锅炉水质处理及水分析

锅炉水质处理及水分析锅炉水质处理及水分析锅炉水质处理及水分析资料仅供参考文件编号：2022年4月锅炉水质处理及水分析版本号：A修改号：1页次：1.0审核：批准:发布日期：青海油田分公司供水供电公司发布2007-03-01实施2007-01-01发布锅炉水质处理及水分析Q/CNPC─QH1206—2007青海油田分公司供水供电公司发布2007-03-01实施2007-01-01发布锅炉水质处理及水分析Q/CNPC─QH1206—2007Q/QH青海油田分公司供水供电公司企业标准锅炉水质处理及水分析范围本规程适用于中国石油天然气股份有限公司青海油田分公司供水供电公司发电车间规范性引用文件锅炉水质处理及水分析（1988年）。天然水和水的预处理概述天然水中的杂质气体：O2、CO2分类悬浮物：泥沙、腐殖酸、微生物等溶解固形物溶解固形物最常见的有八种离子：CL¯、SO42-、HCO3¯、CO32-四种阴离子和Na+、Mg2+、Ca2+、K+四种阳离子。使用地下水时，原水中本来几乎不含，腐殖酸，微生物等，而在长管线运送过程中水中增加大量的管路腐蚀产物，以及中转过程中增加和微量有机物。被如上杂质污染的水直接用来作为锅炉给水时，对锅炉和蒸汽品质都会直接或间接地造成危害，其危害有：1、产生水垢与沉渣，堵塞和影响传热效果；2、对锅炉产生腐蚀，减少锅炉使用寿命；3、恶化蒸汽品质，造成用汽设备的结盐和腐蚀。我们把污染天然水的杂质也可简单归纳为如下几种：1、浊度：浊度就是水的浑浊程度，用度表示，1度也叫1ｍｇ/L，即表示1水中所含悬浮物杂质的毫克数。但是，用散射光性能测定浊度时单位应采用福马单位。2、硬度：硬度表示结垢物质的含量多少，Ca2+、Mg2+含量的总和称为总硬度，硬度有碳酸盐硬度和非碳酸硬度之分。碳酸盐硬度，是指水中硬度由钙、镁的碳酸盐沉淀。因此碳酸盐硬度又叫暂时硬度。非碳酸盐硬度，是指水中硬度由钙、镁的非碳酸盐组成。其特点是：当水温升高到一定高度时也就是暂时硬度和永久硬度之和。硬度的单位是毫摩尔/升（mM或mmol/L）3、碱度水中能够消耗的物质的量称为碱度。碱度可分为重碳酸根碱度、碳酸根碱度和氢氧根碱度，总碱度为它们之和，但事实上重碳酸根碱度和氢氧根碱度不能同时存在。用甲基橙为指示剂测出的碱度为总碱度，又称全碱度。用酚酞为指示剂测出的碱度只包含了全部的氢氧根碱度各碳酸根碱度。其单位也是mmol/L。原水为地下水时，该原水的碱度基本上是由HCO3¯造成。因此当碱度小于硬度时，测出的碱度就是水中的暂时硬度，当碱度大于硬度时水中就有了负硬。注：Ho、Ao、H永、H暂、H负分别为总硬、总碱、永硬、暂硬、负硬。4、总溶解固形物碱度与硬度的关系如下表分析结果硬度（epm）H永H暂H负Ho>AoHo-AoAoOHo=AoOAoOHo<AoOHoHo-Ao溶于不中全部盐类的总量称为总溶解固形物。即总溶解固形物是所有阴阳离子的总和。平常又称做含盐量。用ppm表示。5、氯根及硫酸根氯根所代表水中杂质的意义有二：其一表示氯化物盐类的含量。其二在同一水样中，氯离子含量的变化同溶解固形物的变化成正比，因此通过氯离子含量间接知道总溶解固形物。硫酸根代表水中硫酸盐的含量。以每升水中含有氯离子，硫酸根离子的毫克数（ppm）表示。6、氧与二氧化碳气体杂质，以每升水中含有O2和CO2气体的毫克数（ppm）表示。锅炉用水的分类锅炉用水可分为如下几类：原水由自备水源（地面水或地下水）或城市供水管网取来应用的不为原水，也称为生水（或叫工业水）。给水原水经过水质处理，并满足锅炉水质要求供给锅炉的水为给水。3、补给水锅炉在运行和蒸汽循环过程中，由于排污和管道损失，消耗了部分凝结水和锅水。补充凝结水和锅水的水为补给水。锅水锅炉中正在蒸发的水为锅水，又称炉水。5、凝结水蒸汽在使用后凝结得到的水为凝结水，应回收并入给水。6、冷却水用来冷却锅炉某些部位的水为冷却水。7、排污水借助排污的方法，使炉水水质指标符合标准的排出水为排污水。除经上锅炉用水的分类外，在水质处理过程中，还有软化水、淡水等。水处理的意义水垢的形成、危害及防止锅炉给水中溶有的钙、镁盐类等杂质，在锅炉运行中随炉水浓缩，温度的升高而析出，析出的钙、镁盐类杂质，可在锅炉的受热面上形成各种不同密度和不同成分的固体附着物，这些固体附着物称为水垢。常见的有碳酸钙垢、硫酸钙垢、硅酸钙垢和氢氧化镁垢等。水垢的成份由给水中盐类成份决定。如果将西部地区工业水直接作为给水用于水管锅炉，在运行两个多月时炉管即可被水垢堵死这是因为西部地区工业水中暂硬高达毫克当量/升，Cａ（HCO3）2、Mｇ（HCO3）2的含量很高。在温度升高时，会发生如下反应：△Cａ（HCO3）2＝CａCO3↓＋H2O＋CO2↑△Mｇ（HCO3）2＝MｇCO3↓＋H2O＋CO2↑△MｇCO3＋H2O＝Mｇ（OH）2↓＋CO2↑这样既可在受热面上直接结晶而形成一次水垢，锅水剧烈沸腾时形成的大量水渣又可粘附到受热面上形成二次水垢，水垢不断累积加厚，甚至堵塞水管。据经验得出，只要给水暂时硬度大于，锅炉就一定会结垢。水垢直接威胁锅炉设备的安全经济运行和锅炉的使用寿命，其主要危害有：1、导热效率低，造成热损失，浪费燃料。碳酸盐水垢的导热系数只有～千卡/米·时·度，在锅炉受热面上结有1毫米的水垢，能使煤的消耗增加～2%左右。2、由于受热面上结有水垢，会使金属管壁局部过热，当壁温超过其工作允许极限温度时，会使管子鼓包，严重的会引起锅炉爆管事故使人身安全受到威胁。3、垢下浓缩腐蚀。垢下包容的CL－等杂质，在高温下经浓缩对铁有腐蚀作用。4、清除水垢要停炉，消耗人力、物力，经及造成锅炉的机械损伤和化学腐蚀。因此，水处理工作首先要降低给水中的结垢成份，防止水垢的产生，通常是以降低Cａ2＋、Mｇ2＋的含量来防止水垢的。我们把只降低水里Cａ2＋、Mｇ2＋含量的处理叫软化。锅炉腐蚀的防止锅炉金属的腐蚀，有时是一种因素造成，有时是几种因素同时造成，主要有以下几种化学腐蚀。1、汽水腐蚀当有汽塞、汽水分层或水垢、水渣导致的局部水停滞时，沸腾管与水蒸汽发生作用，这样造成的腐蚀称为汽水腐蚀，防止的方法，除了使锅炉水循环良好，避免产生汽水分层、汽塞和产生自由水位等现象外，不要加强给水处理使锅炉金属表面要清洁，无水垢和水渣等沉积物。2、氧腐蚀和二氧化碳腐蚀氧腐蚀时腐蚀面呈溃疡状，而二氧化碳腐蚀属于均匀的酸性腐蚀。防止氧腐蚀和二氧化碳腐蚀的最有效办法就是要保证除氧器的正常运行，使给水溶氧含量达到最小值。3、碱性腐蚀在锅炉运行中不易出现，只是炉水的高度浓缩下或局部浓缩（如垢下浓缩或渗漏浓缩）时NaOH的浓度达到5%以上时会出现碱腐蚀。防止的方法，除炉水正常循环，保持管内清洁和防止水垢外还必须降低炉水的碱度。顺便加一句，炉水碱度过高，还会使炉水发粘，在蒸发面出现大量泡沫，影响汽水分离，使蒸汽品质下降。苛性脆化的原因有：炉水中含有大量的碱性物质如NaOH。金属内部存有应力，接近金属的屈服点。锅炉的铆缝及胀口处，有不严密的地方，炉水从该处渗出，并蒸发浓缩。这三个因素必须同时存在，苛性脆化才能发生，。腐蚀是在金属的晶粒间产生裂纹，开始裂纹很细。逐渐发展缝，达到一定程度，当强度承受不了内压时，则产生断裂，我们把这种无任何变形的破坏，称苛性脆化，从水处理角度防止的办法，就是使炉水的相对碱度即NaOH溶固<。除了以上几种锅炉化学腐蚀外，还有停炉腐蚀等，这主要是要做好停炉保护工作。水处理设备正常运行在水的软化和除盐过程中，大多使用离子交换方式，这种方式往往通过交换媒介即交换层，如果原水中含有害于交换剂的杂质，会影响软化和除盐的正常进行，因此在不处理工作中尽可能进行水的预处理。总之，水处理工作就是要减少给水中的悬浮物、Cａ2＋、Mｇ2＋以及碱性物质甚至总溶解固形物，达到防垢、防腐、防结盐，使锅炉安全经济运行的目的。水的预处理水的预处理的目的天然水中含有大量的泥沙、悬浮物和胶体等物质，如果直接进入离子交换器，就会危害离子交换器的正常运行。主要危害有：1、造成交换网状微孔的堵塞,使交换剂交换能力降低,也造成再生时再生剂的浪费。2、污染树脂，且这种污染较难复苏。3、增加了交换器的运行阻力，增加了动力消耗，也造成出力下降。锅炉给水预处理的目的就是将泥沙、悬浮物、胶体物在进入交换器前预以除去，以保证交换器的正常运行。水的预处理工艺流程及选择水的预处理多采用混凝、沉淀、澄清、过滤和软化。澄清、过滤两种工艺。当原水浊度在100～150mg/l时，可以只单独采用混凝、沉淀或澄清，或者采用接触过滤的处理工艺。如果原水浊度较大，在200～300mg/l时，最好采用混凝、沉淀或澄清过滤的处理工艺。总之不论采用何种工艺，我们希望原水在进交换器前水的浊度不超过10mg/l（对流动床、移动床、浮动床不宜超过5mg/l）。在地下水和城市自来水中，悬浮物的含量一般不超过10mg/l，采用这样的水做为交换器的原水。为了更好使用交换器，也最好采用过滤的办法进行预处理，使浊度不超过5mg/l。随着科学的发展这是很有必要的。水的过滤处理目前过滤方法分为两大类。一类是快速过滤。它包括无阀滤池和虹吸滤池的处理；另一类是接触式过滤。它包括接触式双层滤池和机械过滤器。目前工业锅炉自备水源时，较多地仍然采用机械过滤器。过滤设备的工作原理。一般地认为，是由机械阻滤、薄膜过滤、渗透过滤三种过滤方式所组成。当水自上而下地通过过滤层时，滤料首先起表面吸附和机械阻留作用，经过一段时间，杂质的重迭和架桥作用滤层表面好像形成了一层附加滤膜，在滤膜形成后，过滤主要由滤膜完成。但是，起过滤作用的不仅仅是滤层的表面，水在通过滤层中间孔道时，杂质被截留，即渗透过滤。可以作为水的过滤的滤料有：石英砂、无烟煤、大理石、焙烧过的白云石，还有磺化煤，以及其它可做交换剂的材料。选作过滤介质的材料应符合：1、对过滤的水要有足够的化学稳定性；2、要有足够的机械强度；3、滤料大小要适宜，颗粒均匀。颗粒太大易透过悬浮物等杂质。颗粒太小使过滤阻力太大，颗粒不均匀易使微小颗粒在反洗过程中聚集在过滤器的表面，形成密集的压实层，影响水的正常流动，使过滤运行情况恶化。影响过滤效果的因素是：1、过滤速度；2、水流均匀性；3、承托层及滤料的选择；4、反洗效果。压力式机械过滤器及其运行压力式机械过滤器的分类和基本构造压力式机械过滤器分为单流式和双流式两种。双流式机械过滤器与单流式机械过滤器不同之处在于，双流式机械过滤器是上、下两头均进水，过滤后的水由过滤器中部引出，而单流式是上进下出。压力式机械过滤器的基本结构分本体、进水系统、排水系统、压缩空气系统、过滤层和承托层。本体是由钢板卷制而成的，上下有封头，其内部有喇叭形，上配水装置，支管式或水帽式下配水装置。双流式机械过滤器还装有中间排水装置。压缩空气起搅拌滤料之用，也可与配水装置并用。内装料径为～滤料～。单流式机械过滤器的运行单流式机械过滤器构造示意图1—1（a，b）。当单流式机械过滤器进出口的压差超过49～KPa或出口浊度超过5mg/l时,应停运冲洗，其操作过程包括：反冲洗、正洗和投运。1、反冲洗：开启反洗进口阀，然后缓慢开启反洗出口阀，反洗强度为15升/秒·米2，冲洗时间为10～30分钟。如果使用压缩空气辅助，则先送入压力为1个表压左右的压缩空气，吹搅3～5分钟后，在继续供给空气的情况下，向过滤器内送入反洗水，使滤层膨胀10～15%。2～3分钟后停止送空气，继续用水反洗1～2分钟。此时的反洗强度应使滤层的膨胀率达到25%，即不冲出滤材料为止。2、正洗：关闭反洗进出口阀，开启正洗进出口阀，调节正洗流速为10米/小时左右，正洗出水浊度合格后，投入运行。双流式机械过滤器的运行：双流式机械过滤器具有应用率高，出水量多出水水质较差等特点。其过滤速度单向应比单流式机械过滤器略低，这是因为整个过滤层分为两层，相当于两个过滤器并联运行，而上部过滤层较薄。其构造图如图1—2（a，b）。双流式机械过滤器的操作过程包括小反洗、大反洗、运行冲洗和投运。1、小反洗：当出水浊度不合格时，停运过滤器，开启压缩空气进气阀，送入1～2个表压的空气，稳压搅拌5～10分钟，然后开启小反洗进口、反洗出口，冲洗3～5分钟。2、大反洗：小反洗3～5分钟后，小反洗仍进行，停送压缩空气，开启大反洗进口阀，调节反洗强度为15升/秒·米2，反洗至水清，关闭反洗进出口阀。3、运行冲洗：开启上部进水阀，下部进水阀和中间排放阀，调节冲洗流速为8/时左右，冲洗至水清。4、投运：关闭冲洗排放阀，开启清水出水阀。机械过滤器应每两年大修一次，大修时应补充20～30%的过滤材料。水的钠离子交换软化离子交换水处理的简述交换器、交换剂和再生剂为使对离子交换水处理有一较全面地了解，现着重围绕离子交换器、离子交换剂、再生剂来叙述。1、离子交换器：盛装离子交换剂，并且能够进行水中离子交换的容器称为离子交换器。其分类方法如下：a、按离子交换剂不同分为钠、氢、阴、阳离子交换器；b、按离子交换剂在交换器中移动与否分为固定床、移动床、浮动床离子交换器；c、按内部水流情况分为正流式和逆流式离子交换器；d、按内部水压情况分为压力式和重力式离子交换器；e、按再生方式分为顺流再生式和逆流再生式离子交换器。目前，本局所用离子交换器为压力式正流固定床顺流再生或逆流再生式钠离子交换器。2、离子交换剂一般水溶液中，具有能使同性离子通过它进行互相交换，而自身不发生溶解，也不发生任何本质地变化，这种仅仅只起促进同性离子交换作用的媒质叫离子交换剂。如磺化煤、树脂等。3、再生剂能够溶于水，并且在水中发生电离，与交换剂接触，能使交换剂恢复交换能力，重新进行同性离子交换的物质称为再生剂。如NaCL、NaOH、H2SO4、NH4CL、海水、卤水等。离子交换水处理原理1、离子交换水处理的工作原理由于水中的离子和离子交换剂中的同性离子具有可交换性，因此当原水通过离子交换剂层时，水中可交换的离子被离子交换剂吸附，置换而离子交换中所含有的可交换离子便进入水中，从而达到软化或除盐的目的。2、钠离子交换软化的工作原理水中的Ca2+，Ma2+与磺化煤或阳树脂中的钠离子具有可交换性。当原水通过磺化煤或阳树脂交换层时，水中的Ca2+，Ma2+被交换层吸附、置换。而交换层中所含有的Na+离子便进入水中，从而水被软化。钠离子交换软化过程也可用下列反应方程式表示：2NaR+Ca（HCO3）2CaR2+2NaHCO32NaR+Mg（HCO3）2MgR2+2NaHCO32NaR+CaCL2CaR2+2NaCL2NaR+MgCL2MgR2+2NaCL3、离子交换过程的归纳离子交换过程可以是一个可逆的化学反应过程。它遵守交换平衡规律、质量守恒定律和等当量交换规律。但是交换全过程也归纳为如下几个机械过程：a、水中离子从溶液中扩散到离子交换剂的表面；b、水中离子由交换剂的表面扩散到交换剂内部的交换位置；c、同性离子互相交换；d、被交换的离子，从离子交换剂内部扩散到交换剂表面；e、被交换的离子，从离子交换剂表面扩散到溶液中去。系统及设备选用原则1、YD<，悬浮物<5ppm，暂硬较小时只选单级钠系统。2、YD<，悬浮物>5ppm时，应先过滤，后选单级钠系统。YD>时直接选用二级钠系统；3、目前，尽量选用树脂作为离子交换剂较为方便和经济。当YD>时不宜选用磺化煤，就选用树脂；4、YD>4mM时，直接选用二级钠树脂系统；5、暂硬>1/2YD，永硬<应选用氢钠串联或并联，否则进一步深化处理；6、水量<10t/h，不能均匀连续运行时应选用固定床单级钠系统。浮动床和移动床用于水量较大的系统。离子交换剂离子交换剂的分类按来源分类a、绿砂、沸石为天然和人工合成两种，全交换容量只有200ge/m3，是无机离子交换剂，为离子交换剂发展的第一阶段；b、磺化煤，用碎的焦煤经发烟硫酸加热磺化制成，全交换容量为500ge/m3，是现在逐步淘汰中的有机离子交换剂，为发展的第二个阶段；c、树脂，人工有机合成，全交换容量可达1800ge/m3，是现阶段应用最广泛的离子交换剂，有多种性能的产品，为发展的第三阶段。按功能分类a、阳离子交换剂b、阴离子交换剂这是专指树脂而言的。因为绿砂、沸石只用于钠离子交换软化，磺化煤也仅仅用于氢钠型交换，而树脂广泛用于阴阳离子交换。离子交换剂的主要性能交换容量把离子交换剂吸附置换阴、阳离子的能力的大小称做离子交换剂的交换容量，用每m3交换的交换量为多少ge表示，其单位为“ge/m3”。又分为：a、全交换容量指交换剂中可交换离子全部被置换时的交换容量，是一个理想的计算值。b、工作交换容量指一定条件下，运行工作状态时离子交换剂的交换容量。如磺化煤为230～320ge/m3，001×7树脂为1100～1200ge/m3。颗粒大小颗粒大小的选择可由排、配水装置的漏隙大小而定。一般情况下选用～㎜粒径的交换剂。允许温度磺化煤允许最高温度为40℃，树脂允许温度为0～110℃。温度过高，交换剂会出现溶解、被侵蚀和老化焦化现象，影响其使用效果，温度过低，会使树脂冻裂破碎。出厂形态新产品可以直接用来做某种离子交换的形态称为出厂形态，磺化煤为H型、树脂（001×7）为Na型。浸水膨胀率磺化煤为11～15%，树脂为15～20%。PH值范围磺化煤：PH<,树脂:1～14。年损耗率年损耗率由交换剂的机械强度而定，允许每年损耗磺化煤10～15%，树脂3～7%。离子交换剂的预处理磺化煤a筛选：磺化煤分为大粒、小粒两种规格，应根据处理水量的大小选其规格。选大粒磺化煤，此时应筛去粒径小于㎜的细粒，既可防止细粒漏过排水帽，又可减少离子交换器的阻力。B换型：筛选后的磺化煤装入交换器，如果做为Na离子交换应打进饱和食盐水浸泡20小时，使其充分膨胀，然后配制8%食盐水低流速代进交换器，边代边排放，直至排出盐水PH>7，才可正洗使用。树脂（001×7型）a未脱水树脂、新树脂因包装和存放条件的影响会出现干燥脱水现象,是否脱水可用两种方法判别：一是从颗粒度看。干燥脱水后的树脂颗粒度明显缩小很多；二是脱水干燥后的树脂手拿无粘性，即不感觉滑手，而未脱水干燥的树脂手捻成砣，感觉滑手。对未脱水树脂应直接装入交换器，先反洗至水清，然后正洗至硬度合格即可投运。失效后，第一次还原时盐液用量为正常再生用量的～2倍。B脱水树脂：对脱水树脂，先用2～3倍于树脂何种的饱和食盐水浸泡20小时经上，然后逐步稀释，让其均匀缓慢膨胀，装入交换器（也可事先装入无水交换器内处理）正洗投运。离子交换树脂的复苏当离子交换树脂使用较长时间时，吸附了一些不可由再生方法除去的杂质，使其工作交换能力下降。我们把被污染的树脂重新恢复原有交换能力的方法叫树脂的复苏。造成树脂污染的杂质主要是悬浮物、有机物、氧化剂和铁质，而有机物、氧化剂在使用地下水时为数极少。在此污染的可能性可以排除。1、对于树脂微孔阻塞的复苏悬浮物（包括大量铁锈）会吸附在树脂表面，从而阻塞树脂微孔。对于这种污染可以通过大反洗或先用压缩空气进行搅拌，然后用大反洗冲去污物。2、对于树脂铁中毒的复苏我们把铁不断累积的结果使树脂带铁锈色，工作交换容量降低的现象叫做树脂的铁中毒。对铁中毒的树脂先进行冲洗，然后用4%的盐酸溶液浸泡20小时，冲去大量的酸液，再用4%NaOH浸泡数小时（也可用4～8%NaCL连续置换至出水中性）正洗使PH<9，硬度合格即可投运。其原理是先让树脂转化成氢型，依靠在氢型树脂上铁质吸附性差和酸性溶液易溶解的情况下用水冲去污物，再换成钠型。磺化煤也会出现铁中毒现象，处理时，注意磺化煤的允许PH值应小于,即可先用4%盐酸浸泡后用4～8%NaCL连续还原的办法复苏。树脂的贮存和保管1、防止干燥失水：塑料袋严密包装，且注意存放环境湿度。2、存放温度在适宜：应在0～40℃环境存放，室温低于0℃时可存放在食盐水中。3、防止污染：勿与铁器油污、强氧化剂、有机物等易污物接触。4、使用中间保管：停运时间长时，应再生好、正洗合格存放，并且注意定期换水。钠离子交换器的构造基本构造1、本体交换器本体都采用钢板卷制而成，是能承受一定压力的受压容器，它的内部结构除装有与外部管道相连接的四种装置外，还要填装一定数量折离子交换剂，在壳体一定部位上，设置人孔、排气孔、手孔等。交换器的大小，指本体直径的大小，选择交换器时，根据处理水量和出水残留硬度的要求，还要注意填装交换剂种类及其高度。2、进水装置的作用是：保证水流分布均匀，并使水流不直接冲击交换剂层的表面而造成“短路穿孔”运动，降低交换剂的交换能力。当离子交换器失效时，也用作反洗水的排水装置。其结构形式很多，常用的有喇叭口形如图2—1）、环形、十字形等。出水截面积应能满足最大进水流量的要求，一般为交换截面积的2～4%。进水装置与交换剂层表面之间有一段水垫层，水垫层高度一般为交换剂层高度的5%左右。进水装置至交换器顶部的高度为150～200㎜。3、进再生液装置当离子交换器采用逆流再生时，进再生液装置可以由底部排水装置代替。而在顺流再生时，该装置应固定在进水装置附近。其作用就是将再生液均匀地分布在交换剂层中，以保证良好的再生效果。常用的形式有环形式、小喇叭式（如图2—2）、支管式等。采用环形管式时，环形管环的直径应该是交换器直径的一半，其环管和分配装置的大小由最大再生流速决定。4、排水装置顺流再生只有底部有排水装置（如图2—3），逆流再生除底部排水装置外，中间还有排水装置（如图2—4）。底部排水装置有子母管式、弯形板式和多孔板式等，其好坏：决定交换器出水、反洗进水和进再生液的均匀性，是否均匀又关系到交换器运行状况的好坏。中间排水装置只有子母管式，它既是废再生液的排出装置，又是小反洗进水装置和小正洗的排出装置。交换器本体管路系统]交换器本体管路系统的选择由运行方式决定，还与整体工艺系统有关。1、顺流再生式钠离子交换器管路系统顺流再生式钠离子交换器本体管阀如图2—5相应的管路上装设的阀门有：生水进水阀、软水出口阀、反冲洗进水阀、反冲洗排放阀、正洗出口阀、进盐阀和排空阀，另有取样阀，共八个本体阀。2、逆流再生式钠离子交换器管路系统逆流再生式钠离子交换器本体管阀如图2—6，相应的管路上装设的阀门有：生水进水阀、软水出口阀、反冲冼进水阀、反洗排水阀、中间进水阀、中间排放阀、正洗排放阀、底部出水阀、进盐阀、排空阀、顶压阀，另有取样阀，共十二个阀门。3、串联使用的钠离子交换器器本体管路系统二级钠离子串联、H—Na串联或电渗析—Na串联中的钠离子交换器在如上原有的管路基础上，进出口又增加了相应的系统联络阀门。如图2—7是可以做为电渗析后的一级或二级钠离子交换器的管路系统图，在逆流再生式单级本体管路基础上，又增加了淡水进口阀，一级软水进口阀和二级软水出口阀。离子交换剂的填装置计算1、如果是逆流再生，由于中间装置的限制，直接填装至高出中间排水装置200㎜。顺流再生式钠离子交换器交换剂的填装高度可用下式计算：H式中：h—交换剂的填装高度（m）H=H—交换器上下配水装置之间的距离（m）即有效高度。K+1K—交换剂的反洗膨胀率。磺化煤40%，树脂50%。2、填装重量填装重量由正式计算G=Shro式中：G—填装交换剂的重量（t）лD2S—交换器的截面积（㎡）4h—交换器的填装高度（m）ro—交换剂的湿视密度。钠离子交换器的的运行顺流再生式交换器运行所谓顺流再生式就是指离子交换器运行和再生时水的流向一致。它的运行操作通常分为四个步骤：反洗、再生、正洗和交换，此为交换器一个运行循环。1、反洗反洗就是当交换器中的交换剂失效后（即出水硬度高于规定的数据标准），在再生前常常先用水自下而上进行强烈反冲洗。其目的：①松动离子交换剂层；②清除交换剂中的悬浮物、碎粒和气泡。为了达到这个目的，又不使完好的交换剂跑失，反洗强度必须掌握好。一般情况下磺化煤的反洗强度是3—4L/Sm3，树脂的反洗强度是4L/Sm3。如某单位有ф1500软化缺罐填装磺化煤，其反洗流量应选择18～25t/h，即可达到反洗的目的。反洗至出水不浑浊为止，一般需要20～40分钟，如果进水悬浮物少，失效周期短，盐液较清时，没有必要每次都反洗，在2～5个周期后反洗一次就可以了。反洗操作应特别注意：反洗时应先开启反洗进口，然后缓慢开启反洗出口。2、再生再生就是使交换剂恢复交换能力的过程。再生过程是交换过程的反过程，用方程式表示如下：CaR+2NaCLNa2R+CaCL2MgR+2NaCLNa2R+MgCL2再生是交换器运行循环的一个重要环节，影响再生效果的因素很多，一般有以下几个方面：（一）再生方式：顺流再生式，再生液流向与交换运行的流向一致，即盐液从上部进盐装置进，从下部排水装置排出。这种方式，由于出水差，费用高，逐步被淘汰。（二）再生液用量：一般情况下，用盐量为理论计算量的～倍，一次代盐所用盐液的体积是大于交换剂体积的倍。例：1500㎜钠离子交换器，填装磺化煤高度是2m，问再生一次理论耗食盐是多少公斤实际上要用多少公斤将这些食盐配成多少m3才行解：磺化煤的体积是л/4××2=磺化煤的工作交换容量是250ge/m3NaCL当量是ge理论耗盐是×250××10-3=52kg实际耗盐是52×=182kg所配盐液体积是×=m3耗盐多少是由实际决定的,但最终要求①出水质量达到要求；②周期出水量最多；③盐耗最低。实际中有人用处理每吨水耗盐多少克来衡量其技术经济性，这个耗盐数据不能在不同水源下比较。在不同水源下如果Na+含量不大，可用除去每克当量硬度所消耗盐的克数比较。通常把它称为盐耗。实际耗盐重量（g）盐耗=（g/ge）周期处理水量（m3）×生水硬度（me/l）如上例中接着问：该交换器如果在我厂做一级运行一个周期处理水量是200m3其盐耗是多少（原水硬度me/l）即182×1000盐耗==147g/ge200×(三)再生浓度:再生液尝试过高或过低对再生效果都有影响,在一定范围内,浓度愈大,再生程度愈高,但浓度太高,再生效果反而下降,尝试适当时(如6～8%),耗盐体积越多,对软化罐再生效果越好,但耗盐过多又是不经济的。一般将再生液浓度配为4～8%之间，进行一次性再生，这种方法操作简便。据实践检验，两步再生效果更佳，即先用每次再生用食盐总量的30%配成4～5%，再用剩下的70%食盐配成6～7%的溶液进行再生。这是对树脂而言。对磺化煤罐盐液浓度为2～4%。（四）再生流速：再生流速是影响再生效果的一个重要环节。再生流速以4～8m/h为适宜，盐液与交换剂能保持接触15～30min（盐温较低时，要适当增加接触时间）较合适时，再生时间太长或长时间浸泡，反而降低再生效果。（五）再生温度：再生液温度不能高于交换剂允许值。但温度稍高，再生效果好，夏天一般不加温，冬天室外盐池可考虑加温。（六）再生液纯度：盐液硬度大于15mM时，再生效果降低20%。因此盐液要求不但悬浮物含量少，而且硬度也要小，使用的盐水不得浑浊，硬度小于5mM为宜，若硬度过大也可用Na2CO3加入软化。（七）反洗效果和配水装置的好坏也影响再生效果。反洗不干净，污泥阻挡，盐液不能充分与交换剂接触，还会出现偏流现象。配水装置有问题，配水不匀也会出现偏流和死角，影响局部的再生效果。3、正洗正洗的目的是清除过剩的再生剂和再生产物。正洗应自上而下进行。以3～5m/h的流速洗10分钟后加大到6～8m/h，使出水硬度合格为止，每5min测一次硬度，严格监督控制。4、交换交换即生产运行。正洗合格后应立即倒为交换状态。交换时以8～10m/h的均匀流速。流速过高交换器失效加快，流速过低或间断运行，会出现逆反现象，即出水硬度增大。逆流再生式交换器的运行逆流再生式交换器的特点，就是再生液流向与交换水的流向相反，即盐液从底部进上部出，它与顺流再生式的差别就在于它出水质量好，耗盐少，清洗耗水少，操作较复杂。逆流再生式交换器的运行操作关键在不致使交换剂乱层，常用的操作方法有两种：水顶压法和低流速法。1、水顶压法操作水顶压法操作的全部过程分八部：小反洗、顶压、逆向进再生液、逆流冲洗、小正洗、正洗、交换和大反洗。（一）小反洗：由中间进水，上部出水，反洗上部压实层，因此称作小反洗。小反洗的流速磺化煤以11～18m/h，树脂以8～12m/h为宜，洗至出水清为止，约需10～15分钟。（二）顶压：由顶压阀进水，维持罐内压力50～100kPa。（三）逆向进再生液：由底部进再生液，然后顶压水与再生液从中间排水装置排出，此时将顶压水流量控制为再生流量的1/3～1/4。关于再生的其它概念和因素在前面已阐明，在此不重复。（四）逆流冲洗：进完再生液，在顶压下立即由底部进水，中间排出。流速应与再生时流速大体相同。逆流至出水硬度小于(或为止，或逆洗的时间以出水不含苦味为止，需30分钟。（五）小正洗：由正洗阀进水（关闭顶压阀）开大中间排水阀对压实层洗5～10分钟。如果逆洗效果好，可以省去小正洗。（六）正洗：关闭中间排水阀，开启正洗排放阀正洗（与前相同）。（七）交换：正洗合格后停放或投运交换（与前相同）。以上为交换器的一个操作周期，有七个步骤。（八）大反洗：当交换器运行10～20个周期后应大反洗一次，大反洗操作与顺流再生式交换器操作相同。大反洗后第一个周期的再生耗盐为平常的～2倍。2、低流速法操作低流速法操作的全部过程分为七步：小反洗、逆向进再生液、逆流冲少洗、小正洗、正洗、交换和大反洗。这种方法与水顶压法的区别就在于没有顶压操作，逆向进再生液操作也略有不同，即逆向进再生液的速度较低，一般树脂罐再生时为～2m/h,磺化煤罐再生时3～5m/h。其它操作与顶压法是一致的。运行中常见故障发生的原因1、周期制水量减少（一）盐质量低。就过滤、软化。（二）盐用量不足。包括浓度和体积两方面。（三）代盐流速过快。（四）交换剂污染中毒。（五）反洗强度不够或反洗时间不够。（六）正洗过长。（七）配盐、配水不均匀。（八）交换剂老化、焦化或机械损失过多。2、交换剂焦化（一）水温或盐温过高。（二）再生盐液浓度过大。3、反洗出交换剂（一）反洗强度过大。（二）先开反洗出口，后剧烈开启反洗进口或先大开反洗进口，后剧烈开启反洗出口，都会导致冲出交换剂。（三）下配水装置损坏，配水不匀。应检查正洗是否出交换剂。4、正洗出交换剂其原因就是下排水装置损坏。一般水样的水质分析化验室一般规则化学药品的使用和管理1、水分析化验人员必须熟悉各种化学药品的性质，使用范围和注意事项，对不了解性质的药品，严禁用口尝、鼻嗅、用手触动或随意做试验。粉状、粒状的药品，使用时必须用匙取出，腐蚀药品最好用塑料匙取。2、各种标准溶液应由专人配制并标定，禁止使用未标定或过期的药品。配制化学药品后，须以标签注明药品的名称、浓度、配制日期，并保持经常清洁。3、凡由原容器取出的药品，剩余部分不准倒回原瓶中，须另装或弃去不用。4、碱性较强的药品不可磨口瓶盛装，需要避光的药品如AgNO3等，应装在棕色瓶中。5、稀释浓酸时必须仔细缓慢地将硫酸加到水中，而不能将水加到浓酸内。6、不同等级用处的药品配制应严格采用不同等级的药品和配制方法。严格注意分析误差。在分析中所用的标准溶液，缓冲液、指示剂以及掩蔽剂等都应采用分析纯（基准试剂例外），其中标准溶液浓度要求较严格，一般需要浓度标准至四位有效数字，其它溶液的浓度要求虽不严格，但不允许有任何影响分析的杂质。7、在水质分析实验中，洗涤仪器和配制溶液所用的纯水，一般采用二次蒸馏水，现场监督中仪器洗涤或水样稀释所用水，可采用一次蒸馏水。化验室的安全常识1、化验室内应保持空气流通，环境清洁、安静，反对粗枝大叶和不严格的作风。2、倒用硫酸等药品时须戴橡皮手套，开启氨水等易挥发的试剂瓶时，必须在通风柜内进行，绝不可使瓶口对着自己或他人的脸部。3、试验或洗涤后的废液，禁止乱倒，必须倒入木槽或化验池。4、实验室应放置四氯化碳灭火器，消火砂或其他灭火器材，还应设有供一般创伤的外用药品。5、化验室工作结束后，应当进行安全检查。常用化学仪器的使用玻璃器皿的使用水分析中常用的玻璃器皿有：容量瓶、滴定管、烧杯、三角烧杯、移液管、量筒、试剂瓶等。1、洗涤：玻璃仪器使用前必须用洗液或去污粉去油垢、盐垢，再用自来水冲洗至看不见杂质，并且器壁不挂水珠为止，然后用蒸馏水涮洗二至三遍待用。在使用移液管、滴定管、容量瓶盛装标准溶液时，事先用该溶液再涮洗1～2遍，以不改变标准溶液的浓度。使用三角烧瓶取样滴定时，用样水涮洗三角烧瓶是错误的，应该用蒸馏水涮洗。如果没有蒸馏水万不得已时，可以用样水涮洗，但必须涮完后倒干净再量取一定体积的水样（比如取体积少取为宜），以尽量减少误差。2、读数：读数即观察刻度。普通容量瓶、滴定管、移液管、量筒等量取溶液时，应读取其液体弯月面切线刻度，取数时应在最小刻度后再估取一位数。3、操作：容量瓶、量筒、移液管、滴定管等量具不允许在烘箱内烘烤，量取溶液时，手不可接触刻度以下部位，以防人体对量具加热，量取体积不准。除烧杯、烧瓶等耐高温的玻璃仪器外，其它仪器禁止直接加热，、玻璃仪器使用时必须按所需规范要求使用，不得任意使用或代替，不准随意当作饮用。分析天平的使用分析天平是贵重的精密仪器，为了保持它的准确度和灵敏度，必须妥善维护和严格遵守使用规则。1、天平的维护：天平室应经常保持干燥，切勿让腐蚀性气体侵入，窗户应有窗帘，以防太阳光直射。天平应固定放置在不易振动的天平台上，天平台经常保持洁净。天平应有面罩，天平匣内和盘上的灰尘须用软毛刷或绸布拂试。玛瑙刀口和平板可用纯酒精醮湿的绸布擦试，然后再仔细擦干，升降枢轴的机件不够灵活时，可在摩擦处加一些纯净机油。2、天平的使用及注意事项1）称量前，要先检查砝码是否原配，零件是否齐全，安装是否正确，天平是否处于水平位置。光电天平电源是否接通。2）一切符合要求后，再缓慢开启天平，并避免振动，此时检查天平指针的摆动是否正常打开天平两侧门（一般不开正门），当称样与天平所处温度一致后，关上侧门进行称量。3）称量前，先调好零点，检查示值不变性。4）添加砝码或放置称样时，必须关闭天平。称量完毕要及时关闭天平，然后读数，所有称量结果应立刻准确地记在笔记本上（分析天平称量一般记至克），不能记在纸片上，以防丢失。5）称样应放在洁净干燥的称量瓶或表面皿中，先在托盘天平上粗称后，再移入分析天平精确称量。称量瓶不得用手拿取，而用滤纸条夹拿。6）发现天平有毛病或新组装时，如果自己不会修理就不要自己动手，应当请有经验的技术人员进行。EDTA标准溶液的配制与标定试剂1、乙二胺四乙酸二钠2、氧化锌（基准试剂）3、盐酸溶液（1：1）4、10%氨水5、氨—氯化铵缓冲液：PH=106、%铬黑T批示剂（以乙醇为溶剂）标准溶液配制方法1、配制乙二胺四乙酸二钠标准溶液：称取20g乙二胺四乙酸二钠溶于1000ml高纯水中摇匀。2、标定乙二胺四乙酸二钠标准溶液：称取于800℃燃烧恒重的基准氧化锌1g（精确到）,用少许水湿润,加盐酸溶液(1：1)，使氧化锌溶解移入250ml容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。取20ml加80ml除盐水，用10%氨水中和至PH为7～8，加5ml氨—氯化铵缓冲溶液（PH=10），加5滴%铬黑T批示剂，用乙二胺四乙酸二钠溶液滴定至溶液由紫色变为纯蓝色。乙二胺四乙酸二钠标准溶液的摩尔浓度M按下式计算：G20M=×=V×250V×式中：G—氧化锌之重量g；V—滴定时，消耗乙二胺四乙酸二钠溶液的体积ml；—205lml中取20ml滴定，相当于C的倍；—每毫克分子氧化锌(ZnO)的重量g；3、乙二胺四乙酸二钠标准溶液的配制与标定。1）配制取乙二胺四乙酸二钠标准溶液，准确地稀释至20倍制得。2）标定用乙二胺四乙酸二钠标准溶液配制的乙二胺四乙酸二钠标准溶液，其浓度可不标定，用计算得出。水的取样1、采集有取样冷却器的水样时，应调节冷却水的取样阀门，使水样流量在500～700ml/min，温度为30～40℃的范围内，且流速稳定。2、采集给水、锅水水样时，原则上应是连续流动之水。采集其他水样时，应先将管道中的积水放尽并冲冼后方可采样。3、盛水样的容器（采样瓶）必须是硬质下班瓶或塑料制品（测定微量成分分析的样品必须使用塑料容器）。采样前，应先将采样容器彻底清洗干净。采样时再用水样冲冼三次（方法中另有规定除外），以后才能采集水样。采样后应迅速加盖封存。4、在原水管路上取水样时，应在原泵出口处或原水流动的部位取样。采集井水水样时，应在水面下50cm处取水样，采集城市自来水水样时，应先冲洗管道5～10分钟后再取水样，采集江、河、湖和泉的地表水水样时，应将采样瓶浸入水面50cm处取水样，并且在不同地点分别采集，以保证水样有充分的代表性，江、河、湖和泉的水样，受季节、气候、雨量等的变化影响很大，采集时应注明这些条件。5、所采集水样的数量应满足试验和复核的需要，供全分析用的水样不得少于5000ml。若水样混浊时应分装两瓶，供单项分析用的水样不得少于300ml。6、采集现场监督控制试验的水样，一般应使用固定的取样瓶。采集供全分析用的水样应粘贴标签，注明水样的名称、采样人姓名、采样地点、时间、温度以及其他情况（如季节、气候条件等）。水中硬度的测定（EDTA容量法）概要在PH为±缓冲溶液中，用铬黑T作批示剂，以乙二胺四乙酸二钠盐（简称EDTA）标准溶液滴定至纯蓝为终点。根据消耗EDTA的体积，即可计算出水中钙、镁的含量。试剂及配制1）EDTA标准溶液。2）EDTA标准溶液。3）氨—氯化铵缓冲溶液：称取20g氯化铵溶于500ml除盐水中，加入150ml浓氨水（比重）以及5g乙二胺四乙酸镁二钠盐（简写为Na2MgY）。用除盐水稀释至1000ml混匀，取50ml，按（不加缓冲溶液）测定其硬度。根据测定结果，往其余950ml缓冲溶液中，加所需EDTA标准溶液，以抵消其硬度。4）%铬黑T批示剂：取称铬黑T（C20H12O7N3SNa）与盐酸羟胺，在研钵中磨匀，混合后溶于100ml95%乙醇中，将此溶液转入棕色瓶中备用。测定方法1）水样硬度大于的测定。按表A9的规定取适量透明水样注于250ml锥形瓶中，用除盐水稀释至100ml。加入5ml氨—氯化铵缓冲溶液和2滴%铬黑T批示剂，在不断摇动下，用EDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色变为蓝色即为终点，记录EDTA标准溶液所消耗的体积V1。表A9不同硬度取水样体积水样硬度mM需取水样体积ml～100～50～25硬度（YD）的含量按下式计算：M·V1YD=×103V式中：M—EDTA标准溶液的摩尔浓度；V1—滴定水样时所消耗EDTA标准溶液的体积ml；V—水样的体积ml。2）水样硬度在～的测定取100ml透明水样注于250lml锥形瓶中。加3ml氨—氟氯化铵缓冲溶液（或1ml硼砂缓冲溶液）及2滴%铬黑T指示剂。在不断摇动下，用MEDTA标准溶液滴定至蓝紫色即为终点。记录EDTA标准溶液所消耗的体积。（YD）硬度的含量计算按下式：M·V1YD=×103V测定水样时注意事项1）若水样的酸性或碱性较高时，应先用氢氧化钠或盐酸中和后再加缓冲溶液，水样才能维持PH10±。2）对对碳酸盐硬度较高的水样，在加入缓冲溶液前，应先稀释或加入所需EDTA标准溶液量的80%～90%（记在所消耗的体积内），否则有可能析出碳酸盐沉淀，使滴定终点延长。3）冬季水温较低时，结合反应速度较慢，容易造成滴定过量而产生误差。因此，当温度较低时，应将水样预先加温至30～40℃后进行测定。4）如果在滴定过程中发现滴定不到终点或指示剂加入后颜色呈灰紫色时，可能是Fe、AI、Cu或Mn等离子的干扰。遇此情况，可在加指示剂前，用2ml1%的L一半胱氨酸盐和2ml三乙醇胺（1：4）进行联合掩蔽，或先加入所需EDTA标准溶液80%～90%（记入在所消耗的体积内），即可消除干扰。5）PH10±的缓冲溶液，除使用氨—氯化铵缓冲溶液外，还可用氨基乙醇配制的缓冲溶液（无味缓冲液）。此缓冲液的优点是：无味，PH稳定，不受室温变化的影响，配制方法：取400ml除盐水，加入55ml浓盐酸，然后将此溶液慢慢加入于310ml氨基乙醇中，并同时搅拌，最后加入分析纯Ma2MgY，用除盐水稀释至1000ml，在100ml水样中加入此缓冲溶液，即可使PH值维持在±范围内。6）指示剂除用铬黑T外，还可选用表A10所列的指示剂。由于酸性铬蓝K作指示剂滴定终点为蓝紫色，为了便于观察疑点颜色变化，可加入适量的荼酚绿B，称为KB指示剂。它以固体形式存放较好，也可以分别配制成酸性铬蓝K和荼酚绿B溶液，使用时按试验确定的比例加入。KB指示剂的疑点颜色为蓝色。7）硼砂缓冲溶液和氨—氯化氨缓冲溶液，在玻璃瓶中贮存会腐蚀玻璃，增加硬度。所以，宜贮存在塑料瓶中。8）酸性铬蓝K的配制方法酸性铬蓝K与盐酸羟胺混合，加10ml氨—氯化胺缓冲溶液和40ml高纯水，溶解后用95%乙醇稀释至100ml。水中氯根的测定（AgNO3容量法）概要：适用于测定氯化物含量为5～10mg/L的水样。在PH7左右的中性溶液中，氯化物与硝酸银作用生成白色氯化银沉淀，使溶液显橙色，即为滴定终点。试剂及配制1）氯化钠标准溶液（1ml含1mg氯离子），取基准试剂或优级纯的氯化钠3～4g置于瓷坩埚内，在调温炉内升温至500℃灼烧10min，然后放入干燥器内冷却至室温。准确称取氯化钠，先溶于少量蒸馏水，然后稀释至1000ml。2）硝酸银标准溶液（1ml相当于1mg氯离子）：称取硝酸银溶于1000ml蒸馏水中，以氯化钠标准溶液标定。标定方法好下：在三个锥形瓶中，用移液管分别注入10ml氯化钠标准溶液，再各加入90ml蒸馏水及1ml10%铬酸钾指示剂，均用硝酸银标准溶液滴定至橙色，分别记录硝酸银标准溶液的消耗量。以平均值计算。但三个平行试验数值间的相对误差应小于%。另取100ml蒸馏水作为空白试验，除不加氯化钠标准溶液外，其它步骤同上，记录硝酸银标准溶液的消耗量V1。硝酸银浓度（T）按下式计算：10×1T=mg/mlV－V1式中：V1—空白试验消耗硝酸银标准溶液的体积ml；V—氯化钠标准溶液消耗硝酸银标准溶液的平均体积ml。10—氯化钠标准溶液的体积ml；氯化钠标准溶液的浓度mg/ml。最后高速硝酸银溶液，使其成为1ml相当于1mg氯离子的标准溶液。3）10%铬酸钾指示剂4）1%酚酞指示剂（以乙醇为溶液）5）氢氧化钠溶液6)硫酸溶液。测定方法1）量取100m