【毕业学位论文】（Word原稿）锅炉水处理技术-航海学轮机工程

I 分类号 编号 学 毕 业 论 文 锅炉水处理技术 请学位： 学士学位 院 系： 院 专 业： 轮机工程 姓 名： 学 号： 导老师： 学 摘要 本文对锅炉水处理技术和目前水处理技术过程当中存在的问题 及改进方法进行了研究。包括：锅炉水处理技术的基本原理；锅炉水质的保持方法；炉外水处理技术；炉内水处理技术；锅炉水处理过程当中存在的问题及解决方法；船用锅炉水处理的缺陷及改进方法。其中，炉外水处理包含了 含悬浮和胶体颗粒的水预处理、含铁锅炉水的预处理、含氯水的预处理、高硬度或高碱度水的预处理、含钙镁离子水的预处理、炉外给水除氧等。炉外水处理主要是使炉内结垢、腐蚀、蒸汽夹带得到控制，从而实现锅炉安全运行的最佳操作。经实验及运行证明，对于锅炉水处理采用炉外水处理和炉内水处理的相结合的方式对锅炉高效、节能、安全长寿运 行有较好的效果。 关键词 ： 炉水处理；除垢；缺陷；改进方法 In of of of of or of as so is of to a of a of a 录 绪论 . 1 1 锅炉水处理基本原理 . 3 概述 . 3 锅炉水质超标的危害 . 3 积成水垢，降低效率 . 3 腐蚀金属，损坏元件 . 5 蒸汽品质下降 . 6 2 炉水水质保持方法 . 7 锅炉水质标准 . 7 锅炉排污 . 7 锅炉排污量和排污率的计算方法 . 8 3 锅炉炉外水处理 . 9 含悬浮和胶体颗粒的水预处理 . 9 含铁锅炉水的预处理 . 9 含氯水的预处理 . 9 高硬度或高碱度水的预处理 . 9 含钙镁离子水的预处理 . 10 炉外给水除氧 . 11 4 锅炉炉内水处理 . 12 无机阻垢剂 . 12 有机阻垢剂 . 12 乙二胺四乙酸二钠盐 . 12 氨基三亚甲基磷酸 . 13 有机药剂和无机药剂阻垢效果比较 . 14 聚合磷酸盐 . 15 栲胶和腐殖酸钠 . 15 腐殖酸钠法 . 16 聚羧酸盐 /有机磷复合剂 . 16 5 锅炉水处理中存在的问题及对策 . 18 如何选择水处理设备 . 18 离子交换器的盐耗等与锅炉出力相匹配 . 18 锅外和锅内水处理方法相结合 . 18 如何调整锅水 . 18 水质的督促和指导存在不足 . 18 新装锅炉验收流于形式 . 19 V 生产厂家存在着恶性竞争的问题 . 19 6 锅炉水处理的缺陷及改进方法 . 20 聚丙烯酸水处理剂防垢作用 . 20 聚丙烯酸防垢机理 . 20 聚丙烯酸对水的 . 20 磷酸盐与聚丙烯酸的对比试验 . 20 结论 . 22 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 22 1 绪论 锅炉水处理的传统发展战略为安全和节能，在过去，安全问题一直被重视，而环境问题未引起足够重视，即 :对于锅炉水处理技术来说，过去由于受技术的限制，国内外采取的做法是舍环境而取安全。人类进入 21 世纪，随着全球性的环境污染和水资源短缺，人类的环保意识大大加强，作为可持续发展战略，锅炉水处理越来越受到重视，根据绿色化学新概念，对绿色的解释 (绿色是指对环境友好、对人身安全 )，消灭污染源头的绿色锅炉水处理技术也成为 21世纪锅炉水处理发展的中心战略。国家科技部在“八五”和“九五”期间对锅炉水处理给予重点支持，国家 质量技术监督局也把锅炉水处理作为设备安全监察工作要点中的重点。这将促使有关各方面和科技工作者共同努力完成安全节能和环保并重的绿色锅炉水处理技术的战略目标。 锅炉是耗能大户，据统计，工业发达国家的锅炉燃料用量一般占第一位，远高于其它工业，水处理不当则会造成锅炉结垢，结垢影响传热效率 (水垢的传热效率是碳钢传热效率的 1%)，浪费燃料，增加能耗 (10%)，甚至会造成锅炉爆管事故。同时还会缩短锅炉寿命，造成经济损失。锅炉也是耗水大户，工业发达国家的锅炉耗水量一般占第三位。锅炉更是污染大户，连续排污， 定期排污，排污水量约占给水量的 10%，排污水属碱性废水，且水中含有大量磷酸盐等会对环境造成污染。因此，研究开发对环境友好的锅炉水处理药剂将对环境保护起到重要作用。 目前中国煤炭年消耗量 12亿吨 /年， 000万吨 /年，燃煤锅炉煤炭消耗量占中国煤炭总消耗量的 36%, 上，致使中国成为世界上大气被 染最为严重的国家之一。欧美日等国的锅炉燃油燃气类占85%且锅炉容量越小，燃油燃气的比例越大。中国锅炉以燃煤为主，约占锅炉总容量的 95%以上 ，燃油燃气锅炉不到 5%,且中国锅炉用煤品质低劣，灰分高 (22%,硫分高 (3%，而国外锅炉用煤一般为低灰低硫优质煤，其大气污染程度远小于中国。我国相当一部分城市大气 接近或达到西方国家 50 染作用下，我国生态环境遭到严重破坏。我国受酸雨危害的面积占国土总面积的 40%，且每年以 105雨对我国农作物、森林等影响巨大，仅江苏、浙江等 7省因酸雨造成农田减产约 15000济损失约 37亿元 /年 ; 森林受害面积 12800材损失约 6亿元 /年 ; 森林生态效益损失约 54亿元。防治大气 成为我国当今及未来相当长时间内的主要社会问题之一。由于中国目前对环境保护的重视，在中国小型燃油燃气锅炉逐步取代同规模燃煤锅炉是必然趋势。大中型燃油燃气锅炉也会随着经济的发展逐步得到推广使用。如果给水水质管理不善，往往造成水垢迅速附着，降低传热效率，或由于给水溶解氧高，造成锅管氧腐蚀，严重时造成爆管事故。因此，锅炉水处理必须得到重视，锅炉水处理技术的研究和开发对于中国经济的发展和环境保护具有重要意义。 目前，中国工业锅 炉水处理现状是 :大多数工业锅炉都配有软化设备，按国家标准规定，一部分锅炉配有除氧设备，但由于软化设备管理和运行状况差，除氧设备使用率低， 2 锅炉补给水残留硬度和溶解氧高，导致 90%以上的锅炉存在结垢和腐蚀问题。中国工业锅炉炉内加药以无机碱性阻垢剂为主，少部分管理较好的企业，使用缓蚀阻垢剂，但未作到科学加药，大多数企业对炉内加药水处理认识不够，以致当前炉内水处理技术处于简单、初始阶段，且对于锅炉排污水不做处理即排放。锅炉水处理药剂生产厂研发基础薄弱，技术落后，采用药剂原料不够环保，与国外锅炉水处理剂研发生产企业有 较大差距。国外锅炉水处理技术比较发达，锅炉给水软化设备己达到全自动控制，软化水水质监测也已达到自动监测或采用快速分析手段，可以防止因给水硬度的泄露而造成的锅炉结垢问题。锅炉内水处理药剂采用复合配方，使药剂具有优良阻垢、分散、缓蚀、除氧、鳌和功能，且药剂不含磷酸盐属绿色锅炉水处理剂，对环境友好。在药剂投加上，采用自动计量投加和在线监测，科学加药与监测，避免了锅炉因水质管理不善而导致的腐蚀结垢问题， 从而保证了锅炉节能、安全运行，并且使锅炉运行时减少了环境污染。 本论文将针对锅炉水处理技术进行较详细深入的研究， 包括锅炉水处理技术基本原理、水质保持方法、炉外水处理、炉内水处理、锅炉水处理技术现存在的问题及对策、船用锅炉水处理的改进方法。炉外水处理主要指水质软化处理和除氧处理。过去设备运行耗费大量人力，软水水质分析工作按常规分析较复杂。近年随着自动化控制技术的发展，自动软水机的使用逐渐普及，自动软水机操作简单，节省大量人力，软水机出水水质稳定，且软水水质完全达到锅炉水质标准。炉内水处理是指在进行炉外热力除氧的同时，在锅炉给水时向锅炉内计量投加具有缓蚀、阻垢、除氧功能的复合锅炉水处理药剂，在锅炉运行过程中，锅炉内电导率 传感器监测炉水电导率，从而实现锅炉加药自动化。 就今后如何做好锅炉炉内水处理和炉外水处理，为锅炉安全节能环保运行提供理论基础和科学依据。 3 1 锅炉水处理基本原理 概述 锅炉是能够产生蒸汽的换热设备，它通过燃料在炉膛内燃烧释放热能，再通过传热过程传递给水，使水变成蒸汽，蒸汽直接供给工业生产所需热能或通过蒸汽动力机械转换为机械能或经汽轮发电机转换为电能，所以，锅炉的主要任务是安全可靠经济有效的把燃料中的化学能转换为蒸汽的热能。 锅炉的基本组成分为锅炉本体和辅机。锅炉本体的作用是保证燃料充分的燃烧， 同时产生合格的蒸汽。锅炉辅机的作用是保证连续可靠的供给锅炉合格的燃料、空气和水，并将燃烧后的烟气排出。锅炉的工作过程包括 :燃料的燃烧过程，烟气向水、汽的传热过程和水的汽化过程。水蒸汽的形成过程是 :经过水处理的锅炉给水，经水泵加压、除氧，进入给水加热器 (省煤器 )，吸收烟气的热量后被加热，然后进入锅炉本体，锅炉上部为饱和蒸汽，下部为饱和水，由于汽水密度不同，密度小的饱和蒸汽从汽水混合物中分离出来到达锅炉上部空间，经汽水分离器进行分离，密度大的水留在锅炉下部空间。 要保证锅炉安全经济稳定运行，及产出合格的蒸汽前 提是，使用合格的锅炉给水及适当的炉内水处理。锅炉采用炉外处理和炉内处理相结合的水处理方式对锅炉高效、节能、长寿命安全运行有较好效果。 锅炉水质超标的危害 锅炉设备能否安全运行，水质处理是非常重要的。锅炉给水如果不处理或处理不当，必然会在受热面上结垢，致使锅炉传热性能变差，锅炉热效率降低，还会产生腐蚀，鼓包，爆管，甚至引起爆炸等事故。所以水质处理是保证锅炉高效、节能、长寿安全运行的重要前提条件。 积成水垢，降低效率 锅炉锅筒内的水受热后沸腾、蒸发、浓缩，为水中杂质进行化学反应提供了有利 条件。当这些杂质在锅炉水达到饱和状态，便有固体物质析出。这些固体物质如果悬浮在锅炉水中，就称为水渣；如果沉积在受热面上则称水垢。锅炉是一种热交换设备，水垢的生成极大影响锅炉导热能力。燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到炉水中，大量的热被烟气带走，致使炉膛和烟气的温度逐步升高。排烟温度升高就造成排烟热损失增加，锅炉的热效率降低。为保持锅炉的额定参数又必须更多地投加燃料，提高炉膛和烟气温度，因此造成能源的浪费。如结 1的水垢，则浪费燃料 3。炉膛的温度升高，造成锅炉受热面两侧的温差增大，炉管的温度升高。如 1壁的温度为 280，当结 1壁的温度可高达 680 。此时，钢板强度从 4锅炉压力作用下炉管发生鼓包，甚至爆管；而金属温度升高会使金属伸长， 100则伸长 于没有伸缩余量的受热面，就会引起炉管的龟裂。此外，炉结垢后，增加了管内水循环的阻力，破坏了正常的炉水循环，也容易造成炉管过热。 对于中高压锅炉，由于采用完善的水处理措施和可靠的水质管理制度，一般不会发生严重结垢。低压锅炉由于锅炉水处理措施简陋，水质管理制度比较简 单，往往发生结垢现 4 象，轻者浪费燃料，出力降低，使锅炉运行经济性能下降，重者锅炉设备损坏，甚至发生人身安全事故。 结垢 : 水在锅炉内受热蒸发，不但为水中的杂质提供了化学反应条件，还会使锅水不断浓缩，当杂质在炉水中达到饱和时，便有固体物质析出。所析出的固体物质，如果是浮在炉水中，就为水渣 ;如果沉积在受热面上，则称为水垢。 水垢的形成 : 水垢是由盐类受热分解、溶解度下降、相互反应、水渣转化而形成的。 （ 1）盐类受热分解 :含有硬度的水质进入锅炉后，在锅炉表面上被加热，在加热的过程中，一些钙、镁盐类因受热分解，从溶于 水的物质转化为难溶于水的物质附着于锅炉金属表面上结为水垢。其化学反应式为： + H)2 + （ 2）盐类溶解度下降 :随着炉水温度的升高，炉水内有些盐类溶解度下降，如 ，这些盐类从水中析出，在受热面上沉积形成水垢。有些溶解盐含量不断增加，当达到饱和时，盐类在蒸发面上析出固相结生水垢。 （ 3）盐类反应 :给水中原溶解度较大的盐类和其它盐、碱反应后，生成难溶于水的化合物结生水垢。 +a(+ 2O （ 4）水渣转化 :炉水不断蒸发，炉内水渣过多，如排污不及时，很容易由泥渣转化为水垢。如 H)2和 。 水垢的分类 : 水垢绝大部分是由难溶盐类形成的，还包括一部分腐蚀产物。水垢可按组成的阳离子分类，也可按阴离子分类。 按阳离子分类 : 钙镁垢 :0% 主要由给水中的 成的。 铁垢 :0% 主要由锅炉给水带入的腐蚀产物及锅炉本身的腐蚀产物形成的。 按阴离子分类 : 碳酸盐垢 :0% 主要由 碳酸成分及 H)2形成。 硫酸盐垢 :0% 主要是硫酸钙成分。 硅酸敖垢 :0% 主要是硅酸钙成分。 混合水垢 :一种是由钙、镁的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐及氧化铁组成的混合物，一种是各种水垢分为多层组成的一个整体。 水垢的组成及性质 : 水垢的组成和结晶形状与水质成份，受热面的温度以及锅炉水的循环状态和 等因素有很大的关系，水垢的组成非常的复杂，常见的水垢组成及性质见表 1 5 垢类 组成 分子式 性质 碳酸盐 水垢 霞石 方解石 水镁石 g( 白色 ,方解石坚硬，霞石次之，镁石松软。 硫酸盐水垢 硬石膏 色或黄色坚硬，致密。 硅酸盐水垢 单硅钙石 硬硅钙石 硅灰石 纤维蛇纹石 钠辉石 223544( 化铁垢 磁铁垢 赤铁钩 黑色，松软 砖红色，较致密。 表 1见的水垢组成及性质 水垢的危害 ： (1)浪费燃料 。 (2)损害受热面 。 (3)降低锅炉效率 。 (4)结垢会降低锅炉使用寿命。 (5)增加了 锅炉水垢的清洗费用。 腐蚀金属，损坏元件 锅炉的省煤器、水冷壁，对流管束及锅筒等元件，在其金属与水接触时，水中杂质会使金属表面因受电化学作用而遭到破坏。这种金属腐蚀，严重的会使金属内部晶格发生改变，金属强度明显降低。因此水中杂质腐蚀金属将严重影响锅炉安全运行，缩短锅炉使用年限。另外金属腐蚀产物易与其它杂质结成水垢，且当水垢中有铁的腐蚀产物时，其导热系数明显降低，产生的水垢贴在金属表面，又会产生垢下腐蚀。这种恶性 循环会导致锅炉元件的损坏。 无机酸的腐蚀：主要发生在锅炉内金属表面上。当锅炉补给水里混有海水，被补入锅炉内后，又没有进行炉水处理，在炉水中就会生成少量的无机酸，锅炉金属钢板将很快遭受严重腐蚀。 碳酸的腐蚀：主要发生在蒸汽、凝水管路和蒸汽加热管末端的湿蒸汽管路上。在这些管中加一些胺，让它随蒸汽凝水在管内循环，可以起到中和碳酸、控制碳酸对管路腐蚀的作用。 氧气对金属的腐蚀：在锅炉内发生得最严重。首要的控制 (预防 )措施是通过高质量的炉水处理尽可能地最大限度地除去锅炉补给水和炉水中溶解的空气，特别是氧气，因为锅炉发 生腐蚀最常见的原因之一是溶解在补给水里的氧气。当氧气进入锅炉内以后，会促使 6 电化学腐蚀的进一步加快，这一点，过去一直没有得到重视，即使在处理它时也只是根据经验 ;靠经验处理，仅仅只有少数锅炉装置才能满足要求。 晶间腐蚀：晶间腐蚀常发生在锅炉内金属铆接、接缝、胀口处以及应力集中的地方。其特点为 :腐蚀裂隙是沿着金属结晶的边界分布，减弱了结晶间的联系，因而降低了金属强度。开始时在结晶边界出现极细裂纹，以后逐渐扩大直至穿透金属，所以也称裂纹腐蚀。 蒸汽品质下降 蒸汽锅炉锅筒内的水滴蒸汽大量带走的现象称为汽 水共腾。引起汽水共腾的原因：一方面由于锅炉运行操作不当或锅炉结构问题，如，蒸汽阀门开启过快、锅炉水位过高、用汽量突然增加、锅炉压力骤然降低、锅炉超负荷运行、蒸发率过大等问题；另一方面是由于锅水中杂质造成的。当锅炉水中含有较多的氧化钠、磷酸钠、油脂和硅化物时，或者炉水中的有机物与碱作用发生皂化时，在锅水沸腾蒸发过程中，液面就会产生泡沫。泡沫薄膜蒸发过程中，液面就会产生泡沫，泡沫薄膜破裂后分裂出很多水滴，这些含盐量很高的水滴不断被蒸汽带走，从而发生汽水共腾现象。汽水共腾时，蒸汽受到更加严重的污染，同时过热蒸汽也 因携带饱和蒸汽中的水滴和盐分溶解在蒸汽而被污染。蒸汽污染会造成过热蒸汽流动管道积盐，严重时会发生管道堵塞，以至爆管，对电站锅炉，还会造成汽轮机叶片积盐，影响出力和效率，严重时会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故停机。因此炉水含盐量是炉外水处理的一项重要指标。 7 2 炉水水质保持方法 锅炉水质标准 不同国家因为水质的要求标准不同，其锅炉用水的处理方式不同，现就以我国工业锅炉水质标准为例，见表 2 项目 业锅炉水质标准 给水 锅水 额定蒸汽压力 H 7以上 10 12 总硬度 总碱度 6 16 溶解固形物 3000 电导率 us/ 氯根 溶解氧 10 30 含油量 2以下 含铁量 相对碱度 下 10 30 表 2工业锅炉水质标准 锅炉排污 为了保持锅炉水质的各项指标控制在标准范围 内需要从锅炉中不断排除含盐量的炉水和沉积的泥垢，再补入含盐量低的给水，这称为锅炉的排污。锅炉排污是水处理工作的重要组成部分，是保证锅炉水质浓度达到标准要求的重要手段。实行有计划和科学排污，保持炉水水质良好，减缓和防止水垢结生，保证蒸汽质量和防止锅炉金属腐蚀的重要措施。 排污的目的是排除锅炉水中过剩的盐量和碱量，使炉水的各项指标符合标准，排除锅炉内结生的泥垢，排除锅炉水表面的油脂和泡沫。锅炉排污作业可分为全排污、间歇排污和连续排污，前两者为手动操作，后者为自动操作。全排污为防止炉水的浓缩以及把泥垢排出炉外，将 炉水全部排出炉外的操作。全排污的间隔由 的上升程度而定，但最迟 8 也要运行 2天后，确认 果运行时间长、负荷重，运行一天就达到 ，要每天都进行全排污。在寒冷地区为防止冬季结冰，损坏设备也要进行全排污。间歇排污定期将炉水排出炉外，将泥垢或其它沉淀物排出炉外的操作，能迅速调节炉水浓度，以补充连续排污的不足。全排污、间歇排污无法满足排污量时，就要靠连续排污装置自动排污，以控制炉水水质指标。连续排污与全排污不同，是防止炉水过度浓缩作为主要目的，一般与给水泵连动，排污量由针 阀或调节节流板来实现。连续排污是从汽水分离器的回水配管的下部集箱及循环水止回阀间的套管中排出。 锅炉排污量和排污率的计算方法 排污率 (%)=锅炉给水中各项目分析值 /炉水中各项目标准值 100%(上述各项目主要是氯离子、二氧化硅、电导率 )，排污量 (L/h)=给水量 (L/h)排污率 (%) 例 :给水氯离子含量 =73 炉水氯离子含量 =400 292L/h 排污率 (%)=73/400 100%=排污量 (L/h)=292 53L/h 9 3 锅炉炉外水处理 锅炉水处理的任务就是采取有效措施 ，保证锅炉的汽、水品质，防止锅炉结垢、腐蚀及汽水共腾等现象的发生，从而保证锅炉安全、经济有效运行。锅炉水处理包括炉外处理、炉内加药处理。 含悬浮和胶体颗粒的水预处理 要除去水中的悬浮物和胶体物质通常采用混凝、沉淀、过滤工艺进行水的预处理。水中胶体状态微粒，其粒径一般为 10受到分子运动的冲击，作无规则的高速运动，使这些微小颗粒能均匀地扩散在水中，长期不下沉。混凝是通过向水中投加混凝剂使水中胶体微粒结成大颗粒的过程 。常用的混凝剂有铝盐和铁盐两大类。如混凝速度低还得加适量的助凝剂，混凝后经沉淀池沉淀，再经机械过滤器过滤，这样清理悬浮物和胶体工作就完成了。 含铁锅炉水的预处理 用空气中的氧气对地下水中 行氧化处理是最经济的方法。此法是将水充分与空气接触，空气中的氧气便迅速溶于水中，这个过程称为水曝气。装置为莲蓬头曝气，这种装置是使水通过莲蓬头上的许多小孔向下喷洒，把水分散成细小的水流，在其下落过程中实现曝气。莲蓬头的直径为 150蓬头上的孔眼直径 3蓬头距水面高度视水中含铁量而定 ，原水含铁量越大，其高度越高。在 H)3 形成中可与水中的悬浮杂质发生吸附架桥使其脱稳，即同时起到混凝作用。曝气后的水经过滤处理即可将铁和悬浮物除去。 含氯水的预处理 水厂为了消除水中的细菌等微生物，防止疾病传播而进行加氯消毒，故自来水与天然水不同之点就是含有游离性氯 (常以次氯酸 式存在 )。向自来水中投加的氯量一般由需氯量和余氯量两部分组成。需氯量指用于杀死细菌和氧化有机物等消耗的部分，余氯量是为了抵制水中残存细菌的再度繁殖避免水质二次污染，一般要求自来水管网中尚需维持少量剩余氯。通常规定管网末端余氯量不能低于 L，出厂水余氯控制在 L，如锅炉的给水中余氯量较大，而进入离子交换器，则会破坏离子交换树脂的结构，使其强度变差，颗粒容易破碎。通 常采用的除氯方法有化学还原法和活性炭脱氯法。这里只介绍化学还原法。化学还原法是向有余氯的水中投加一定量的还原剂，使之发生脱氯反应。通常还原剂有二氧化硫和亚硫酸钠。 高硬度或高碱度水的预处理 对于高硬度或高碱度的水在送入锅炉或进行离子交换软化前，宜采用化学方法进行预处理。通常有 4 种方法，第 1 种方法是石灰处理的化学反应法，是将生石灰 (石灰石经过燃烧制取。通过加水消化后制成 H)2，其反应式为： a(，将 H)2配制成一定浓度石灰乳溶液投加在水中，进行如下 化学反应： H)2+210 H)2+ +2a(+ +a(+H)2 +加入生石灰的量应根据化学分析及计算得到。这种方法处理后可除硬度，但碱度不变；第 2 种方法是石灰 原水硬度高而碱度较低时，除了采用石灰处理去除碳酸盐硬度外，通常还可用苏打 (除非碳酸盐硬度。这种处理方法是向水中同时投加石灰和苏 打，石灰与水中 碳酸硬度的化学反应如前所述，苏打与非碳酸盐硬度发生如下化学反应： +2a( H)2+ 该方法适用于硬度大于碱度的原水，软化水的剩余硬度可降低到 L；第3种方法是石灰 灰 理法适用于原水中硬度大于碱度的情况，当原水中碱度大于硬度时单纯石灰 软化，只能降低与碳酸盐硬度相应的那一部分碱度，而其余的钠盐碱度是不能除去的。如果同时投加石膏（ 也可用 在软化的同时，不降低水的钠盐碱度。其反应式为： 4a(=2+2种是 化学反应为： +2+g(+4H)2 +2H)2 +2H)2 +22O +2+法比石灰 费用高。 含钙镁离子水的预处理 锅炉水处理的主要内容是水的软化，除去水中的钙镁硬度盐，防止锅炉结垢。软化水的方法很多，目前常用的是阳离子软化法。基本原理是原水流经阳离子交换剂时，水中的 阳离子被交换剂吸附，而交换剂中的可交换离子 ( H+或 则溶 入水中，从而除去了水中钙镁离子，使水得到了软化。这里只介绍钠离子交换软化法。钠离子交换剂用 离子交换软化反应为： +g(+11 由上述反应可见，钠离子交换软化即可除去暂时硬度，又可除去永久硬度，处理后的水残余硬度可降到 ，甚至更低。但不能降碱，因为构成天然水碱度主要部分的 和 等当量地变为 者仍构成碱度。另外，处理后水的含盐量增加，因为钙镁盐等当量地转变成钠盐，而钠的当量值 (23)比钙和镁的当量值( ，所以用毫克每升表示水的含盐量将有所提高。随着交换软化过程的进行，交换剂中的 逐渐被 代替，软水的残余硬度将逐渐增大。当残余硬度达到某一值后，水质已不符合锅炉给水标准要求，则认为交换剂失效，应立即停止软化，对交换剂进 行再生，以恢复其软化能力。常用的再生剂是 于 带的电荷多处于选择性置换顺序的前边，所以必须使用浓度较高的食盐溶液，其再生反应为： 生生成物 随再生废液一起排掉。再生后，交换剂重新吸附变成 恢复离子交换的能力，可继续用来对水进行软化。软化水设备有固定床、双层床、混床逆流再生和浮动床。 炉外给水除氧 锅炉给水中的溶解氧是锅炉腐蚀的主 要原因，为防止锅炉运行期间和停用期间的氧腐蚀，应对锅炉进行除氧。目前，一般锅炉采用热力除氧方式。即以蒸汽通入软水箱，把软水加热，水温升高至 800，使溶于水中的气体解析出来，以达到除氧的目的。热力除氧原理基于溶解定律 (亨利定律 )，即气体在水中的溶解度与该气体在汽水界面上的分压成正比。在大气压力下，空气、氧气、水蒸气的分压以及氧气溶解度有以下关系 :随着水温增高，水蒸气的分压增大，而空气和氧气的分压逐渐降低，水温 80时溶解氧约为 3，水温 100时水中的溶解氧降至零。 热力除氧不仅能除氧，还能除去其它的 腐蚀性气体，降低部分碱度（ 除氧水中含盐量不断增加，效果稳定可靠，操作容易。 12 4 锅炉炉内水处理 炉内处理是使炉内结垢、腐蚀、蒸汽夹带得到控制而实现锅炉安全运行的最佳操作。只有良好的炉外处理而没有炉内处理，对锅炉安全而言只能是事倍功半。我国绝大数中心锅炉之所以不做炉内处理，这与国标中提出 2 吨 /小时以下锅炉可以不做炉外处理是分不开的，使锅炉运行人员放松了炉内处理，导致大量锅炉无故消耗能源，至少缩短一半寿命。炉内处理一般以加药剂实现，使用的药剂有五部分，即阻垢剂、 淤渣分散剂、除氧剂、消泡剂，蒸汽系统保护剂。五种药剂中个别药剂如阻垢剂、分散剂，在锅炉操作中得到了一定程度的推广，但大都使用极不规范，如不少现场是每天加一次磷酸三钠或磷酸二钠与聚磷酸钠。目前一些高级宾馆、饭店、小区采用了许多高效燃气锅炉，操作中规定要求使用药剂保护，一般是先加阻垢分散剂后加蒸汽保护剂，操作比较麻烦，费用也较高，效果也可能由于药剂不稳定而有所下降。 无机阻垢剂 无机阻垢剂常见的有 炉水中加入它们主要是在保证锅炉水适当的碱度和 条件下和硬度杂质反应生成易随 排污排出的水渣。加药过程中必须科学控制锅炉排污，否则水渣会形成二次水垢。 于会与钢铁反应生成磷酸铁保护膜而具有防腐作用。两者使用时的加药量可根据经验公式估算或反应方程式计算。 般在两种情况下使用：一是锅炉启动阶段适当添加可使锅炉水的碱度、 有利于金属表面迅速形成完整致密的 是对高硅含量的软化水，在保证锅炉水相对碱度合格的情况下，适当少量添加可防止受热面结硅垢 。 对于高碱度水，可以使用 少因碱度偏高引发的碱度腐蚀和气水共腾现象。 以上这几种无机阻垢剂共同的不足就是无法消除锅炉水中的铁杂质。 有机阻垢剂 目前，我国锅炉水处理应用的药剂集中在无机盐类的复合配方上，主要成分是：氢氧化钠、磷酸三钠、碳酸氢钠、腐殖酸钠和烤胶等。随着国外对复合有机药剂的研究，复合有机水处理药剂呈现出许多优点，不仅有良好的阻垢作用，可以防止二次防垢，达到无垢运行，而且用量少，使得蒸汽品质提高。因此，高效有机阻垢剂的研究对锅 炉水处理是十分重要的。 乙二胺四乙酸二钠盐 为了研究有机阻垢剂 据水质情况配制水样，并且考虑到碱度的变化，配制水样为硬度（ 7,碱度（ 别为 3、 4、5 和 6。采用挂片试验方法，测定不同水样条件下 13 图 图 碱度为（ 3 4） 的低碱度范围内 且随着 阻垢率越高；在碱度较高的情况下， 随着用量增多，其致垢效果越弱，超过一定用量又有了阻垢作用。由此可以看出有机药剂 氨基三亚甲基磷酸 工业用氨基三亚甲基磷酸（ 纯度未必必要控制的很高，但是在试验阶段时要用高纯度的产品，这是由于氨基三亚甲基磷酸（ 阻垢效果不但和水质情况关系很大，同时也和自身加入量的关系极为密切 ，投加量的少许改变就有可能导致阻垢效果的强度变化。因此在考虑到其本身纯度的同时，也必须严格控制水样的配制，使其在特定的硬度和碱度下进行试验。在硬度（ 7 的实验室自配水质条件下做 阻垢试验，试验结果见表 由表 阻垢性能随着加入量和水样碱度的变化，阻垢效果的变化也很大。 过一定用量又致垢，但总体趋势还是随着碱度的增大，其阻垢率减小。碱度为（ 3 4） 的范围时，阻垢率达以达到 90%以上。因为 用量很少，这时候微量的变 化会引起阻垢和致垢这两种完全不同的效果。但是在确定其水质条件后，准确用量，其阻垢效果甚佳。 质碱度 阻垢率 R% 0 6 0 14 有机药剂和无机药剂阻垢效果比较 当锅炉压力为 锅水中 0%水解，所以试验室用纯碱和 拟锅炉中投加纯碱作为阻垢剂的情况，以硬度 7、碱度为 3 的水质进行阻垢剂实验研究。为了更加直观的反映出有机药剂 的优势，同时在图 ，无机曲线按碳酸盐用量绘制，相应投加的氢氧化钠为等量碳酸盐水解的质量）。 从图 着纯碱加入量的增加，其阻垢率开始增加，当达到一个最大值后，继续加入纯碱，其阻垢率反而减少。并且即使在阻垢率最大时也没有超过 75%。最大的阻垢率出现在大约 ,量为 ，而在这种情况下锅炉水浓缩两倍，其碱度就能达到 30 以上，这就很容易产生汽水共腾，严重影响蒸汽的品质。无论是 用量，在其较少用量的情况下就可以达到较高的阻垢效果。而对于这两种有机药剂，无机药剂碳酸钠在远多于有机药剂用量的情况下却难以达到理想的阻垢效果。由此可见，有机药剂的阻垢性能远远优于无机药剂。 另外，试验结果还表明，在该水质条件下有机药剂 阻垢效果优于 15 图 聚合磷酸盐 聚合磷酸盐中常用的是六偏磷酸钠和三聚磷酸钠。他们都能和水中的 成的络合物