第六章锅炉水处理ppt课件

,第六章锅炉水质处理第一节天然水中的杂质及对锅炉的危害天然水中的杂质是多种多样的，按其颗粒大小可分为三类：颗粒最大的称为悬浮物，其次是胶体，最小的是离子和分子，即溶解物质。1、悬浮物是指水流动时呈悬浮状态的物质，其颗粒直径在10-4mm以上，它通过过滤就可以分离出来。主要是泥砂、动植物残渣、工业废物等（漂浮、悬浮、沉淀）。悬浮物的危害：（1）影响离子交换设备的运行；（2）使锅炉受热面传热情况变坏，金属因过热损坏而发生事故；（3）影响水循环，严重堵塞炉管产生事故；（4）引起汽水共腾，降低蒸汽品质。,2、胶体物质是多分子和离子的集合体，其颗粒直径在10-610-4mm之间。水中胶体物质有铁、铝、硅的化合物，以及动植物有机体的分解物质有机物。胶体物的危害:(1)使锅炉结成难以去除的坚硬水垢；（2）使锅炉产生大量泡沫，引起汽水共腾，降低蒸汽品质，影响锅炉正常运行。3、溶解物质主要是钙、镁、钾、钠等盐类及氧和二氧化碳等气体。这些盐类在水中大都以离子状态存在，其颗粒直径小于10-6mm。水中溶解的气体则是以分子状态存在的（1）氧气O2-来源大气，水中的含氧量与水温及气压有关。危害：腐蚀金属表面（水侧）。（2）二氧化碳CO2-一是有机物的分解产物；二是大气；三是地球的地质化学过程产生的。危害：含二氧化碳的水有一定的酸性，对金属有腐蚀作用，且还会加剧溶解氧对金属的腐蚀。,（3）水中的离子-来源，无机盐类溶于水后电离形成。阳离子主要有：Ca2+、Mg2+、Na+、和k+等。阴离子主要有：HCH3-、so42-和CI-、sio32-危害：使锅炉结垢及积水渣，浪费燃料，降低锅炉热效率；腐蚀锅炉，缩短锅炉使用寿命；引起汽水共腾，恶化蒸汽品质；结垢使锅炉受热面过热，产生变形，鼓包和损坏；结垢和积存水渣，会减小管内水流通直径，严重堵管影响水循环。,第二节低压锅炉水质标准及水质指标为防止锅炉由于结垢、腐蚀及锅水起沫而影响锅炉的安全、经济运行，锅炉给水及锅水均要达到水质标准。我国现行的工业锅炉水质标准（GB15762008）适用于额定出口蒸汽压力小于等于2.5MPa，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。,锅炉进水从底部，经加热至顶部一次性变成蒸汽的水管锅炉，为贯流锅炉。,锅炉进水从底部，经加热至顶部一次性变成蒸汽的水管锅炉，为贯流锅炉。,二、锅炉用水主要评价指标1、悬浮物表示水中不溶解的固态杂质含量，即将水样过滤后分离出的固形物。其含量通常用mg/L表示。2、溶解固形物将滤出悬浮物后的水样进行蒸发和干燥后所得的残渣。其含量用mg/L表示。3、硬度（H）指溶解于水中能够形成水垢的钙、镁盐类的总含量。其含量用mmol/L表示，硬度又可分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度、永久硬度、暂时硬度、负硬度。,1）碳酸盐硬度（YD碳）：溶解于水中的重碳酸钙Ca（HCO3）2、重碳酸镁Mg(HCO3)2和钙、镁的碳酸盐形成的硬度称为碳酸盐硬度。这些盐类很不稳定，在水加热至沸腾后可分解生成沉淀物析出，即Ca(HCO3)2=CaCO3+H2O+CO2Mg(HCO3)2=MgCO3+H2O+CO2MgCO3+H2O=Mg(OH)+H2O+CO2所以又称其为暂时硬度。2）非碳酸盐硬度（YD非）：指水中的氯化钙CaCl2、氯化镁MgCl2、硫酸钙CaSO4、硫酸镁MgSO4等非碳酸盐的含量。这些盐类在加热至沸腾时不能立即沉淀析出，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，所以又称为永久硬度。因此，总硬度=暂时硬度+永久硬度=碳酸盐硬度+非碳酸盐硬度3）负硬度（YD负）：是指水中重碳酸钠（NaHCO3）和重碳酸钾（KHCO3）的总含量。4）碱度（JD）指水中碱性(能接受氢离子的)物质总含量。例如，氢氧根OH-、碳酸根CO32-、重碳酸根HCO3-及其他一些弱酸盐类都可以用酸中和，都是水中常见的碱性物质。碱度的单位用mmol/L表示。,水中所含的各种硬度和碱度，有着内在的联系和制约。，注（1）水中不可能同时存在氢氧根碱度和重碳酸根碱度，因为二者会发生化学反应，即HCO3-+OH-CO32-+H2O注（2）水中的暂时硬度是钙、镁与HCO3-及CO32-形成的盐类，也属于水中的碱度。当水中含有钠盐碱度时，就不会存在非碳酸盐硬度（永久硬度），即CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4由上列化学反应方程式可见，水中不可能同时存在钠盐碱度和永久硬度，所以常将钠盐碱度称为负硬度。,5）氯化物（CI-）-指水中氯离子的含量，单位mg/L。锅炉水中其含量越小越好，含量高时则会腐蚀锅炉，易引起汽水共腾。6）二氧化硅（sio2）-水中含量不大，对锅炉结垢的速度和性质有很大的影响。7）相对碱度指锅水中氢氧根碱度折算成游离NaOH的量与锅水中溶解固形含量的比值。相对碱度是为防止锅炉苛性脆化而规定的一项技术指标。8）pH值它是表示水的酸碱性指标，指水中氢离子浓度的负对数。呈酸性的水会对金属产生酸性腐蚀，因此锅炉给水要求pH7；当水的pH13时，容易将金属表面的Fe3O4保护膜溶解，加快腐蚀速度，因此锅水的pH值要求控制在1012。,9）溶解氧（）指溶解于水中的氧气含量，单位为mg/L。水中溶解氧会腐蚀锅炉设备及金属管路，所以水中的溶解氧必须除去。10）磷酸根（-）天然水中一般不含磷酸根，但有时为了消除给水带入锅内的残余硬度或为了防止锅炉内壁苛性脆化，可向锅内加入一定量的磷酸盐。因此，磷酸根也作为锅水的一项控制指标。11）亚硫酸根（SO32-）给水中的溶解氧可用化学除氧方法除去，常用的化学药剂为亚硫酸钠，给水中亚硫酸钠相对于氧的过剩量越多，则反应速度越快越完全，此时，亚硫酸根也是一项控制指标。12）含油量天然水中一般不含油，可是蒸汽的凝结水或给水在使用过程中可能混入油类，因此也规定了锅炉给水含油量的指标，其单位为mg/L。含油量只作为定期检测项目。,第三节离子交换水处理方法及特点一、钠离子交换法1、钠离子交换的原理-水中的Ca2+、Mg2+等离子与交换剂中的Na+进行交换，使被处理水的硬度降低到符合国家标准。Ca2+2NaR=2Na+CaR2Ma2+2NaR=2Na+MaR2钠离子交换的特点：1）硬度可以降低或消除；2）碱度不变；3）含盐量增加；4）可逆的化学反应；5）钠型离子交换过程是分层进行。,二、钠离子交换软化加酸处理法1、加酸处理的目的和原理经过钠离子处理以后的水，硬度大体上已被除去，而碱度基本上不变。特别是当软化水中的碱度超过2毫摩尔/升以上时，如不加酸，锅水中由于碱度超过标准（这时锅水中溶解固形物并未超标），锅炉就要排污，因此浪费大量的热和水。所以在这样的水中加酸（通常加硫酸）。较高碱度的水和酸起中和反应，可以降低碱度，其反应如下：2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2CO2+2HO2有上式可知碱度已被除去，但产生的CO2若不除去，则可引起系统的腐蚀。因此，这种水处理方式，应和除CO2结合起来考虑。部分钠离子交换法P231,（2）再生过程在钠离子交换剂失效以后，可以用盐酸或硫酸溶液进行再生，其反应如下：氢离子交换特点：（1）消除硬度同时降低原水的碱度；（2）水中非碳酸盐被酸（硫酸或盐酸）所代替，出水呈酸性（3）降低出水含盐量；（4）水中的酸度的高低，由原水中CI-、SO42-、NO3-的大小所决定的。,第四节固定床离子交换器是指运行时交换器中的交换剂层是固定而不流动的，一般原水由上而下经过交换剂层，使水得到软化，简称固定床。固定床交换器常用的规格用筒体的直径表示。有500mm-2000mm等多种。交换剂层高有1.5m、2m、2.5m。固定床离子交换按其再生运行方式不同，可分为顺流再生和逆流再生两种。1、顺流再生钠离子交换器及其运行顺流式再生是指交换运行时再生液的流动方向和原水流动方向相同，一般均由上向下。1）结构顺流再生固定床离子交换器结构如上图所示。它由交换器壳体、进水装置、再生液分配装置、底部排水装置和顶部排气管等组成。,钠离子交换器1-进水阀2-排水阀3-分配漏斗4-法兰5-环行管6-喷嘴7-排水阀8-软水出水阀9-冲洗水进水阀10-三通11-泄水帽12-集水管13-排气管14-排水管15-排气阀16-泄水管,2）顺流再生离子交换器运行操作（见下图）。（1）软化目的：使原水软化。过程：上进下出。操作：阀门1和2开起，其余阀门关闭。要求：应定时对水质进行化验；当出水硬度超过规定的允许值时，应立即停止软化。（2）反洗目的：松动软化时被压实了的交换剂层，为还原创造条件。带走交换剂表层的污物和破碎的交换剂颗粒。过程：下进上出。顺流再生离子交换器操作示意图操作：阀门3和5开起，其余阀门关闭。要求：反洗强度以不冲走完好的交换剂颗粒为宜，一般为15m/h，反洗时间一般为1015min。（3）再生目的：使失效的交换剂恢复交换能力。过程：再生液上进下出。操作：阀门4和6开起，其余阀门关闭。要求：再生流速一般为48m/h。,（4）正洗目的：清除交换剂中残余的再生剂和再生产物。过程：废盐液放尽后，开始正洗，上进下出。操作：阀门1和6开起，其余阀门关闭。逆流再生离子交换器1废再生掖出口2进水阀3冲洗水阀4再生掖进口5排水6软化出水7排水8小反洗进水9进气管10排气管11压实层12中间排水装置12中间排水装要求：正洗水耗通常为36m3/m3树脂，正洗速度为68m/h，正洗时间为3040min，正洗后期阶段的含盐分的正洗水可送入反洗水箱贮存起来，供下次反洗使用，以节省用水量和耗盐量。正洗结束后，又可开始软化。,逆流再生离子交换器1废再生液出口2进水阀3冲洗水阀4再生液进口5排水6软化出水7排水8小反洗进水9进气管10排气管11压实层12中间排水装置,顺流再生离子交换器操作示意图,3）顺流再生固定床的优缺点优点：结构简单，运行维修方便，水质适应性强。缺点：再生盐液耗量大。,2、逆流再生钠离子交换器及其运行逆流再生-是指再生时再生液的流向和原水软化运行时的流向相反。通常盐液从交换器下部进入，上部排出。新鲜的再生液总是先与交换器底部尚未完全失效的交换剂接触，使其得到很高的再生程度，随着再生液继续向上流动，交换剂的再生程度逐渐降低，当再生液与上部完全失效的交换剂接触时，再生液仍具有一定的“新鲜性”，再生液被充分利用。在软化运行时，水中钙、镁离子含量随着水流向下越来越少，而下部交换剂的再生程度很高，因此，交换反应仍能持续进行下去，使交换器的出水水质较好。综上所述，逆流再生离子交换的优点是具有出水质量高、盐耗低等优点。所以被广泛采用。在逆流再生时，由于再生液是从交换剂下部进入的，当再生液流速较高时，会使交换剂层产生扰动现象。这样，交换剂层上下层次被打乱，称为乱层。如果发生乱层现象，就失去了逆流再生的特点。,为了防止乱层，逆流再生交换器在结构上有一些相应的措施。在交换剂表面层设有中间排水装置，如图7-3，使向上流动的再生液或冲洗水能均匀地从中间排水装置排走，而不使交换剂层发生扰动。在交换剂表面铺设150200mm厚的压实层。压实层：2530目的聚乙烯白球或直接用失效树脂作为压实层。压实层还可以起过滤的作用，把水中带进的悬浮物挡住，保护交换剂。压缩空气顶压法是从交换器顶部送入0.030.05MPa气顶压法逆流再生操作示意图a）小反洗b）排水c）顶压d）再生e）逆流冲洗f）小正洗g）正洗的压缩空气，这是防止乱层的理想措施，但需增加空压机设备。压缩空气顶压法逆流再生操作步骤如下：（1）小反洗目的：冲去积聚在表面层（压实层）及中排装置以上的污物。方法：交换剂失效时停止运行，反洗水从中排装置引进，经进水排走。要求：反洗流速控制在510m/h，时间35min。如图a所示。,气顶压法逆流再生操作示意图a）小反洗b）排水c）顶压d）再生e）逆流冲洗f）小正洗g）正洗,（2）排水目的：放掉中排管上部的水，使压实层呈干态。方法：开起空气阀和中间排水阀。如图b所示。（3）顶压目的：防止再生时乱层。方法：关闭空气阀和中间排水阀，开起压缩空气阀，从顶部通入压缩空气，并维持0.030.05MPa顶压，如图c所示。（4）再生目的：使失效的交换剂恢复交换能力。方法：在顶压情况下，开起底部进再生液阀门，再生液从下部送入，随适量空气从中排装置排出，如图d所示。要求：流速为25m/h，再生时间一般为4050min。（5）逆流冲洗目的：清除交换剂中残余的再生剂和再生产物。方法：关闭再生阀门，开启底部进水阀，在有顶压的状态下进行逆流冲洗，从中排装置排水，如图e所示。要求：时间一般为3040min。（6）小正洗目的：清洗渗入压实层中及其上部的再生液。方法：放尽交换器内的剩余空气，从顶部进水，由中间排水装置放水，如图f所示。要求：流速为1015m/h，时间约为10min。（7）正洗方法：水从上部进入，由下部排放。如图g所示。直到出水符合给水标准，即可投入运行。（8）大反洗时间：交换器在运行20个周期之后，要进行一次大反洗。目的：除去交换剂层中的污物和破碎的交换剂颗粒。方法：从交换器底部进水，从顶部排水装置排水。由于大反洗松动了整个交换剂层，所以大反洗第一次再生时，再生剂用量要加大一些。,第六节锅内水处理锅内水处理就是向锅炉（或给水箱）内投加药剂，使水中结垢物质生成松散的水渣，通过排污排出，达到防止结垢和减轻腐蚀的目的。一特点：1、设备简单，投资小，成本低，操作方便2、适应范围大；3、不能完全防止结垢，容易结二次水垢；4、排污率增加，使锅炉热损失增加。二、锅内水处理的关键：1、对症下药；2、量水加药；3、科学排污；4、严格监督三、适应范围1、锅炉没有过热器；2、运行中能够保证可靠地排除锅炉内所形成的泥垢；3、通过加药而形成的泥垢，不会影响锅炉安全运行；4、对蒸汽品质要求不高。,四、常用水处理药剂的种类1、软垢剂（1）碱性药剂：火碱（NaHO）、纯碱（Na2CO3）和磷酸盐；（2）有机胶体：主要有栲胶和腐植酸钠；（3）水质稳定剂。2、降减剂：磷酸、磷酸二氢钠、草酸和硫酸铵。3、缓蚀剂：亚硫酸钠、亚硝酸钠、重络酸钾4、消沫剂：酰胺类消沫剂。5、防垢剂：活性炭、交替石墨、木炭。第七节锅内水处理药剂配方和用量的计算1、纯碱法：Na2CO3；2、纯碱栲胶法；3、纯碱腐植酸钠法；4、三钠一胶法（碳酸钠、氢氧化钠、磷酸三钠和栲胶）5、四钠法（碳酸钠、氢氧化钠、磷酸三钠、腐植酸钠）6、有机聚磷酸盐、有机聚羟酸盐和纯碱法；7、有机聚磷酸盐、有机聚羟酸盐、腐植酸钠和纯碱法。,第八节锅炉水垢的形成、危害及清除1、受热分解；,水垢分类1、按阳离子分：钙镁垢；氧化铁垢2、按阴离子分：碳酸盐水垢；硫酸盐水垢；硅酸盐水垢；混合水垢。,水垢危害1、浪费燃料；1mm厚的水垢，浪费燃料约3510-2.2、损坏受热面；3、降低锅炉出力；4、降低锅炉使用寿命。锅炉水垢的清除1、人工清除；2、机械清除；3、化学除垢,第九节锅炉排污排污的作用：是为了排放锅炉内由于锅水蒸发而残留下来的水垢、泥渣以及其他有害物质，使锅炉水质控制在允许范围内，使受热面保持清洁，从而确保锅炉的安全经济运行。此外，排污阀也能在停炉或满水时起放水作用。排污的种类1定期排污定期排污也称间断排污或底部排污，是为了排除锅筒和集箱底部的水垢、泥渣、沉淀物质和腐蚀物等。定期排污的间隔时间按水质化验的锅水品质而定，工业锅炉每班定期排污一次。2连续排污连续排污也称表面排污或上部排污。这种排污方式是连续不断地将锅筒（上锅筒）中浓度最大的锅水排出，以求降低锅水表面的碱度、氯根和悬浮物等，以防止汽水共腾的发生和减少锅水对锅筒壁的腐蚀。,排污阀的操作方法及注意事项1排污操作方法排污时先开启慢开阀，再开快开阀进行快速排污。排污结束，先关闭快开阀，再关闭慢开阀。这种操作方法可使慢开阀受到保护，当快开阀损坏时可以不停炉进行更换或修理。排污装示意图如图7-11所示。2操作注意事项(1)操作排污阀的人员，若不能直接观察到水位表的水位时，应与水位表的监视人员共同协作进行排污。(2)排污时不能进行其他操作，若必须进行其他操作时，应先停止排污，关闭排污阀后再去进行。(3）排污操作结束，排污阀关闭后，要检查排污管道出口确认没有泄（4）排污管若完全固定死，则会在与锅炉连接部位产生应力。因此，排污管路要有伸缩性。,锅炉的结构-锅和炉组成锅-锅筒（筒体、封头、内部装置）-水冷壁管（光管、膜式水冷壁管）-下降管-集箱（上、下）-对流管束-烟管。炉墙-1、重型炉墙2、轻型炉墙。附属受热面-过热器、省煤器、空气预热器锅炉的三大安全附件：1、安全阀-每台锅炉至少应装设两个（额定蒸发量小于等于0.5t/h可只装一个），每年校验一次；2、压力表-每半年校验一次；3、水位计-每台锅炉至少应装两个彼此独立的水位计（热水锅炉应为温度计）另：排污-1、定期排污2、表面排污,锅炉事故-由于锅炉的工作环境的恶劣，锅内受水垢和有害杂质的侵害，锅外受高温和飞灰的磨损，所以容易产生事故。1、爆炸事故-在使用中或试验时发生破裂，使压力瞬时降至等于外界大气压力的事故（超压、过热、腐蚀、裂纹、先天性缺陷）。2、重大事故-由于受压部件损坏（如变形、渗漏、爆管）附件损坏或炉膛爆炸等，被迫停止运行，必须进行修理的事故。3、一般事故-锅炉损坏程度不严重，不需要立即停止运行修理的事故（轻微缺水事故、满水事故等）。事故原因1、设计制造方面；2、运行管理方面；3安全附件不全、不灵；4、安装、改造、检修质量不好。锅炉运行的必要条件：1必须有出厂合格证和监督检验合格证；2、必须有使用登记证；3、必须有定期检验合格证（检验报告）；4、司炉人员必须经培训，取得相应类别的司炉操作证、及管理人员证；5、有一套完整、适用的管理制度。,一、热水锅炉的紧急停炉的步骤1、停止燃料的供给；2、停止送风；3、停止引风；4、拔出炉膛内的燃煤或用湿灰将火压灭，且不可往炉膛内浇水；5、打开灰门和炉门，进行冷却；6、水循环泵不能立即停止运转，当水温降到50时停止运转。二、锅炉刚点燃时，应缓慢升温。燃烧强烈，升温太快，会使锅炉整体产生不同膨胀，导致炉墙开裂，锅炉部件损坏，尤其铸铁锅炉可能产生裂纹。三、缺水事故的处理1、先校对各水位表所指示的水位，正确判断是否缺水还是满水事故；2、用叫水方法确定是轻微缺水还是严重缺水；3、轻微缺水时，应减少燃料和送风，减弱燃烧，并且缓慢地向锅炉进水，同时查明原因，回复燃烧。严重缺水时，应紧急停炉，且不可向锅炉加水。,四、交接班制度（时应交接哪些内容）1、交接上一班的现场记录；2、交接上一班所发生的特殊情况；3、交接锅炉运行情况和缺陷问题；4、交接安全附件和附属设备的运行情况；5、交接各种阀门开关位置和自控仪表情况；6、交接燃料的质量和存量；7、交接水质和水处理情况；8、交接所用工具；9、交接清洁、保养情况；10、上下班班长和有关人员应对锅炉、包括所管理的设备共同进行一次巡回检查，认真交班与接班。,五、简述排污的目的及操作程序？答：目的：（1）降低锅水含盐量；（1）排出锅内水渣和污垢；（2）降低水位。操作程序：排污时，先开内，后开外；排污完毕，先关外，后关内。由于两阀之间有积水，然后再开外，放出积水，最后再关外。,六、冲洗压力表存水弯管的操作程序？答1）将三通旋塞，旋至压力表与大气相通；泄压，检查压力表指针是否回零。2）将三通旋塞，旋至锅炉与大气相通；冲洗存水弯管。3）将三通旋塞，旋至三通都不通（旋闭）集结冷凝水。4）将三通旋塞，旋至锅炉与压力表相通；恢复正常工作位置，冲洗完毕。七、冲洗水位表的操作程序？答：1）打开放水旋塞；冲洗汽连管，水连管和玻璃板。2）关闭水旋塞；冲洗汽连管和玻璃管。3）打开水旋塞；关闭汽旋塞；冲洗水连管。4）打开汽旋塞；关闭放水旋塞；水位迅速上升，冲洗完毕。,一、热水锅炉产生汽化的现象1锅内有水击响声，管道发生振动。2压力突然升高。3超温警报器发出报警讯号。4由安全阀排出蒸汽。二、热水锅炉产生汽化的原因1突然停电、停泵，锅内水停止循环后被炉膛内大量余热继续加热，产生汽化。2锅炉结构和燃烧工况不良，造成并联回路之间热偏差，或使锅水流量不均匀，造成汽化。3水管内严重结垢，或存有杂物，使水循环遭到破坏。4.先点火生温，后启动热水循环泵的操作，使锅水汽化。6.分水缸或系统内阀门未开。7.管道系统内回水阀门未开，系统内不能形成回路，锅水达到一定温度后，即产生汽化现象。,热水锅炉汽化故障的排除突然停电且无备用电源时，锅水循环停止，锅炉储蓄的热量，可使锅水产生汽化，此时应立即关闭锅炉进、出口阀门，打开锅筒上部的泄放管阀门。若压力继续上升，手动抬起安全阀卸压，并及时采取以下措施：1串水降温(1)自来水压力超过锅炉工作压力时，可进行串水降温。接通自来水向锅炉注水，同时打开锅炉泄放管阀门，迅速排出锅水。当锅水温度降至701C时停止串水降温。(2)当自来水水源无保证时，可将系统回水从旁通管引人锅炉，再由排污阀排出，使锅水逐渐冷却。2炉膛降温炉膛降温方法有压火降温、自然通风降温两种。（1)压火降温操作用拌水煤压火，将炉膛燃煤火床全部压死，厚度为30一50mm。(2）自然通风降温打开锅炉门、孔，让空气流通达到降温目的。严冬季节自然降温时，严禁锅炉房的门、窗打开，使冷空气直接进人锅炉内，以免造成锅炉受热面金属产生很大的热应力，导致承压部件损坏。,锅炉的安全技术监察规程（一）热水锅炉安全技术监察规程使用于额定供热量大于和等于8.6104（0.1MW），额定出水压力大于和等于0.1MPa