司炉培训之锅炉水质处理培训讲义

1、司炉培训之锅炉水质处理培训讲义第六章 锅炉水质处理 第一节 天然水中的杂质及对锅炉的危害 前言 水的来源：雨水地表水地下水 按颗粒大小分： 悬浮物 胶体物 分子和离子10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10粒 径（mm）分类溶解物胶体悬浮物特征透明光照下浑浊浑浊肉眼可见常用处理法离 子 交换法 自然沉降、过滤混凝、澄清、过滤表6-1一、 悬浮物1、成分：泥土、砂粒、油、尸体腐败生成的有机物等不溶物 根据密度可分为：漂浮、悬浮、沉淀2、悬浮物主要对锅炉危害： （1）影响离子交换器的运行； （2）进入锅炉后阻碍传热，受热面过热损坏； （3）沉积锅内，影响水循环

2、，严重时堵塞管子，造成事故； （4）引起汽水共腾，降低蒸汽品质。一、 胶体物1、 性质：是分子或离子的集合体，表面带同性电荷，颗粒之间互排拆，不能彼此粘合自行下沉，不易除去。2、 成分：有两类第一类是无机物胶体如铁、铅、硅的氧化物；第二类是动植物腐败产生的有机胶体。3、 危害：a、使锅炉产生坚硬水垢；b、使锅水产生大量泡沫，引起汽水共腾，污染蒸汽品质。一、 离子1、是由无机盐类溶解于水后电离形成。阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+等；阴离子：HCO3、SO32、CL、SiO32等。2、危害：（1）结垢，使热效率下降；使金属受热面过热，产生变形、鼓包和损坏；影响水循环，严重时会造成爆管；（

3、2）腐蚀锅炉；（3）引起汽水共腾一、 气体以分子状态存在水中，主要有：氧气、二氧化碳等。1、氧气：来自大气，溶解在水中也称溶解氧，溶解氧与气压和温度有关，温度升高溶解氧量降低。对金属有强腐蚀性。2、二氧化碳：来源有三，第一来源于生物氧化分解时的产物；第二来源于大气；第三来源于地质化学过程产生的。溶解在水中生成碳酸。3、危害：腐蚀锅炉金属，腐蚀蒸汽管道，腐蚀用汽设备。第一节 水质标准及主要水质指标一、一、 标准标准GB1576-2001工业锅炉水质1、 适用范围P额2.5Mpa以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉、热水锅炉和常压热水锅炉。1、 二、 标准要求（1）额定蒸发量2T/h、P额1.

4、0Mpa；可采用锅内加药处理（2）锅内加药，水质应符合表6-5（3）采用锅外水处理，水质应符合表6-6（4）承压热水锅炉给水应进行锅外水处理，对于额定热功率4.2MW非管架式承压热水锅炉和常压热水锅炉，水质应符合表6-7；（5）直流（贯流）锅炉给水应采用锅外水处理，水质按表6-6中压力等级划分执行；（6）余热锅炉及电加热锅炉的水质指标应符合同类型、同参数锅炉的要求。一、一、 锅炉用水主要评价指标锅炉用水主要评价指标1、 悬浮物表示不溶于水、颗粒较大的一些物质含量，单位：mg/l（毫克/升）2、 含盐量和溶解固形物（1）含盐量：表示水中溶解各种盐类物质的总和，单位：（毫克/升）（2）溶解固形物：

5、是指溶解在水中，且在105-110下烘干至衡重不挥发物质的总含量，单位：mg/l（毫克/升）一般含盐量大于溶解固形物 3、 硬度（YD）水中钙、镁离子的总浓度，单位：mmol/l（毫摩尔/升）（1）碳酸盐硬度（暂时硬度）（2）非碳酸盐硬度（永久硬度）（3）负硬度 硬度与碱度的关系见表6-9表6-8 碱度与碱性离子存在的情况 碱度离子含量JD酚=0JD酚JD甲JD酚=JD甲JD酚JD甲JD甲=0OH000(JD酚-JD甲)1717 JD酚CO3202 JD酚302 JD酚302 JD甲0HCO361 JD甲(JD甲-JD酚)61000表6-9 天然水中硬度和碱度的关系关系YD(1/2Ca2+、1

6、/2Mg2+），mmol/LYD非YD碳YD负YD总JD总YD总-JD总JD总0YD总JD总0YD总=JD总0YD总JD总0YD总JD总-YD总 4、碱度（JD） 是指水中含有能接受氢离子的物质的量。单位：mmol/l（毫摩尔/升）OH、CO32、HCO3、SO32、CL、SiO32、PO42等；控制碱度有三项：OH、CO32、HCO3 但是，水中不能同时存在三种碱度天然水中只含有：CO32、HCO3锅水中只含有： OH、CO326、 氯化物（CL）7、 二氧化硅（SiO32）第一节 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 Ca2+2NaR 2Na+ +CaR 2 M

7、g2+2NaR 2Na+MgR21、 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）钠离子交换是一种可逆化学反应（5）钠型离子交换过程是分层进行的二、 钠离子交换软化加酸法 1、 加酸处理的目的及原理 目的：除去软化水中过剩的碱度 原理：通过酸碱中和反应降低软化水中碱度； 2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2CO2 +2H2O 同时应去除二氧化碳 2、加酸量的计算 单位：克/米3wJDJDGSOH残原4942三、 部分钠离子交换法 1、部分钠离子交换水处理的原理 原理：用钠离子交换器除去部分给水硬度，再通过给水带入锅炉的碱度除去剩余的硬度。 2、软化水及原

8、水量的控制 应保证混合水的碱度略大于硬度，两者之比应使进入锅炉的碱度减去排污掉的碱度等于进入锅炉的硬度。计算公式见P232第5行 3、给水硬度的控制 要求给水（混合水）的硬度YD给4（mmol/L)四、氢离子交换法 1、 氢离子交换原理 （1） 交换过程：用交换剂上的H+原水中的钙、镁离子进行交换。 （2） 再生过程：失效后的树脂（交换剂）用酸溶液进行再生。 2、 氢离子交换特点 （1）交换后无碳酸盐和氢氧化物，除硬度同时也降低碱度； （2）交换后水呈酸性； （3）可起到部分除盐的作用； （4） 由于呈酸性，所以不能直接做为给水。五、HNa离子交换法 交换原理：就是将氢离子交换处理后水中的酸度

9、和经钠离子交换软化后水中的碱度发生中和，消除酸性并剩有一定碱度。适用于处理碳酸盐硬度较高的原水第四节 固定床离子交换器的运行及有关计算 一、 固定床顺流再生离子交换器的工艺流程 顺流再生：交换时的水流方向和再生时的再生液流动方向是一致。 1 、 反洗的作用： （1） 松动交换剂层； （2） 清除悬浮物、交换剂碎粒、气泡。 在原水水质很清的情况下每次再生不必都进行反洗，可运行几周后定期反洗。 2、 再生（还原）的目的：是使失效的离子交换剂恢复交换能力。再生方法：一般采用动力态法，即再生液不断流入交换器，废液不断排出。操作要领：应控制好合适的再生液流速 3、 正洗的目的：清除交换剂中残余的再生剂和

10、再生生物。 操作要求：a、再生后必须立即进行正洗； b、清洗水按再生液的流向进行清洗； c、清洗分两段进行，先慢后快；清洗 时间一般为30分钟 。 4、 交换（工作）操作要领：应控制好流速交换过程应连续进行一般每小时化验一次出水残留硬度，接近失效时应每半小时化验一次二、 经济核算 1、交换剂的工作交换容量交换速度 是指交换器在空罐状态下，单位时间、单位面积上通过的水流量，单位：米/时。C=Q/F；其中Q单位时间水流量，米3/时；F交换器截面积，米2；例6-2： 2、 交换剂的工作交换容量定义：是指单位体积的交换剂在工作状态下交换剂所能交换的部分单位的电荷的基本单元的物质的量除以交换剂的体积，单

11、位：摩/米。公式：例题6-3： 3、 再生一次用盐量定义：使已失效的一定体积的交换剂重新获得软化水能力一次所需用的食盐量，单位：千克。 公式：例题6-4： 4、盐耗的计算定义：钠型阳离子交换器再生时消耗食盐的质量除以交换器所除去的物质（1/2Ca2+、1/2Mg2+）的量。公式：例题6-5：第五节 固定床逆流再生工艺逆流再生：即再生时再生液的流向与运行时的原水流向相反。 逆流再生按再生方式可分为：单层床、双层床、浮动床、混合床。 一、 逆流再生工艺的原理及特点 1、 逆流再生工艺的原理可以提高交换剂的再生程度，保证了出水质量。 2 2、 逆流再生工艺特点 （1） 完全失效的的交换剂，底部是部分

12、失效的减缓剂。 （2） 再生液由下而上通过交换剂 （3） 出水水质 （4） 充分利用交换剂的交换容量，提高其经济性。 （5） 交换时水的流向和再生时再生液流向箱反。 （6） 运行关键在于不能使交换剂乱层。3 1、 工艺优点 （1）提高了再生剂的利用率，减低了单耗，比顺流再生工艺省盐30%左右。 （2）提高了出水质量。 （3）制水量大，每周期比顺流再生多10%20%左右。 （4）节约工业用水。 （5）排出的废再生液浓度减低，减少并减少对天然水的污染。二、 逆流再生交换器的运行 1、 小反洗 2、放水 3、 顶压 4、 进再生液 5、逆流冲洗 6、小反洗 7、正洗三、低流度再生法的操作 1、 小反

13、洗 2、进在生液 3、 逆向冲洗 4、小正洗 5、正洗 6、 大反洗第六节 锅内水处理 一、 锅内水处理特点锅内水处理：是通过向锅内投药的方法，使给水中的结垢物质在锅内转变为泥垢，然后通过排污将泥垢从锅内排出，从而达到减缓或防止结垢。锅内水处理的特点：1、投资小、成本低、操作方便；2、对水质适用范围较大，处理得当，防垢率可达80%； 3、不能完全防止锅炉生结水垢，特别是生成的泥垢在排污不及时时很容易结生二次垢； 4、排污率增加，热损失增加。 二、搞好锅内水的处理的关键 1、 对症下药根据水质选择药剂 2、 量水投药上多少水投多少药 3、科学排污-根据化验结果，科学排污 4、 严格监督即通过监督

14、锅水品质，指导加药和排污三、 锅内水处理适应范围 1、 无过热器的锅炉； 2、 能保证在运行中可靠除地排除锅内所形成的泥垢； 3、 通过加药而形成的水渣，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 根据处理的目的不同，可以分为： 1、 软水剂（防垢剂）： 作用：主要是用来消除给水带入的硬度，使硬度转变为水渣（泥垢）或改变水渣（泥垢）性质使其不易在受热面粘附成为水垢 （1）碱性药剂：a、作用：使给水带入的硬度转 变 为 泥 垢 ； 有 烧 碱 （ N a O H ） 、 纯 碱（Na2CO3）、和磷酸盐（磷酸三钠、六偏磷酸钠等）。 （2） 有机胶体：栲胶、腐植酸钠

15、等 （3）水质稳定剂：有机磷酸盐、有机羟酸盐 2、降碱剂：降低水中碱度磷酸、磷酸二氢钠、草酸、硫酸铵等3、缓蚀剂：防止水侧金属腐蚀有 亚硫酸钠、亚硝酸钠、重铬酸钾等4、消沫剂：防止锅水起沫或汽水共腾，提高蒸汽质量 酰胺类、聚醚脂型5、防油垢剂：吸附油脂，防止受热面结生油垢 活性炭、胶体石墨、木炭粉等第七节 锅内水处理药剂配方和用量的计算 一、 水处理常用药剂配方 1、 纯碱法 2、 纯碱栲胶法 3、 纯碱腐植酸钠法 4、 三钠一胶法 5、 四钠法 6、有机聚磷酸盐、有机聚羧酸盐和纯碱法 7、有机聚磷酸盐、有机聚羧酸盐、腐植酸钠和纯碱法二、水处理药剂用量的计算 1、 运行中水处理药剂用量计算 （

16、1）对非碳酸盐硬度的给水 氢氧化钠和碳酸钠的用量 X=EYD非（1/2Ca2+、1/2Mg2+）+JD锅P X=EYD总JD总+JD锅P 单位：g/T（克/吨水） 其中E是基本单元分子量，对氢氧化钠为40，对碳酸钠为53 如果烧碱和纯碱同时使用，则上述公式应分乘以其各自所占的比例 磷酸三钠：作为泥垢调节剂和处理水中残余硬度 用量：X=5YD总（克/吨水） 栲胶用量： YD4.0毫摩/升的，为5 g/T（克/吨水） YD4.0毫摩/升的，g/T（克/吨水） 作用：主要起泥垢调节剂和防止氧腐蚀 腐植酸钠用量：作用同栲胶 3-5 g/T（克/吨水） 有机聚磷酸盐用量：阻垢作用 1-2 g/T（克/吨

17、水） 有机聚羧酸盐用量：阻垢作用 3-5g/T（克/吨水） 共同使用效果最佳（2）对于含有低钠钾碱度（JDNa）给水 对于给水中钠钾碱度大于排污损失的碱度，则不用加药； 对于给水中钠钾碱度小于排污损失的碱度，则按下式加药： 只加Na2CO3：X=53（JD炉PJDNa）单位：g/T（克/吨） 式中：JDNa=JD总YD总（3）对使用软化后的水质 因为YD残0.03mmol/l，多数情况下给水都保持了一定量的钠钾碱度，所以不用加药，但为了防止生结二次垢和腐蚀，一般应加投磷酸三钠和腐植酸钠； 磷酸三钠投药量：X=127YD软+eP 单位：g/T（克/吨） 腐植酸钠投药量：10-20 g/T（克/吨

18、）2、点火前各种水处理药用量计算（空锅上水加药） 对于新投入运行或停炉冲洗后，重新上水点火运行的锅炉进行一次性投药量计算 对于含有非碳酸盐硬度的给水加药量： 磷酸三钠用量 X=65+5YD总（克/吨水）*应乘以锅炉的水容量 碳酸钠用量 X=53（YD非+JD锅E）=53（YD总-JD总+ JD锅E） （克/吨水）*应乘以锅炉的水容量 腐植酸钠用量同运行加药量 第八节 锅炉水垢的形成、危害及清除 一、水垢的定义：锅水中杂质经不断蒸发和浓缩，在锅炉受热面上生成的固体附着物； 二、 水垢的形成： 1、 受热分解 2、 溶解度下降 3、 相互反应 4、 盐类超过其溶解度 5、 水渣转化 三、水垢的分类 1、按阳离子分类 （1） 钙镁垢 （2） 氧化铁垢 2、 按阴离子分类 （1） 碳酸盐水垢 （2） 硫酸盐水垢 （3） 硅酸盐水垢 （4） 混合水垢 对于化学清洗有实际意义 四、 水垢的组成及性质，见表610 五、 水垢在锅内分布状况 1、 热负荷低、蒸发强度小的部位 2 、热负荷高、锅水蒸发强度大的部位 3、 热负荷较低，锅水循环缓慢的部位 六、 水垢的危害 1、 浪费燃料：水垢导系数低，表6-11