工业锅炉水处理技术
- 工业锅炉是一种热交换设备，其工作原理是将燃料燃烧时释放的热量传递给水，从而产生蒸汽。因此，水的质量如何关系到锅炉的安全运行，锅炉水处理是关系到全局的大事。工业锅炉水处理的目的是消除锅炉水的各种问题，确保锅炉安全运行。
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水，是产生蒸汽的原料，其特殊性使其具有多种用途，在产生蒸汽的过程中因水质的影响会产生诸多问题，因水具有溶解、携带固体、液体或气体的能力，这些物质会影响用水的纯度，并影响管线和设备的安全运行，只有对其进行适宜的处理才能满足使用的条件。锅炉系统水处理不同阶段的处理效果都会影响整个系统的正常运作。对于国内炼化企业普遍使用的 4.0MPa 中压锅炉和余热汽包，及 10.0MPa 的高压锅炉和余热汽包，一级和二级除盐水指标已能控制在 GB/T 12145 的技术水平。但好的预处理并不能确保锅炉系统安全、平稳和高效运行，后续阶段产生的问题，如：给水加氨操作的危险性；锅水磷酸盐指标的不稳定控制，炉管腐蚀，排污率偏高，工业锅炉的排污率每增大 1%，燃料的消耗量就增加 0.3%；
而锅炉结垢也是锅炉爆管的主要原因：蒸汽钠、硅含量超标对用汽设备的不良影响；凝结水铁、铜材质设备的腐蚀泄漏等问题仍然存在，且困扰着企业的连续生产和在设备选型方面的判断。
在国家强调“能源开发与节能并举，把节能放在首位”的今天，企业实行“节能减排”已是大势所趋。因此，锅炉水系统不仅要彻底解决传统处理技术的不足，还要实现锅炉水系统安全高效、减排节能的新目标。传统处理技术正面临一场前所未有的新挑战，当前我国工业锅炉能源资源浪费情况十分严重，节能潜力很大。因此，采用新型处理技术，使锅炉设备在最优状态下工作，对于促进“节能减排”具有十分重要的意义。
是指对锅炉系统用一级或二级除盐水、锅炉水和蒸汽凝结水的物理或化学处理技术。即通过除盐水pH调节控制给水系统的酸均匀腐蚀，除氧器和除氧剂控制锅炉热力系统的氧腐蚀，炉内化学处理控制炉内的结垢、腐蚀、沉积和夹带，凝结水腐蚀控制，防止蒸汽凝结水系统的酸和氧腐蚀。
在工业生产中，锅炉的应用极为广泛，而水是锅炉运行的动力源泉,由于水处理工作的不到位,使锅炉水质达不到国标要求，锅炉出现严重结垢而导致事故发生，让人追悔莫及。
工业锅炉水处理的主要工作是去除水中的一些有害杂质，避免在锅炉工作过程中形成水垢。锅炉在运行过程中生成的水垢不仅导热性很差,而且对金属具有较强的腐蚀性 ,因此水垢对锅炉运行有着极为不好的影响。另外水质不良时容易导致以下不良现象出现：
产生水垢，对锅炉危害极大。
水质不良主要会引起三种腐蚀：氧腐蚀、苛性脆化、垢下腐蚀(铁腐蚀)。
由于铁离子被氧化后除了形成低价铁化合物还会形成含高价铁的化学物质到水垢中, 因此这种水垢在形成后还会进一步加速垢层下的铁腐蚀,危害极大。
当水中的溶解汽水固形物含量过高时就会出现共腾现象。会造成蒸汽严重污染以致无法使用，同时会影响水位计工作无法准确显示锅炉水位,这样锅炉的水位自控系统将无法起作用，危害无法想象。
综上所述，水处理工作的良好完成是锅炉的安全运行的保障，是十分重要的。
在锅炉水处理过程中，锅炉设备和管线易发生的主要问题是:腐蚀、结垢/沉积物、锅水夹带问题。为了保持这些主要问题在控制状态下，实施综合的处理方案是必要的。
锅炉给水中的杂质可以分为三种类型:溶解固体;溶解气体;悬浮物质。对于中压锅炉，给水预处理可以将盐类物质处理在很低的水平，电导率一般都会小于5μs/cm2(高压锅炉小于0.2)，硬度为0，因此结垢问题不会在给水管线和设备上发生，但进入锅炉后，由于锅炉的蒸发浓缩，会产生硅及腐蚀产物的沉积问题。然而，由于给水中的溶解气体(O2和CO2)和回水中的腐蚀产物(Fe或Cu)，会导致给水系统的腐蚀问题，进而影响锅炉设备的腐蚀控制，
许多腐蚀问题发生在锅炉的热交换区域-蒸发器、水冷壁、隔板、排污阀和过热器。其它常见问题的区域包括:除氧器、给水预热器和省煤器。控制给水系统腐蚀的关键是:稳定调节给水pH值，清除给水中的溶解O2。
为了防止给水系统的腐蚀，国标要求给水的pH值应控制8.8-9.2范围内。
但常规氨水调节有其负面效应:
1.相同温度下，CO2的分配系统比NH3的大得多，即汽相中CO2的浓度较高，所以蒸汽冷凝时，水相中的NH3/CO2比值比气相中的大;而当蒸发时，气相中的NH3/CO2比值比水相中的小。因此，给水进行氨调整时，热力系统中有些部位可能出现氨量过剩，有些部位可能出现氨量不足，从而影响氨的处理效果。导致不同部位产生pH差异。
2.给水pH值超过9.2，也就意味着水、汽系统中氨的量较多，在氨的富集区，容易引起铜合金材料的腐蚀，因为这时NH3将与Cu形成可溶性的铜氨络离子Cu(NH3)42+，即发生铜合金的氨腐蚀。
3.氨水有很难闻的气味，使用不方便，操作环境比较恶劣，会对操作人员的健康造成危害。操作存在安全隐患。
给水中的溶解氧是锅炉及辅助设备腐蚀的主要原因。
如果腐蚀产物夹带进入锅炉，将会沉积在锅炉表面，将会导致换热效率下降，和可能的炉管故障。为了防止溶解氧产生的氧腐蚀，必须对给水进行除氧。高效的除氧器能清除补充水中的绝大部分氧，能机械的将氧清除在15甚至7ppb以下的水平。然而，这仍然不够，因为腐蚀仍可能因氧在锅炉的浓缩，在高温、中压下于锅炉系统中产生，还需通过化学方法将其完全除去，如果溶解超过15，达到30-50ppb，热力系统的腐蚀将非常严重，表现在蒸汽和凝液的铁含量严重超标。氧导致的腐蚀主要包括:
给水管线、泵和排污阀等的腐蚀;省煤器腐蚀;锅炉汽水分离设备腐蚀;蒸汽凝结水管线腐蚀等。
但常规化学方法，即联氨，其除氧有固有的缺点:
1、易挥发、易燃、易爆;
2、会产生致癌问题;
3、蒸汽中仍有10%左右残余，不能用于生活;
4、与氧反应速度受温度、pH(9-11)和过剩量的影响;
5、高温时，分解生成的NH3，会与Cu形成可溶性的铜氨络离子Cu(NH3)4，即发生铜或合金的氨腐蚀。
加氨调节 pH，因原料易得，费用低廉，已在国内使用三十多年，但其不足之处也早已为人所知。通常除氧器出口与加氨后的除盐水相比 pH 相差很大，且主要以偏低为主。在氨的富集区，容易引起铜合金材料的腐蚀。氨水有很难闻的气味，使用不方便，操作环境比较恶劣，会对操作人员的建康造成伤害，操作存在严重安全隐患。
给水化学除氧是热力除氧的必要补充，常规化学方法，如：联氨、乙醛肟等正面临安全和使用效果的诸多置疑。联胺因有毒，其作为除氧剂已基本被取消，其它除氧剂与氧反应速度受温度、pH 和过剩量的影响很大，最重要的是无良好的钝化效果，即使氧含量小于 5ppb，系统仍有腐蚀现象产生,无法从根本上抑制腐蚀的产生。因此，常规方法不能彻底解决锅炉系统面临的氧腐蚀问题。
中压锅炉一般使用磷酸三钠、高压锅炉使用磷酸三钠，并配合氢氧化钠、磷酸氢二钠进行处理，受自身性质的影响，有明显的处理缺点，人为原因将严重影响锅内水质指标的控制，进而影响处理效果。降低锅炉的操作效率，中压锅炉夹带现象严重，蒸汽品质受到影响，锅炉排污率难以降低，排污量大，能耗较高。
许多工厂的炉水长期不能达标，很大程度上是由有机酸引起的。锅炉水的pH值发生不正常变化是由于炉水中的有机物质所引起的。这些有机物有两个来源，一是原水中的有机物形成了水溶性胶体，通过离子交换没能去除掉，通过补给水系统直接进入了锅炉；二是一些树脂类高分子有机化合物（尤其是磺酸型阳树脂）以粉末状进入锅炉，之后在高温高压作用下热水解而产生了酸性物质，导致炉水pH值降低。树脂粉末，特别是经高温、高压作用下分解生成硫酸，使炉水pH值降低，由此产生腐蚀的危害。
炉水的pH过高会直接腐蚀管道，过低则会形成水垢，同时也会加速腐蚀。因此需定期测量，中和，最好改进水源。如果水源无法改变，一般采用添加药物的办法加以控制。为了防止给水系统的腐蚀，国标要求给水的pH值应控制8.8～9.2范围内。以前经常用氨体，腐蚀铜合金材料等，因此使用氨水进行调节时含量不得超过1～2mg/L。炉水中的pH值应控制在9以上，一是为了避免对锅炉钢材的腐蚀，二是保证磷酸根与钙离子发生反应，以产生容易排污的水渣；三是为了减少蒸汽中的硅酸携带量。再者pH值也不能无限度高，应尽量保持在9～11，一定不能超过12，否则游离NaOH太多则易引起碱性腐蚀。
如果炉水中盐的含量高，就会增加炉水的粘度，水的气泡难以长大，甚至会产生泡沫层，增加蒸汽中的水分。在高压条件下，炉水中硅的含量越大，蒸汽的含硅量也就越高，如果含量超标则可能造成SiO2在汽轮机中沉积。因此，盐（钠）和硅的含量直接影响到蒸汽的品质。当其含有量控制在一定范围内时，蒸汽的带水量也是一定的，如果其含有量超过了一定数值，蒸汽的含水量就会明显增加，致使蒸汽的品质变差。以含硅量为例，蒸汽对硅酸的溶解性携带与炉水中该物质的含量成正比。
因此，为了保证蒸汽的品质，炉水中的盐和硅的含量都要进行严格监督和控制。除硅方法主要是降低给水中硅、铝和其它氧化物含量，提高炉水pH值，减小硅酸的溶解携带。化学除盐方法中最常用的是阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，在离子交换器中，含盐水流经过树脂时，盐中的阴阳离子分别与树脂中的阳离子和阴离子发生变换后除去。
锅炉的蒸发会导致杂质浓缩。锅炉中的垢在热交换表面的沉积，或悬浮物质沉积在金属表面上，变硬、变粘。锅炉中的高温会分解一些矿物质，引起其它物质溶解度降低。
水中的杂质和沉积物会导致结垢和沉积物，如:二氧化硅、悬浮物，或溶解的铁、油和其它工艺污染物。
溶解的钙和镁的重碳酸根受热会分解释放出二氧化碳，并形成不溶性的碳酸盐。
二氧化硅通常在水中不会大量出现，但在某种条件下会形成硬垢。尤其是在原水处理不彻底的情况下，胶体硅进入化学水系统，且不能被离子交换工艺去除，必然进入锅炉系统，必然增大硅垢形成的趋势，从而降低蒸汽的品质。
硅酸化合物在水中的溶解度很小，其中溶解性的硅酸称为活性硅(或溶硅)，而大部分却在水中进行聚合而成为双分子或三分子聚合物，最后成为完全不溶解的多分子聚合物，即称为胶体硅。它们在水中处于动平衡状态，并随pH值而变化，当pH值高时，较多转变为可溶性硅。因此控制炉水的pH>9.5相当关键。硅酸化合物存在于水和蒸汽中的危害很大，一旦进入锅炉后，胶体硅随着压力及pH值升高而转化为溶硅，从而使炉水中的含硅量不断增加，有时即使加大排污量也难以改变炉水含硅量，同时，硅酸在高温的蒸汽中有较大的溶解度，并随压力、温度的升高而溶解度不断增大，因此，进入锅炉的硅酸在炉内的沉积虽然不多，却大部分被蒸汽带走，硅酸随着蒸汽的做功过程，温度、压力的降低，而溶解度降低，因此就沉在汽轮机的叶片或喷嘴中形成质硬的硅酸盐垢，严重时，可使气压机效率大幅度下降，阻塞通道，限制出力，影响气压机的生产安全，为此，必须控制给水的含硅量，并使用化学品防止炉水的夹带。
回用凝结水的腐蚀产生的铁和铜也能引起系统潜在的腐蚀和沉积物。
锅炉给水中含有铜和铁时，会在金属受热面上形成铜垢或铁垢，由于金属表面与铜垢、铁垢沉积物之间的电位差异，从而引起了金属的局部腐蚀，这种腐蚀一般是坑蚀，容易造成金属空孔或爆裂，导致设备、管线和阀门的泄漏，所以危害性很大，因此，严格控制给水中铜和铁的含量，是防止锅炉腐蚀的必要措施。给水中的铜与铁，一般来源于凝结水、补给水以及生产回水系统，因此必须通过添加缓蚀剂或机械过滤器等防止以上水系统的腐蚀。
油和其它工艺污染物会形成沉积物，并会促进其它杂质的沉积，导致夹带现象。
结垢和沉积物会在锅炉表面，特别是炉管上形成一层绝缘层，这会阻止炉管与炉水循环水的热交换。这种过热最终导致炉管故障。这层绝缘层也会导致更高的能量消耗。锅炉沉积物也会部分或全部阻塞炉管，随之导致炉管过热或爆管故障。沉积物最终导致不定期的停车、增加清洗费用。
腐蚀最终导致设备、管线和阀门和金属损伤，造成这些部位的泄漏，锅炉金属由于与水汽直接接触，再经过低温加热器、除氧器、高温加热器、锅炉、凝汽器等，这个过程为铁的腐蚀提供了足够的停留时间，例如，铁或磁性四氧化三铁转换为氧化铁，导致腐蚀。
因此，需要采用有效的炉内处理技术，并结合凝结水处理技术对结垢和腐蚀进行综合控制，才能真正处理好锅炉系统的此类问题。
中压锅炉水系统采用磷酸三钠处理，受自身性质的影响，有明显的处理缺点:
1、PO43-对水垢的抑制没有低剂量(阈值)效应，故对水垢没有抑制效果，只能生成Ca10(OH)2(PO4)6水渣，且是按化学计量形成的，排污量大，否则炉内难免有磷酸盐的过饱和沉积，增加夹带的趋势;
2、PO43-本身是成垢基团，在高温高压下无法对锅炉提供有效的钝化防护，因化合的磷酸铁盐是其与腐蚀性离子Fe3+形成的;
3、PO43-对锅水的pH缓冲能力有限，且在锅炉负荷发生变化时易出现磷酸盐的"暂时消失"，导致磷酸钠加入过量;
4、生成的盐类，易因夹带进入蒸汽系统中，导致蒸汽系统汽轮机的结垢和管线的腐蚀。表现为蒸汽系统中Na+、SiO2等含量偏高。
5、对给水带入的Fe和SiO2没有分散效果，易导致局部沉积，产生电化学腐蚀。
6、磷酸盐垢曾在一些锅炉系统的汽轮机叶片和透平上反映的比较突出，表明蒸汽中有磷酸盐垢夹带进入汽轮机系统。日积月累，对汽轮机长期安全、稳定运行造成严重后果。
与锅炉操作相关的另一个重要问题是锅水夹带，即锅水杂质成份进入蒸汽，影响蒸汽的品质。夹带的起因可能是物理的或化学的。
物理原因包括:锅炉操作(突然负荷改变、水量增加等)、泄漏/破裂和不充分或较差的蒸汽分离设备。化学原因包括更高的锅水固体或硅含量或给水中的油、有机物质或冷却水中的污染物。夹带的有害影响包括:
1、杂质导致汽水分离设备腐蚀。
2、过热器出现沉积及可能的故障。
3、涡轮叶片出现沉积，及随之而来的效率和能力下降。
4、蒸汽中的水可能导致温度急增、蒸汽系统设备的腐蚀或侵蚀。
5、与蒸汽接触产生的人为污染。
如果夹带本质上是化学因素引起，有时可使用防沫剂加以控制。然而，没有方法能替代正确的锅炉操作、控制和每一个锅炉停车期间的汽包内部检查。
锅炉给水中的溶解氧也是造成设备腐蚀的原因之一，如腐蚀物进入锅炉会影响换热效率，导致炉管故障。在具体工作中，一般都采用高效除氧器来清除补充水中的氧，通常能达到15甚至7ppb以下的水平，在这个条件下锅炉中残留的浓缩氧还会继续造成腐蚀，因此还需要通过化学方法将氧完全除去。化学除氧即在给水中加入化学药剂除氧，一般是加入联氨或者亚硫酸钠，联氨在碱性的水溶液中是一种很强的还原剂，它与水中溶解氧的反应式是：
N2H2 O2→N2 2H2O
由以上可见，反应的生产物是N2和2H2O，对热力系统无损害，但联氨有易挥发、易爆易燃、致癌等缺点，因此在使用过程中需特别注意。物理除氧法一般是指先将给水用蒸汽加热至沸腾，把水中的溶解氧脱出。
解吸除氧是利用物理—化学相结合原理将水中溶解氧脱除的方式。其原理是基于亨利定律，将无氧的气体与含氧水强烈混合，使溶解在水中的氧析出至气体中去，而使给水达到水质要求。含氧气体在加热反应器内反应成无氧的惰性气体循环使用。解吸除氧器具有占地面积小、设备投资及运行费用少、操作简便、给水不需加热、除氧效率高、能适应已运行锅炉加装除氧器的要求等优点。
值得推广的一种除氧方法是块状海绵铁除氧法，其具有除氧水质稳定，成本低、环保节能，反洗频率低，不板结，不粉化，不需更换除氧剂等优点，是其它除氧方式的替代产品，且完全符合国家低压锅炉水质《GB1576-96标准》。块状海绵铁除氧剂是用进口富铁矿直接还原再经活化而成，其工作原理如下：含氧软化水进入除氧器，通过具有巨大表面积的海绵铁滤料时，使铁与水中溶解氧发生化学反应，其反应式如下：
2Fe 2H2O O2→2Fe（OH）2
由于Fe（OH）2在含氧水中是不稳定的，必将氧化成3价铁的氧化物，反应式如下：
2Fe（OH）2 H2O ½O2→2Fe（OH）3
Fe（OH）2、Fe（OH）3等为絮状物，当积累到一定量后需通过反洗将其排出，以恢复海绵铁初始的除氧能力。
水垢是种导热性极差的物质, 仅有锅炉钢板的 1%左右的导热率,锅炉工作时热传导能力大大下降，从而极大影响了锅炉的热效率，导致燃料浪费，还可能在运行过程中导致危险，缩短锅炉寿命。
按其化学成分的不同可分为：碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、硅酸盐水垢、混合水垢几种，除垢方法主要有机械除垢法和化学除垢法。
机械法除垢是利用各种机械工具如铣管器等直接将锅炉壁的水垢铲除，高压水射流利用水的冲击力进行除垢，因为其较为简单因此应用较多。机械法除垢容易操作，成本低，但劳动强度大，一些顽固水垢可能无法去除，容易导致锅炉传热面凸凹不平。
（1）碱洗法。碱洗法是根据锅炉水垢的组成成分，将多种不同的碱液（碱含量在 3%左右）注入锅炉内，保证在一定的压力下对碱液进行加热从而达到除垢的目的。这种方法相比较于酸洗法来说更为简单，同时所需成本费用也较低，但除垢所需时间更长，效率太低。
（2）酸洗法。酸洗法中采用的酸通常是盐酸，因为盐酸相对比较实惠。水垢中的钙、镁等碳酸盐还有氢氧化物能与盐酸发生化学反应，最后生成气体或是能够很好溶解在水中的盐从而达到除垢的目的。盐酸在除垢之后还能进一步的将锅炉内表面的氧化物剥落。
酸洗时除了可以采用盐酸还能够采用硝酸、乙酸等。酸洗时需要注意，在进行酸洗之前工作人员需检测水垢的厚度，根据厚度来选用所使用酸的浓度及用量多少，因为酸除了能对水垢起作用也能与锅炉自己的表面反应，造成腐蚀，所以不宜过量。但如果在酸洗过程中加入一定量的缓蚀剂就能够在一定程度上防止酸过量导致锅炉本身遭腐蚀。
增加凝结水返回量意味着增加热效率，增加锅炉的浓缩倍数，使用更少的化学品，同时也意味着更好的处理效果，更长的设备寿命。
凝结水是由蒸汽做功之后凝结而成的，水质应该是非常纯的，但若凝结水管线未受到保护，会产生一系列问题。蒸汽在低pH运行导致的腐蚀、给水加氨导致的氨蚀或锅水的夹带引入的钠、硅等易在蒸汽管线和汽轮机上沉积，产生电位腐蚀生成金属腐蚀产物。污染后的锅炉给水，铜、铁的颗粒会返回到锅炉，产生电位腐蚀。使凝结水受到污染，包括:
(1) 蒸汽系统的凝汽器渗漏。通常在凝汽器的管子与管板结合的地方，出现了不严密处，使得冷却水渗漏到凝结水中;或是由于系统的腐蚀而出现裂纹、穿孔、损坏等造成凝汽器的泄漏，使凝结水受到污染。
(2) 金属腐蚀产物的污染。凝结水系统的设备和管路由于某种原因被腐蚀，金属腐蚀产物进入凝结水中，其中主要是铁和铜的腐蚀产物的污染。
(3) 热用户返回水的杂质污染。热用户返回的凝结水中，往往含有许多杂质，随着不同的应用场合与生产工艺，杂质的成分与污染的途径也不同，有时也有未经处理的原水、油类等漏入蒸汽的凝结水中。
工业锅炉的水处理一般分类为锅外水处理和锅内水处理，为了防止水垢产生以及水垢加速管道腐蚀，除了在水加入锅炉前对水进行软化的这种锅外水处理方法，还常采用往锅水中加添加剂的锅内水处理方法。常用四种化学添加剂如下：
缓蚀阻垢剂是一种在高温条件下进行复杂的物理化学反应从而有效阻断水垢产生的混合化学剂，其中含有高效缓蚀剂、渗透剂等成分。对于配备了软化、除氧设备的中、低压蒸汽锅炉,它可以对锅炉的给水进行深层次的处理。
对于不配备软化、除氧设备但在较低压力下运行的一些中、小型锅炉,也可使用缓蚀阻垢剂直接进行锅内水处理。
化学除氧剂是一种对溶解氧有良好吸收作用的混合化学剂，其中含有氧吸收剂、渗透剂等成分,在有效解决溶解氧对锅炉的腐蚀问题同时,不会产生危害锅炉的物质。一般应用在中、小吨位低压蒸汽锅炉和热水锅炉实现低温除氧。
给水降碱剂是一种中和水中碱性物质从而降低液体碱度的混合化学剂，其中含有高效缓蚀剂、催化剂、降碱剂等化学成分,能够有效降低锅炉给水的碱度从而提高锅炉的煤汽比、水汽比。适用于给水碱度高而氯根含量较低的低压蒸汽锅炉。
蒸汽冷凝水处理剂含有有机表面活性剂、育膜剂，因此具有较强的渗透性,还含有高效缓蚀剂、酸碱度调节剂从而能调节水的酸性强度，防止对锅炉的内表面产生腐蚀。一般在各种中、低压蒸汽锅炉中应用较多。
锅炉水垢在影响锅炉经济运行的同时，还危害到生产的安全，并会对空气造成严重污染。在清除水垢的同时，还应该预防水垢产生，这样才能让锅炉远离水垢。在进行锅炉的水处理工作的同时，应该加强锅炉水处理的监管力度，还要完善水处理设施，除此之外，培训充实的水处理队伍，增强科学理念注用技术优势也是很重要的。
在锅炉水处理过程中，最常见的问题主要有腐蚀、结垢/沉积物、锅水夹带等，为了控制这些问题，将锅炉水质控制在正常范围内，需结合锅炉的具体情况采用综合方案加以治理。在日后的工作实践中还需进一步摸索和总结，以期提高锅炉运行的稳定性和安全性。 2100433B
锅炉水处理技术和锅炉加药技术
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锅炉水处理技术和锅炉加药技术 来源： 发布日期： 2010-12-28 当锅炉管壁洁净没有沉积物时，如经化学清洗后，在给水中加入 EDTA形成的螯合物， 在锅水中发生热分解， 其产物磁性氧化铁会在洁净的锅炉管壁上生成良好的保护膜， 这层保 护膜很薄且致密，能对金属起到良好的保护作用，可以减少金属腐蚀。由于 EDTA与钙的螯 合物在热分解时会影响氧化铁薄膜的形成，破坏膜的完整性， 第一章 凝结水的净化 凝结水的净化又称凝结水的精处理。 随着热力机组的参数和容量越来越大， 对锅炉给水质量的要求也日益提高。 凝结水是电站锅 炉给水的主要组成部分。 同样，某些大型石油化工厂的工艺冷凝液经净化后， 也可作为锅炉 给水的一部分。因此，凝结水的净化在锅炉 水处理 中具有十分重要的地位。 凝结水是蒸汽凝结而成的水，在一般情况下， 应该是比较纯净的。 但在工业生产过程中，由 于以下几种原因，凝结水会受到
关于工业锅炉水处理检验节能的探析
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水工业锅炉中造成能量损失的因素进行分析,提高冷凝水的回收,经常除垢和加强对锅炉的日常维护等,并对具体的方法做出了阐释。
书名：工业锅炉水处理技术
图书编号：1225829
出版社:气象出版社
定价:29.5
ISBN：750292918
作者:郝景泰
出版日期:2003-08-01
版次：1
开本：小32开
本书全面而系统地介绍了工业锅炉水处理的基本知识，包括锅炉基本知识，水的锅炉内、锅炉外化学药剂处理，水的预处理、离子交换处理及自动再生离子交换器的运行操作技术，锅炉结垢、腐蚀的原因和防止措施，锅炉的化学清洗 ，水质标准及水质分析方法等，附录中提供了一些常用的数据资料以备查用。
本书经国家质量技术监督局锅炉压力容器安全监察局审定，可作为从事低压锅炉水处理运行和检验人员的培训教材，也可作为与此书所介绍的技术有关的设计和管理人员的参考书。
第一章 化学基础知识
第一节 化学的基本概念
一、物质的组成
二、元素和元素符号
三、原子的构成
四、分子、他子式与化合价
五、常见的化学反应及运用化学方程式的有关计算
第二节摩尔及物质的量
一、摩尔
二、摩尔质量
三、物质的量
四、溶液的浓度及其表示方法
第三节 酸、碱、盐、氧化特及其络合物
一、酸及其一般性质
二、碱及其一般性质
三、盐及其一般性质
四、氧化物及其一般性质
第四节 化学反应速度与化学平衡
一、化学反应速度
二、化学平衡
第五节电离平衡
一、电解质及其电离
二、弱电解质及其电离
三、水的电离及其pH值
四、缓冲溶液
五、离子反应式
六、盐类的水解
第二章 锅炉用水概述
第一节 天然水的特点及我国天然水的分布
一、天然水的特点
二、我国天然水分布的特点
第二节 天然水中的杂质
一、悬浮物
二、胶体
三、溶解物质
第三节 碳酸化合物的存在形态与pH值的关系
一、碳酸化合物的存在形态
二、碳酸化合特的形态与pH值的关系
三、pH、[HCO3]和[CO*2]的关系
四、pH值和各种碳酸化合特相对含量之间的关系
第四节 锅炉用水的水源及其名称
一、锅炉用水的水源
二、锅炉用水的名称
第五节 水质不良对锅炉的危害
……
第三章 锅炉基本知识
第四章 锅炉的腐蚀与保护
第五章 水垢的形成与防止
第六章 锅内加药处理方法及其排污
第七章 水的预处理
第八章 锅外离子交换水处理
第九章锅炉化学清洗
第十章 水质分析方法
第十一章 溶液的配制与标定方法
附录
锅炉水处理水质处理及基础理论
一、内容系统图
二、化学基础知识
⒈ 化学基本概念
⑴ 元素:是具有相同核电核数的同一类原子的总称.
⑵ 分子:是保持原物质的一切性质的最小微粒。
⑶ 原子:是物质进行化学反应的最小微粒。
⑷ 化学变化:物质本身发生变化,生成一种或几种新的物质的变化。
⑸ 物理变化:物质没有发生本质的变化。
⑹ 摩尔质量:1摩尔物质的质量,叫做摩尔质量。也就是6.02*(10)23个分子或原子的总量。符号常用M表示,单位是克/摩尔﹝g/mol﹞。
⑺ 原子量:把一种碳原子(原子核内有6个质子和6个中子)的质量定为12作标准,而把其他原子的质量与它相比较,所得出的数值就是该原子的原子量。
⑻ 电解质:把溶解于水或熔融状态下能够导电的物质。
⒉ 物质的组成
世界是由物质组成的;构成物质的元素只有109种。
⒊ 物质的分类单质:以单质存在的分子。(例:Au、S、C等等)
⑴ 有机物:(无)
纯净物 酸:电离生成的阳离子全部是氢离子,就叫酸。
无机物: 化合物 碱:电离生成的阴离子全部是氢氧根离子,就叫碱。 盐: 电离生成的有酸根与金属离子的,就叫盐。
混合物:由不同种分子存在的物质。
三、锅炉用水及水质分析
⒈ 锅炉用水的水源
⑴ 地表水:由雨水、雪水汇聚而成并存在于地壳表面的水。
特点:受自然界影响较大水当中的悬浮物可溶解盐类随着季节的不同变化幅度较大。
地下水:也是有雨水雪水和地表水经过地层的渗流而形成。 特点:由于在地层的渗透过程当中通过土壤和砂粒过滤作用去除了大部分的悬浮物和菌类,又由于与大气层和水界隔绝,水体不容易受到污染,但是,因水流经各类矿层,所以地下水中的盐量通常比地表水高。
自来水:由天然水经过自来水厂净化处理后经过管子输送到用户的水。 特点:由于净化的过程当中,投加混凝剂、杀菌剂等药物,所以自来水中悬浮物、有机物和碱度都明显降低,但为了防止自来水中微生物的繁殖,通常向水中投加漂白粉或注入氧气,当这种成分过量时,对离子交换树脂具有较大的破坏作用。
⒉ 锅炉用水的杂质
⑴悬浮物: 颗粒≥10mm
悬浮物的危害:①进入离子交换器后污染离子交换树脂,降低交换剂的容量。
② 影响出水水质和进水量。
③进入锅炉后受热很快下沉影响锅炉的传热和锅水循环,严重时可堵塞炉管造成停炉。
⑵胶体: 颗粒10mm～10mm
特点: 有较小的直径,较大的表面积,胶体通常带有相同的电荷.虽经较长时间静止也较难自然下沉。
危害: 进入锅炉后很快下沉形成沉积物,并在受热面上形成水垢泥和水渣,有机胶体引起锅水起沫,当浓缩到一定程度时会产生汽水共腾。
⑶溶解物质: 颗粒 <10mm 主要是溶解在水中阴—阳离子及气体杂质。
阳离子:Ca、Mg等反应生成水垢。
①离子杂质:
危害: 阴离子:碳酸根、硫酸根等反应生成酸。
氧气:溶解氧对金属有强烈的腐蚀作用。
②气体杂质:
二氧化碳:溶解于水中的二氧化碳具有酸性
对金属直接产生腐蚀,而且破坏金属的保护
膜,从而加剧氧腐蚀。
⒊ 锅炉用水的名称
⑴ 原水—俗称生水,没有经过任何净化处理的水。
①清水:锅内加药使用的水。
⑵ 给水— ②软水:去除了硬度的水。(锅外化学处理)
③除盐水:去除了水中全部阴阳离子的水。(高压锅炉)
⑶ 锅水—受热沸腾的水(在锅内)
①上排污:也称连续排污,排放掉含盐量、油污、泡沫等。
⑷ 排污水—
②下排污:也称定期排污,排放掉水垢、水渣、泥垢等
排放掉一部分含盐量高和水污水垢的锅水。
⒋ 给水水质不良对锅炉的危害
⑴ 结垢
⑵ 腐蚀
⑶ 影响蒸气的品质
⒌ 水质指标和水质标准
水质:是指水和其中杂质所共同表现出来的综合特性。
水质指标:表示水中杂质的种类和含量,用来判断水质的优劣。
锅炉的水质指标
⑴ 悬浮物:①悬浮固形物 单位mg/L ②浊度 单位FTU
⑵ 含盐量:①导电率 ②溶解固形物单位
⑶ 硬度(YD):构成硬度金属阳离子 ①钙硬度 ②镁硬度 ③碳酸盐硬度④暂时硬度 ⑤永久硬度(非碳酸盐硬度)
⑷ 碱度(JD): (构成碱度非金属阴离子)单位
碱度的成分: ①天然水中: 碳酸氢根
②锅水:氢氧根和碳酸根
酚酞碱度
碱度的分类:
甲基橙碱度
JD全=JD酚﹢JD甲
酚酞指示剂PH终点8.2～8.4
甲基橙指示剂PH终点4.2～4.5
⑸PH值: 锅水10～12 防垢防腐 能形成保护膜
⑹ 溶解氧 单位 mg/L
⑺ 含油量 单位 mg/L
⑻ 有机物
⑼ 亚硫酸盐 单位 mg/L
⑽ 磷酸盐 单位 mg/L
⒍ 水质指标间的关系
⑴ 硬度与碱度之间的关系
| YDT |
YDF |
YD负 |
|
| YD>JD |
JD |
YD﹣JD |
0 |
| YD
|
YD |
0 |
JD﹣YD |
| YD=JD |
YD |
0 |
0 |
⑵ 碱度与PH值之间的关系
锅水碱度=CO2﹢OH
合格了碱度一定合格,反之异然。
PH 值=OH
四、锅内加药处理方法
⒈基本原理
⑴防垢机理: 锅内加药机理是向锅内投加合适的药剂与锅水中的结垢物质发生化学或物理作用生成水渣,通过锅炉的排污,达到防止或减轻锅炉结垢和腐蚀的目的。
⑵关于“软化”含义的说明
锅外化学处理—完全是化学反应的过程。
区别
锅内加药处理—化学反应与物理反应并存。
⒉ 锅水中的沉淀物的形态及改变方法
⑴ 沉淀物的形态
①水渣—悬浮在锅水中
②水垢—积附在锅炉金属受热面上
⑵ 改变沉淀物的方法
创造条件使水垢变成水渣向锅水中引入水渣的结晶核心投加高分子聚合物创造锅炉受热面清洁条件 ⑶ 使用特点
水处理设备简单投资小,操作方便锅内加药是最基本的水处理方式,又是锅外化学处理的延续锅内加药使用的配方它需与给水水质匹配锅内加药对环境几乎没有污染,非常环保⒊ 锅内加药处理常用药剂
⑴ 防垢剂—也叫软化剂,主要消除给水中的硬度。
碱性药剂有机胶体水质稳定剂 ⑵ 降碱剂
⑶ 缓蚀剂
⑷ 消沫剂
⑸ 防油垢剂
⒋ 国内常用水处理药剂的性能
⑴NaOH (烧碱)
作用:① 能够有效的去除给水中的碳酸盐硬度
② 保持锅水的碱度,调节PH值防止锅炉腐蚀
⑵Na2CO3 (纯碱)
作用:① 能够有效的消除水中的钙镁离子
② 在锅内Na2CO3可以部分水解成NaOH所以具有NaOH的作用
③ 保持锅水的碱度
⑶Na3PO4·12H2O(磷酸三钠)
作用:① 它能沉淀给水中的钙镁盐类
② 增加泥垢的流动性
③ 能够使硫酸盐和碳酸盐等老的水垢脱落
④ 保持锅水的碱度,防止金属的腐蚀
⑷ 磷酸氢二钠和磷酸二氢钠
作用: 与磷酸钠相似,不同是能够降碱度
⑸ 六偏磷酸钠
作用:① 可以消除由于水质硬度而引起的给水系统注水器堵塞的故障
② 可以代替磷酸二氢钠
⑹ 栲胶(红色)
作用:① 在金属表面生成中性的绝缘层
② 防止结晶的生成
③ 能够使老的水垢脱落
④ 能够吸收水中的溶解氧
⒌ 几种常用的锅内加药的方法
⑴ 天然碱法 当JD>YD时 当YD>4mmol/L 带有负碱度的水作为给水直接使用
⑵ 加碱处理
⑶ 有机防垢剂处理
⑷ 复合防垢剂
⑸ 其他方法
⒍ 锅内加药应注意的问题
⑴ 先除垢再防垢
⑵ 运行控制与管理
⑶ 锅炉的排污,先排污在加药
⑷ 定期停炉检查
⑸ 水处理方法的选择
⒎ 工业锅炉水质标准(GB1576—2001)
| 项目 |
给水 |
锅水 |
|||||
| 额定蒸气压力，MPa |
≤1.0 |
>1.0≤1.6 |
>1.6≤2.5 |
≤1.0 |
>1.0≤1.6 |
>1.6≤2.5 |
|
| 悬浮物，mg/L |
≤5 |
≤5 |
≤5 |
– |
– |
– |
|
| 总硬度，mmol/L |
≤0.03 |
≤0.03 |
≤0.03 |
– |
– |
– |
|
| 总碱度，mmol/L |
无过热器 |
– |
– |
– |
6～26 |
6～24 |
6～16 |
| 有过热器 |
– |
– |
– |
– |
≤14 |
≤12 |
|
| PH(25℃) |
≥7 |
≥7 |
≥7 |
10～12 |
10～12 |
10～12 |
|
| 溶解氧，mg/L |
≤0.1 |
≤0.1 |
≤0.05 |
– |
– |
– |
|
| 溶解固形物，mg/L |
无过热器 |
– |
– |
– |
<4000 |
<3500 |
<3000 |
| 有过热器 |
– |
– |
– |
– |
<3000 |
<2500 |
|
| SO3, mg/L |
– |
– |
– |
– |
10～30 |
10～30 |
|
| PO4,mg/L |
– |
– |
– |
– |
10～30 |
10～30 |
|
| 相对碱度（游离NaOH/溶解固形物） |
– |
– |
– |
– |
<0.2 |
<0.2 |
|
| 含油量，mg/L |
≤2 |
≤2 |
≤2 |
– |
– |
– |
|
| 含铁量，mg/L |
≤0.3 |
≤0.3 |
≤0.3 |
– |
– |
– |
|
五、锅外离子交换水处理
⒈ 离子交换剂:
当水通过时,能将本身所含的某种离子与水中带有相同电荷的离子进行交换
| Ca Mg |
| Ca Mg |
⒉ 软化原理2RNa﹢ R ﹢ ﹢2Na
⒊ 钠离子的交换再生
| Ca Mg |
| Ca Mg |
R ﹢2Na 2RNa﹢
⒋ 影响再生效果的因素
⑴ 再生方式:① 顺流再生(用盐较多)
② 逆流再生(效果好,省盐)
⑵ 再生剂用量
Mz=VR*E*K*M/∈×1000 Kg
VR: 树脂填装体积
E:工作交换容量(800～1500mol/㎡*m)
K: 比耗(逆流取1.2～1.8 ,顺流取2～2.5)
M: 再生剂的摩尔量(例:Na=23 , Cl=35.5 NaCl=23 35.5=58.8)
∈: 再生剂的纯度
⑶ 再生浓度 (浓度比:5﹪/1/3～10﹪/2/3)
⑷ 再生液的流速(化学反应有一个滞后的过程一般流速4～8m/h 无顶压逆流2～4m/h)
⑸ 再生液的温度(一般取50℃再生效过最好)
⑹ 再生剂纯度
⒌ 顺流离子交换器的再生操作
反洗 进再生液(从上往下) 置换 正洗 运行
⒍ 全自动离子交换软水器
⑴ 时间型:——单机单柱,再生方式:顺流. 适用间歇运行锅炉
组成设备—①控制器 ②交换柱 ③盐水罐
⑵ 流量型:——单机双柱或以上,再生方式:顺流. 适用连续运行锅炉
⑶ 运行天数的计算
(时间型)Q=VR·E/YD·Qd·T
VR: 树脂填装体积
E: 工作交换容量
Qd: 单位时间的产水量
T: 原水的硬度
(流量型)Q=VR·E·∈/YD
VR: 树脂填装体积
E: 工作交换容量
∈: 余量
YD:原水硬度
六、水质的测定
⒈ 给水硬度的测定:( 络合反应)
酒红色 兰色
⑴ 取给水水样100mL,然后加5mL氨-氯化铵缓冲液.
⑵ 在溶液中滴加2-3滴铬黑T指示剂,此时溶液呈酒红色
⑶ 用EDTA标准溶液滴定至终点,此时溶液呈兰色,并记录下来消耗EDTA的体积.
计算公式:
YD=C1V1/V×1000 = mmol/L
C1: EDTA标准溶液的浓度 mol/L
V1: 消耗EDTA的体积 ml
V: 取样的体积 ml
试剂:
EDTA—0.01 1/2 EDTA
PH=10 氨-氯化铵--缓冲液(用来调试PH值)
0.5﹪ 铬黑T指示剂
⒉ 锅水的全碱度的测定(中和反应)
⑴ 取50ml锅水水样,滴加2-3滴的酚酞指示剂,此时溶液呈红色.
⑵ 用H2SO4标准溶液滴定至终点,此时溶液呈无色,记录下消耗H2SO4的体积V1
⑶ 再在溶液中滴加2-3滴甲基橙指示剂,此时溶液呈黄色
⑷ 再用H2SO4标准溶液滴定至终点,此时溶液呈橙红色,记录下来消耗H2SO4的体积V2
计算公式:
JD全=C(V1 V2)/V×1000 = mmol/L
C : H2SO4的浓度
V1V2 :分别是滴加酚酞指示剂和甲基橙指示剂时消耗H2SO4的体积
V : 水样的体积
试剂:
1﹪酚酞指示剂
1﹪甲基橙指示剂
0.1mol/L 1/2 H2SO4
⒊ 锅水氯离子含量的测定
⑴ 取10ml锅水水样,加40ml蒸馏水
⑵ 加2-3滴酚酞指示剂,此时溶液呈红色,用H2SO4滴定至无色
⑶ 滴加0.5ml铬酸甲指示剂,此时溶液呈黄色
⑷ 用AgNO3标准溶液滴定到终点,此时溶液呈橙红色
⑸ 记录下来消耗的体积V1
⑹ 作空白实验,记录下消耗AgNO3的体积V2
计算公式:
CL~=(V1-V2) ×T/V ×1000 = mg/L
V1: 消耗AgNO3的体积
V2: 作空白实验时消耗AgNO3的体积
V : 水样体积
试剂:
1﹪酚酞指示剂
0.1mol/L硫酸
T=1.0mg/ml的AgNO32100433B
工业锅炉水处理技术基本信息