《冷热源水处理》PPT课件.ppt

一 水中的杂质及危害 1 天然水中的杂质 1 悬浮物 悬浮在水中的固体或液体物质 可通过滤纸分离出来 10 4mm以上 包括动植物残渣 油脂 粘土 泥沙和其它一切不溶性物质 2 胶体 是许多物质分子和离子的集合体 主要是铁 铝 硅 铬等的化合物 粒径在10 6 10 4mm 通过滤纸不能分离 3 溶解物 主要是溶于水中各种盐类 多以离子状态存在水中 如Ca Mg Na K H Cl SO4 它们十分稳定 颗粒小于10 6mm 和一些溶解气体 主要为氧气和二氧化碳 11 5冷热源水处理系统 11 5 1水中的杂质和水质指标 2 危害 1 热力设备的结垢 2 热力设备的腐蚀 3 过热器及蒸汽管道的积盐 二 水质指标 1 悬浮固形物 即水通过滤纸后被分离出来的固形物 经干燥至恒重 以一升水中含固形物的毫克数来表示 mg L 2 溶解固形物 看作水中溶解的全部盐类的总含量 mg L 1 暂时硬度 即碳酸盐硬度 指每升水中含钙 镁的重碳酸盐的毫摩尔数 天然水中钙 镁的碳酸盐硬度的含量很少 Ca HCO3 2 Mg HCO3 2 加热至沸腾后能转变成沉淀物析出 3 硬度 H 指溶于水中能够形成水垢的物质 钙 镁的含量 水中Ca2 Mg2 离子的总含量称为总硬度 mmol L 2 永久硬度 即非碳酸盐硬度CaCl2 MgCl2 CaSO4 MgSO4 只有在水不断蒸发后使水中所含的浓度超过饱和极限时才会沉淀析出 总硬度 暂时硬度 永久硬度 4 碱度 A 指水中含有碱性物质的多少 天然水的碱度 水中主要含HCO3 重碳酸根 CO32 碳酸根 还有SiO32 硅酸根的盐类组成 天然水中不能同时有 OH 和HCO3 因为 炉水中的碱度 水中含PO43 磷酸根 和OH 氢氧根 碱度即表示上述阴离子的总含量 mmol L 水中暂时硬度 由钙 镁与CO32 及HCO3 形成的盐类 也属于水中的碱度 亦称暂硬碱度 如 钠盐碱度 Na2CO3 次之NaHCO3 亦称负硬度 可以除去水中相应的永硬 如CaSO4硫酸钙 负硬度 总碱度 暂时硬度 水中所含的各种硬度和碱度的关系 当总硬度H 总碱度A时 H暂 A 总碱度 H永 H 总硬度 A 总碱度 钠盐碱度 A 总碱度 H暂 暂时硬度 0 当总硬度H 总碱度A时 H暂 A 总碱度 H 总硬度 H永 H A 0钠盐碱度 A 总碱度 H暂 暂时硬度 0当总硬度H 总碱度A时 H暂 H 总硬度 H永 H H暂 0钠盐碱度 A 总碱度 H暂 暂时硬度 这种水质 可加热除垢 除去暂硬 通过不断排污 控制碱度 若排污率小于10 则不用进行水处理 5 相对碱度 指锅水中游离的NaOH和溶解固形物之比值 游离的NaOH 指水中氢氧根折算成NaOH的含量 相对碱度是防止锅炉苛性脆化的一项技术指标 规定其值必须小于0 2 锅炉苛性脆化 即在金属晶粒之间的腐蚀 是一种无任何变形的破坏 最初表现为肉眼看不见的细小裂纹 不易引起注意 常发生在锅炉汽包等设备的铆接或胀接管缝隙处 6 PH值 指水的酸碱性程度 当PH 7时 水呈中性 PH 水呈碱性 锅炉给水 要求PH 锅水 即炉水 PH值控制在10 12 7 溶解氧 含氧量 表示溶于水中的氧气含量 以一升水中含有氧气的毫克数表示 Mg 锅炉额定蒸发量大于等于6t h 单台 时应除氧 额定功率大于等于4 2MW的承压热水锅炉给水应除氧 额定功率小于4 2MW的承压热水锅炉和常压热水锅炉给水应尽量除氧 8 磷酸根 3 作为锅水的一项控制指标 为消除锅炉给水带入汽锅的残留硬度 或为防止汽锅内腐蚀 可向锅内加入一定量的磷酸盐 磷酸盐可在金属表面形成保护膜 加入量太大 形成浪费 且使炉水含盐量增加 太小 起不到作用 9 含油量 天然水一般不含油 可是蒸汽的凝结水或给水在使用过程中有可能混入油类 锅水含油及碱类等物质 在水位表面易形成泡沫层 使蒸汽带水量增加 影响蒸汽品质 因此也规定了锅炉给水的含油量 蒸汽锅炉 锅外处理 给水水质指标 锅水水质指标锅内加药处理 水质指标热水锅炉 锅内加药处理锅外化学处理 蒸汽锅炉锅外化学水处理的水质指标 热水锅炉的水质指标 锅内加药处理的锅炉水质指标 例 某水质分析总硬度 4 6mmol L总碱度 4 0mmol L永久硬度 0 6mmol L暂时硬度 4 0mmol L溶解固形物 3 1mg LPH 7 5 工业锅炉水处理的主要任务 软化 除氧和除碱 水处理的方法 锅内处理和锅外处理 以锅外处理采用得最为普遍和有效 离子交换水处理 即原水通过离子交换剂时 水中的Ca2 Mg2 HCO3 等 即可被离子交换剂吸收或被转换成沉淀性的盐类和气体 从而使水达到软化或除碱的目的 11 5 2离子交换原理 工业锅炉房采用的离子交换剂主要是 人造有机质的磺化煤和合成树脂 磺化煤 是碎的烟煤经浓硫酸硫化处理后形成的 缺点 交换容量小 化学稳定性差 特别对碱性强的水 抵抗力差 机械强度不高 易碎 合成树脂 化学方法合成制成 优点 合成树脂内部具有较多的孔隙 故交换能力大 机械强度和工作稳定性都较好 已广泛采用 一 钠离子交换原理 钠离子交换剂 NaR R 复合阴离子根 反应结果 水中的钙 镁盐类都变成了钠盐 即除去水中的硬度 原水中的重碳酸盐硬度均变成了钠盐碱度 水的碱度保持不变 即钠离子交换 只能软化水 但不能除碱 失效后的钠离子交换剂 要用浓度为5 8 的食盐水溶液进行还原 也称再生 使离子交换剂重新变成NaR 二 氢 钠离子交换系统 氢离子交换剂 HR 反应结果 经氢离子交换 原水中的碳酸盐硬度均变成了水和二氧化碳 即消除硬度的同时也降低了水的碱度和盐分 非碳酸盐硬度转变为游离酸 由于形成酸性水 故氢离子交换器及其管道要有防腐措施 处理后的水也不能直接进入锅炉 通常氢离子交换与钠离子交换联合使用 即氢 钠离子交换 使氢离子交换后产生的游离酸与经钠离子交换后生成的碱相互中和 进一步达到除碱作用 三 铵 钠离子交换系统 铵离子交换剂 NH4R 铵 钠离子交换 使铵盐受热分解所生成的酸与经钠离子交换后生成的碱相互中和 既消除了酸 又降低了锅水中的碱度 当阳离子交换剂失效后 用铵盐液再生使之成为铵型离子交换剂 NH4R 注意 用硫酸铵 NH4 2SO4 作还原剂时 取浓度为2 5 3 0 以氯化铵 NH4 Cl 为还原剂时 其浓度不受限制 11 5 3离子交换设备 一 固定床钠离子交换设备及运行 钠离子交换器的运行通常分四个步骤 从交换失效后算起为 反洗 再生 正洗和交换 1 顺流式再生 交换运行时的水流方向与再生还原液运动方向是一致的 通常由上向下流 1 反洗 交换器中的交换剂失效后 常用水自下而上进行短时间的强烈反洗 目的 a 松动交换剂层 b 清除交换剂上层中的悬浮物 碎粒 汽泡 由左侧的排水管排出 反洗一直进行到出水不浑为止 一般需 min 2 还原 再生 可使失效的离子交换剂恢复其软化能力 钠离子交换器的还原液为食盐水 盐水的浓度一般以 为宜 若采用分段还原 则先用 浓度的盐水还原 再用 浓度的盐水还原 可提高还原效果 降低盐耗 还原速度一般为 m h 3 正洗 可清除残余的再生剂和再生产物 CaCl2 MgCl2 钠离子交换器的正洗速度 m h 正洗时间 min 顺流再生时 正洗水是由交换器上进下出 通常正洗过程的后期阶段 将含有盐分的正洗水送入反洗水箱储藏起来 供下次反洗时使用 可节约交换器的自身用水量和再生时的盐耗量 4 交换 经清洗合格后的离子交换器 可投入交换运行 水流速度 根据原水水质 交换剂的性质选择 原水总硬度 mmol L 2 55 38 914磺化煤 采用的水速 m h 2515105合成树脂 采用的水速 m h 15 20 2 逆流式再生再生液从交换器下部进入 上部排出 与交换 软化 运行时的水流向相反 优点 出水质量高 盐耗低 逆流再生离子交换器运行步骤 小反洗 在交换器失效并停止运行时 将反洗水由中间排水装置引进 并从交换器顶部排出 以冲去运行时积聚在压实层表面及中间排水装置以上的污物 小反洗水速 m h以下 以出口水中无外逸的树脂为度 洗至出水清澈为止 2 排水 小反洗结束后 待压实的颗粒下降后 开启空气阀和再生流出口阀 放掉中间排水装置上部的水 3 顶压 如采用压缩空气顶压时 可从交换器顶部送入压缩空气 以防止乱层 4 进再生液 从交换器下部送入 有顶压时 再生液送入速度为5 6m h 无顶压时 采用低速送入 1 6 2m h 5 逆流冲洗 有顶压时 将逆洗水从交换器下部送入 进行逆流冲洗 逆流水的流速仍保持5 6m h 逆流冲洗时间 30 40min 无顶压时 采用的冲洗速度与低流速再生时的流速相同 6 小正洗 停止逆流冲洗和顶压 从顶部进水 中间排水装置放水 以清洗渗入压实层及压实层上部的再生液 为时约10min左右 7 正洗 用水由上而下进行正洗 正洗流速为15 20m h 直至出水符合给水标准 即可投入运行 一般逆流式再生离子交换器在运行20个或更长周期后 进行一次大反洗 反洗流速18 20m h 时间为15 20min 以除去交换剂层中的污物和破碎的交换剂颗粒 大反洗从底部进水 废水由交换器顶部排水放掉 大反洗松动了整个交换剂层 故大反洗后第一次再生时 再生剂耗量应加大0 5 1倍以上 说明 1 当原水硬度 mmol 时 建议采用双级钠离子交换系统 第二级交换器 由于进水中要除去的离子浓度很低 故交换剂的高度可较小 一般 m左右 运行时可用较高的流速 一般为 m h 二 氢 钠离子交换系统 1 并联系统 必须计算水量比例 才能避免氢 钠交换器的混合水呈酸性 实际计算水量分配时 总是使混合后的软水仍带一点碱度 残留碱度通常控制在0 3 0 5mmol L 2 串联系统 部分原水进氢离子交换器 全部的水最后都要通过钠离子交换器 所以设备的投资比并联系统高 但不会出现酸水 系统的可靠性要好 三 铵 钠离子交换系统1 系统形式 并联 混合式 2 与氢 钠交换效果的区别 铵离子的除碱及除盐效果 必须在软水受热后才呈现 铵离子交换处理的水受热后会产生氨气 在有氧条件下对铜制设备有腐蚀 并联铵 钠系统不需要除气器 经钠离子交换的水 在未受热前不会生成CO2 四 部分钠离子交换 部分氢离子交换系统1 部分钠离子交换 原水一部分通过钠离子交换后的软水与另一部分原水相混合 锅内和锅外相结合的水处理方法 用碱平衡来确定经过钠离子交换后软水中的碱量 2 部分氢离子交换 当原水碱度大于硬度时 采用此种水处理方法 经过氢离子交换的那部分原水被除硬 除碱后生成的二氧化碳及酸 再与另一部分原水相混合除去原水中的多余碱度 过程中生成的CO2可装脱气器除去 保持混合水有一定的残碱 11 5 4其它水处理方法 一 锅内钠盐水处理 俗称 加碱法 即在锅炉的给水中加入钠盐碱 最常用的是纯碱 Na2CO3 火碱 NaOH 及磷酸三钠 Na2PO4 1 锅内加碳酸钠 Na2CO3 纯碱在锅水中随压力不同会部分水解成氢氧化钠 OH 增加 即锅水中的CO32 减少 为保持锅水中CO32 的浓度 须投放更多的纯碱 因而锅水中的OH 过高 并造成碱性腐蚀 故用纯碱 Na2CO3 作为水处理药剂只适合于工作压力小于1 5MPa的锅炉 2 锅内加磷酸三钠 Na2PO4 锅炉工作压力超过1 5MPa 为防止锅水的碱度过高 通常采用磷酸三钠 锅水中的钙 镁离子与磷酸根离子 PO43 化合生成溶解度很小的钙 镁磷酸盐沉淀 可随排污水排出 同时 当锅水保持一定的磷酸根浓度时 可在锅内金属表面形成保护膜 能防止腐蚀 磷酸钠的加药量按磷酸根 PO43 的浓度指标来控制 二 物理水处理 常用 有磁化法和高频水性改变法两种 电子水处理器 纯物理方法 在未改变水的化学成份的基础上 通过改变水的物理结构而达到除垢防垢目的 同时兼具杀菌 灭藻 延缓管路腐蚀 减轻黄水 黑水现象等功能 广泛应用于空调 采暖 生活热水及工业生产等水温较低的冷热源系统中 11 5 5水的除气 水中溶解的气体有氧气和二氧化碳 是造成锅炉金属壁腐蚀的主要原因 特别当炉水PH值较低时更加严重 除氧方法 热力除氧 真空除氧 化学除氧和解吸除氧 一 热力除氧工业锅炉广泛采用大气式热力除氧器 即除氧器工作时 其内保持略高于大气的压力 一般为0 02 0 025MPa表压力 在此压力下的饱和温度为102 1040C 当水加热至饱和温度时 水中的溶解气体可随水蒸汽逸出 二 真空除氧真空除氧的原理与设备结构与热力除氧相似 它是利用低温水在真空状态下达到沸腾 从而达到除氧的目的 除氧器的真空可借蒸汽喷射泵或水喷射泵来达到 当除氧器内真空度保持在80kPa 而相应的水温为60 时 水的溶解氧含量可达0 05mg L 达到供热锅炉给水标准 真空除氧比大气式热力除氧有以下优点 可以不用蒸汽 锅炉给水温度低 便于充分利用省煤器 降低锅炉排烟温度 它与热力除氧一样 要考虑给水泵的气蚀问题 因此除氧水箱都必须放在一定的标高位置上 这就给小型锅炉房的布置带来一定的麻烦 三 解吸除氧就是将不含氧的气体与要除氧的软水强烈混合 软水中氧就大量扩散到无氧气体中去 从而使软水的含氧量降低 达到除氧的目的 11 5 6锅炉的排污系统及排污量计算 控制锅炉