的（燃料的供熱量是一定的），燃料的消耗受到限制，因此，鍋爐的出力就會降低。,腐蝕,1.金屬構件破損省煤器、水冷壁、對流管束及鍋筒等構件都會因水質不良而引起腐蝕。使這些金屬構件變薄、凹陷，甚至穿孔?？稍斐山饘購姸冉档??？s短鍋爐使用年限。尤其是熱水鍋爐，由于循環(huán)水量大，溶解氧含量大，發(fā)生氧腐蝕的幾率大。故熱水鍋爐腐蝕問題更為嚴重。,2.增加鍋水中的結垢成分金屬腐蝕產物（主要是鐵化物），被鍋水攜帶到鍋爐受熱面上后，易于其他雜質結成水垢。當水垢中含有鐵時，傳熱效果更差。如:含有8%的鐵并混有二氧化硅形成的1mm水垢，所造成的熱損失，相當于4mm其他成分的水垢。,3.產生垢下腐蝕含有高價鐵的水垢，容易引起與水垢接觸的金屬鐵的腐蝕。鐵的腐蝕產物又容易重新結成水垢。這是一種惡性循環(huán)，它會迅速導致鍋爐構件的損壞。如熱水鍋爐停爐期間保養(yǎng)不當，即可引起上述循環(huán)腐蝕。,汽水共騰,蒸汽鍋爐鍋筒內的水滴被蒸汽大量帶走的現(xiàn)象，稱為汽水共騰。產生的原因1.運行操作不當或鍋爐結構問題例如，蒸汽閥門開啟過快；鍋爐水位過高；用汽量突然增加，鍋爐壓力驟然降低；鍋爐超負荷運行，蒸發(fā)率過大等。,2.鍋水中的雜質造成。當鍋水中含有較多的氯化鈉、磷酸鈉、油質和硅化物時，或者鍋水中的有機物與堿作用發(fā)生皂化時，在鍋水沸騰蒸發(fā)過程中，液面就會產生泡沫，泡沫薄膜破裂后分離出很多的水滴。這些含鹽量很高的水滴不斷被蒸汽帶走，而發(fā)生汽水共騰現(xiàn)象。,汽水共騰的危害,1.蒸汽受到嚴重污染；2.過熱器管和蒸汽流通管道產生積鹽，嚴重時將管道堵塞；3.使過熱蒸汽的過熱溫度下降；4.水位表內充有汽泡，造成液面分辨不清；5.產生水錘作用，易造成蒸汽系統(tǒng)連接處損壞；6.容易引起蒸汽閥門、回水彎頭部位和過熱器內的腐蝕。,工業(yè)鍋爐水處理工作任務,工業(yè)鍋爐水處理工作，就是采取有效措施，保證鍋爐的汽、水品質，防止鍋爐結垢、腐蝕及汽水共騰等不良現(xiàn)象發(fā)生。具體的工作任務如下：1.汽水監(jiān)督鍋爐運行時，根據(jù)國家規(guī)定的標準，對鍋爐的給水、鍋水以及蒸汽等進行化學分析，檢查汽水品質是否符合要求。,2.鍋爐用水處理,鍋爐用水處理包括鍋外化學處理、鍋內加藥處理和回水處理。（1）鍋外化學處理是保證補給鍋爐合格軟化水或軟化、除堿水。（2）鍋內加藥處理是根據(jù)鍋水的水質情況，向鍋內定量投加防垢劑或其他藥劑，以保證鍋水的各項指標符合相應的標準。,（3）回水處理對受到污染的回水，根據(jù)污染的雜質和污染的程度采取相應的處理措施。如除油、過濾以及離子交換軟化等。3.鍋爐防腐包括運行鍋爐的防腐和停用鍋爐的防腐。（1）運行鍋爐的防腐對于設有除氧裝置的鍋爐，主要是監(jiān)督除氧裝置的除氧效果；無除氧裝置的鍋爐，視鍋爐的腐蝕情況，向給水或鍋水中投加防腐蝕藥劑。使水質指標符合標準要求。主要的腐蝕類型有：氧腐蝕；酸腐蝕；堿腐蝕；鐵垢腐蝕；苛性脆化。,(2)停用鍋爐的保護鍋爐在停運期間，如果沒有采取適當?shù)谋Ｗo措施，進入鍋內的氧氣會引起潮濕的金屬表面產生嚴重的氧腐蝕，所以，應根據(jù)停爐時間的長短采取相應的保護措施。常用的方法有：濕法保護；干法保護；氣相緩蝕劑保護等。4.化學清洗煮爐、除垢。,鍋爐用水的水質及水質標準,天然水的種類及特點1.雨水雨水中的礦物質（硬度）和含鹽量都很低。由于收集積存困難，故不能作為鍋爐供水的水源。2.地表水主要包括：江水、河水、湖水、水庫水等。雜質含量隨季節(jié)、地區(qū)的不同而有所變化。經處理后，可作為鍋爐給水。3.地下水主要包括：井水、泉水、自流水。水中的含鹽量和硬度相對較大，經處理后可作為鍋爐給水。,天然水的分類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之間；（3）較高硬度水：硬度在3.56.0mmol/L之間；（4）高硬度水：硬度在6.09.0mmol/L之間；（5）極高硬度水：硬度在9.0mmol/l以上。,2.按含鹽量分：（1）低含鹽量水：含鹽量在200mg/L以下；（2）中等含鹽量水：含鹽量在200-500mg/L之間；（3）較高含鹽量水：含鹽量在500-1000mg/L之間；（4）高含鹽量水：含鹽量在1000mg/L以上。,3.按硬度與堿度的關系分：（1）非堿性水：水中硬度大于堿度得水；（2）堿性水：堿度大于硬度的水；（3）碳酸鹽水：水中暫時硬度大于永久硬度。（4）非碳酸鹽硬度：水中暫硬小于永硬。,天然水中的雜質,天然水按其含有的雜質顆粒大小的不同，可分為三類：懸浮物質、膠體物質、溶解物質。1.懸浮物質顆粒直徑在10-4mm以上的雜質。2.膠體物質顆粒直徑在10-4-10-6mm之間的雜質。3.溶解物質主要指氣體和礦物質的鹽類，均以分子或離子狀態(tài)存在于水中，粒徑在10-5mm以下。,鍋爐用水分類,見GB/T1576-2008工業(yè)鍋爐水質一、工業(yè)鍋爐用水評價指標1.懸浮固形物是表征水中顆粒較大一類雜質的指標，單位為mg/L?，F(xiàn)標準用濁度表示，單位為FTU(福爾馬肼散射法單位）。2.含鹽量是表示水中溶解鹽類的總和，單位為mg/L。3.溶解固形物是水經過過濾后，仍溶于水中的各種無機鹽類、有機物等。單位為mg/L。4.電導率是表示水中導電能力大小的指標。間接反映了水中含鹽量的多少。單位為s/cm.,5.硬度是表示水中鈣、鎂離子的總含量，單位為mmol/L。碳酸鹽硬度（暫時硬度）、非碳酸鹽硬度。（1）碳酸鹽硬度指水中鈣、鎂的重碳酸鈣Ca(HCO3)2和重碳酸鎂Mg(HCO3)2含量。由于重碳酸鹽受熱分解，鈣、鎂離子以沉淀的形式從水中析出，故又稱為暫時硬度。Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2,(2)非碳酸鹽硬度,水中鈣、鎂離子的硫酸鹽、氯化物及硅酸鹽的含量。由于這些鹽類加熱后不能析出沉淀，性質穩(wěn)定，故又稱永久硬度。（3）負硬度指水中重碳酸鈉的含量。6.堿度指水中能接受氫離子的物質的量。單位為mmol/L.如溶液中的OH-、CO32-、PO43-、HCO3-及其弱酸鹽類。天然水中堿度主要以碳酸氫根為主，鍋水中堿度主要以OH-和CO32-的形式存在。,7.PH值,表示水的酸、堿性的指標。指溶液中氫離子濃度的負對數(shù)。是直接影響鍋爐結垢和腐蝕的指標。8.氯離子（CI-）指水中氯離子的含量。間接地表示鍋水中含鹽量的變化。單位為mg/L.9.溶解氧（O2）溶解在水中的氧氣的含量。單位為mg/L。主要防止管道及鍋爐本體發(fā)生腐蝕。,8.相對堿度,為防止鍋爐發(fā)生苛性脆化而制定的指標（防止有縫隙的部位存在應力時，會產生苛性脆化）。主要在脹接鍋爐上易發(fā)生。相對堿度表示鍋水中游離NaOH含量與溶解固形物的比值。單位為mg/L.,鍋爐水質標準,見GB/T1576-2008工業(yè)鍋爐水質,水質指標間的關系,硬度與堿度的關系天然水中的硬度是表示水中Ca2+、Mg2+等金屬離子的含量；堿度是表示水中OH-、CO32-、HCO3-等陰離子的含量。上述成分都是以離子狀態(tài)單獨存在的，出于技術需要，有時將它們組成假想的化合物。組合原則，根據(jù)水在蒸發(fā)濃縮時，陰、陽離子優(yōu)先組合成溶解度小的化合物，依次組合溶解度較大的化合物。,天然水中陰、陽離子組合關系,天然水中陽離子組合假想化合物的順序是：Ca2+優(yōu)先組合，Mg2+次之，Na+最后組合。陰離子的組合順序是HCO3-優(yōu)先組合，SO2-次之，CL-最后組合。陰陽離子組成假想化合物的順序為：（1）Ca2+和HCO3-先組合成Ca（HCO3）2,之后，多余的HCO3-才能與Mg2+組合成Mg(HCO3)2。此類化合物屬于碳酸鹽硬度。（2）如果Ca2+或Mg2+與HCO3-組合成化合物后，還有剩余時，則Ca2+首先與SO42-組合成CaSO4，其次Mg2+和SO42-組合成MgSO4。當Ca2+和Mg2+還有剩余時才組合成CaCl2和MgCl2。此類鹽類屬于非碳酸鹽硬度。,如果Ca2+和Mg2+與HCO3-組成化合物之后，HCO3-還有剩余時，則于Na+組合成NaHCO3，即為負硬度。此種水稱為負硬水。（3）最后Na+與SO42-或CL-組合成溶解度很大的中性鹽。,天然水中硬度與堿度的關系,酚酞堿度與甲基橙堿度的關系,酚酞堿度，是用酚酞作指示劑來測定水中的堿度。通過滴定到終點（PH=8.28.4)時所消耗強酸的量來計算。水中的堿，性物質反應程度是：OH-全部反應生成H2O，CO32-反應生成HCO3-，而HCO-則不能參與反應。甲基橙堿度，是以甲基橙作指示劑，滴定終點的PH值為3.14.4。此時，水中所有的堿性物質都發(fā)生了中和反應。故甲基橙堿度又稱總堿度。,天然水中的堿度成分主要是HCO-，所以，幾乎沒有酚酞堿度；鍋水的堿度成分主要是CO32-、OH-，所以，鍋水都應有酚酞堿度。,氯化物與溶解固形物的關系,在高溫下，氯化物不易分解、揮發(fā)、沉淀，能較穩(wěn)定的存在于鍋水中，所以氯化物在鍋內的濃縮情況與相同條件下鍋水溶解固形物存在著一定的比例關系。在原水水質穩(wěn)定，鍋水堿度合格時，通過分析測得的溶解固形物和氯離子含量，求出它們的比值：K=RG/CL-K每1mg/L的CL-相當于溶解固形物的含量。RG-溶解固形物的含量，mg/L.CL氯離子含量，mg/L,PH值與堿度的關系,PH值是表征溶液酸堿性的指標，它直接反映水中H+或OH-的含量。堿度則除包括水中OH-含量外，還包括CO32-和HCO-等堿性物質的含量。PH值與堿度的區(qū)別是，在相同堿度的情況下，由于堿度成分不同，溶液中OH-含量也不同，故PH值也不同。即堿度相同，PH值不一定相同。,水垢的生成及危害,水中攜帶的雜質進入鍋爐后，隨著水溫不斷升高或蒸發(fā)濃縮在鍋內受熱面水側金屬上生成的固體附著物稱為水垢。水垢的生成原因：1.受熱分解；2.水中部分鹽類物質濃縮，濃度超過其溶解度，從水中以固體形式析出；3.溶解度下降隨著溫度升高，水中某些鹽類溶解度下降。如CaSO4等；4.相互反應；5.水渣轉化。,水垢的種類,碳酸鹽水垢CaCO3含量大于50%的水垢；硫酸鹽水垢CaSO4含量大于50%的水垢；硅酸鹽水垢SiO2含量大于20%的水垢；混合水垢一是以鈣鎂的碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽及氧化鐵等組成的混合物；二是以各種水垢以夾層的形式組成為一體。,水垢的清除方法,酸洗除垢、堿煮除垢、人工除垢、機械除垢。除垢的條件：1.受熱面被水垢覆蓋80%以上，水垢平均厚度達到1mm以上；2.受熱面有嚴重的銹蝕。,鍋爐給水的軟化,水的軟化，顧名思義就是降低或消除水中的硬度的過程。鈉離子軟化交換法鈉型離子交換樹脂與水中的鈣、鎂離子進行交換時，樹脂上的鈉離子進入水中而鈣、鎂離子留在樹脂上的過程，且該過程是可逆的。,鈉離子交換的特點1.硬度降低或消除；2.堿度保持不變；3.軟化水中含鹽量略有增加,鍋爐給水的軟化過程,反洗當出水硬度超標后，停止軟化，對樹脂層用與運行方向相反的一定壓力得水進行強烈的清洗過程。再生用再生劑（常用NaCL）與失效的樹脂進行交換，使樹脂恢復鈉離子交換能力的過程。應采用動態(tài)再生，而不用靜態(tài)再生。正洗用于運行方向相同的水沖洗再生后的樹脂層，清洗樹脂層中殘留的再生劑和再生產物。交換運行正洗結束后，鈉離子交換器又投入新的周期的運行。,影響離子交換過程的條件,1.樹脂層高度一般選在1-2m之間；2.交換流速（1）原水水質（2）樹脂的類型（3）設備類型；3.樹脂的工作交換容量（1）再生方式（2）再生劑用量（3）交換器的水力特征。,全自動鍋外水處理設備,由控制器、交換柱和鹽水罐組成。時間型全自動軟水器用設定好的制水時間控制全部工作程序的軟水器。流量型全自動軟水器用事先設定好的出水流量控制全部工作程序的軟水器。,鍋爐給水的脫堿,為保證鍋水中的堿度和溶解固形物同時達到國家水質標準的要求，而對鍋爐給水采取的降低堿度的方法。部分鈉離子交換法、氫鈉離子交換法、陰陽離子交換法、電滲析法,鍋爐給水的除鹽處理,除掉水中溶解的鹽類物質的工藝?；瘜W除鹽離子交換法；電力除鹽電滲析法；壓力除鹽反滲透法；熱力除鹽蒸餾法。,鍋內水處理,鍋內水處理是通過向鍋爐內投入一定數(shù)量的軟水劑，使鍋爐給水中的結垢物質轉變?yōu)槟喙?，然后，通過排污將泥垢從鍋內排出，從而達到減緩或防止水垢結生的目的。特點：1.投資小、成本低、操作方便；2.與鍋外化學水處理結合起來，可進一步消除其殘余硬度；3.不能完全防止鍋爐結生水垢。,鍋內水處理,4.對環(huán)境污染較??；5.不適用高硬度水質。鍋內加藥適用范圍1.鍋爐沒有水冷壁管；2.能可靠地排除鍋內所形成得水渣；3.通過加藥而形成的泥垢，不會影響鍋爐安全運行；4.使用單位對蒸汽品質要求不高。,鍋內水處理,常用藥劑:氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸三鈉、六偏磷酸鈉、栲膠、腐植酸鈉、有機聚磷酸鹽、有機聚羧酸鹽。常用配方：純堿法、純堿栲膠法、純堿腐植酸鈉法、三鈉一膠法、四鈉法、有機水質穩(wěn)定劑。,鍋爐給水除氧,為防止鍋爐發(fā)生腐蝕，而除去或減少水中溶解氧的過程，稱為鍋爐給水除氧。除氧的方法：化學除氧、真空除氧、熱力除氧?；瘜W除氧：1.亞硫酸鈉及聯(lián)氨除氧；2.鋼屑除氧。真空除氧：將水處于真空環(huán)境中，而將溶解氧從水中除去的過程。熱力除氧：在一定壓力下，隨著水溫升高，氣體的溶解度相應降低。而將水加熱到沸點，使水中的氣體溶解度為零，從而達到除氧的目的。,相關規(guī)范、標準介紹,特種設備監(jiān)察條例第二十七條：鍋爐使用單位應當按照安全技術規(guī)范的要求進行鍋爐水（介）質處理，并接受特種設備檢驗檢測機構實施的水（介）質處理定期檢驗。從事鍋爐清洗的單位，應當按照安全技術規(guī)范的要求進行鍋爐清洗，并接受特種設備檢驗檢測機構實施的鍋爐清洗過程監(jiān)督檢驗。2003年3月11日公布，2009年1月24日修訂，2009年5月1日起施行。,相關規(guī)范、標準介紹,鍋爐水處理監(jiān)督管理規(guī)則(TSGG