锅炉水处理概述

锅炉水处理第一节水中杂质和水质指标第二节钠离子交换软化第三节离子交换除碱第四节浮床及流动床离子交换第五节石灰-纯碱水处理第六节其它水处理方法第七节锅炉金属腐蚀第八节水的除气第九节锅炉排污第一节水中的杂质和水质指标水中的杂质及其危害水质指标水质指标的单位换算水质标准一、水中杂质及其危害二、水质指标H＝HT+HFT过去还有用毫克当量/升，德国度和ppm作为硬度和碱度的单位毫克当量/升（me/L、meq/L、mge/L）相当于Ca2＋含量20mg/L或Mg2+12mg/Lppm：按重量的百万分之一。锅炉水中的杂质都折算为碳酸钙，即1升水中的CaCO3的mg数德国度(G)：1L水含有硬度或碱度的物质其总量相当于10mgCaO时的浓度三、水质指标的单位换算已知浓度所求浓度mg/LGmge/Lmmol/Lppmmg/L12.8/N1/N1/N50.1/NGN/2.811/2.81/2.817.9mge/LN2.81150.1mmol/LN2.81150.1ppm0.02N0.0560.020.021各单位换算关系N—当量值四、水质标准补充一点：碱度的测定碱度是用酸中和的方法测定的，滴定碱度常用的指示剂为甲基橙和酚酞，利用酚酞作指示剂滴定的结果叫酚酞碱度（P碱度），利用甲基橙作指示剂滴定的结果叫甲基橙碱度（总碱度A）。用酚酞作指示剂时，滴定终点的PH值约为8.3，此时酸中的H+与水中OH-反应生成水H2O，酸中的H+与水中的CO32-反应生成HCO3-，而HCO3-则不参与反应；当用甲基橙作指示剂，由于其滴定终点PH值较低，约为4.4，此时水中的HCO3-全部反应生成H2CO3，其它弱酸根也生成相应的弱酸，所以测得的结果是水中碱度成分的总和，因此甲基橙碱度即为总碱度。通常采用双指示剂法测定碱度，即在滴定完酚酞碱度基础上,根据继续用甲基橙做指示剂滴定，此时消耗的酸量所计算的“续耗”碱度记为M碱度，所以总碱度A=M+P.P碱度＝［OH-］+0.5［CO32-］M碱度＝0.5［CO32-］+［HCO3-］序号HHTHFT“负硬”A15.61.44.223.90034.30.34.6第二节阳离子交换软化离子交换剂钠离子交换软化原理固定床钠离子交换设备及运行钠离子交换系统含强酸性基团，如磺酸基－SO3H

含弱酸性基团，如羧基－COOH含强碱性基团，如季胺基(亦称四级胺基)－NR3OH(R为碳氢基团)，含弱碱性基团，如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2

转型+NaClNa离子型或Cl离子型铵离子一、离子交换剂离子交换树脂的吸附选择性高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下：Fe3+>Al3+>Pb2+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为：SO42－>NO3－>Cl－>HCO3－>OH－弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：OH－>柠檬酸根3－>SO42－>酒石酸根2－>草酸根2－

>PO43－>NO2－>Cl－

>醋酸根－>HCO3－二、钠离子交换软化原理2、特点1°钙镁盐类变为钠盐，除去水中硬度2°原水中的重碳酸盐碱度变为钠盐（NaHCO3）碱度，不能除碱3°Na+当量值>Ca2+、Mg2+当量值→含盐量稍有增加4°Na离子交换后，还残留少量硬度，0.03～0.1mmol/L以下3、交换剂的再生1°工作交换能力Eg（mol/m3、mmol/L）——如果将出水硬度达到软化水保证的硬度作为交换剂失效，按此时计算1m3湿态离子交换剂的软化能力。2°再生5～8％的食盐（NaCl）溶液进行还原（再生）理论上：1mol钙镁硬度需2molNaCl（117g）实际上：1.2~1.7倍理论值（指标：140～200g/mol）三、固定床钠离子交换设备及运行顺流式再生逆流式再生（）（一）顺流再生钠离子交换器及其运行1.软化2.反洗3.还原4.正洗※※优点：结构简单、运行维修方便，对各种水质适应性强※※缺点：再生效果不理想因为新配置的盐液首先接触到的是上部完全失效的交换剂，使这一部分交换剂得到很好的再生。随着盐液继续往下流动，就使其中所含的Ca离子、Mg离子渐渐增多，由于离子交换反应是可逆反应，这将促使还原反应有反方向进行的趋势，故称这些离子为反离子；反离子浓度的增大，会影响交换剂的还原；因此，越在下面的交换剂，再生的程度就越差。如要提高他们的再生程度，就得增大盐液的耗量。再生效果，还与还原液浓度和流速有关。对钠离子交换器，盐液浓度以5%~8%为宜。也可采用分段再生法，即先用3%~5%盐液再生，然后再用8%~12%盐液再生，可以提高再生效率，降低盐耗。※※工作过程：go1.软化back2.反洗back3.还原back4.正洗back（二）逆流再生钠离子交换器及其运行防止乱层的结构改进防止乱层的运行改进※※工作过程：1、软化（工作运行）2、小反洗2’、定期大反洗3、排水4、顶压5、再生6、逆流冲洗7、小正洗8、正洗go2、小反洗back2’、定期大反洗back3、排水back4、顶压back5、再生back6、逆流冲洗back7、小正洗back8、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。back运行流程（三）钠离子交换软化系统常用的钠离子交换系统有：单级钠离子交换系统双级钠离子交换系统原水硬度≤8mmol/L原水硬度>8mmol/L第三节离子交换除碱氢–钠离子交换原理及系统铵–钠离子交换原理及系统部分钠离子交换、部分氢离子交换原理及系统一、氢－钠离子交换原理及系统酸的实际耗量一般为理论耗量的1.6～2.0倍并联、串联、综合式一部分原水(1-αNa+）经氢离子交换器，其软水与其余原水混合中和，产生的CO2由除气器除去，再进入钠离子交换器水量分配计算同并联系统②.串联系统二、铵－钠离子交换原理及系统（NH4R）并联和混合式三、部分钠离子交换、部分氢离子交换原理及系统和原水混合第七节锅炉的金属腐蚀

锅炉金属腐蚀原理:金属表面与周围介质发生化学反应或者电化学反应遭到破坏的现象称为腐蚀；化学腐蚀过程没有电流产生，而电化学腐蚀过程中则产生电流。在汽锅中由于存在O2和CO2而发生化学腐蚀：

Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2；2H2+O2=2H2O；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

其中氢氧化铁在金属表面形成不稳定的保护膜，三价氢氧化铁则沉积在金属表面发生腐蚀反应。如果存在二氧化碳，则Fe(OH)2+2CO2=Fe(HCO3)24Fe(HCO3)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3+8CO2

腐蚀将一直持续到氧气耗尽。由于给水与锅水都属于电介质，而锅炉金属并非单一成分，因此纯铁与杂质之间产生电位差，一般纯铁成为放出电子的阳极，杂质成为阴极；那么阴极得到的电子会与锅水中的氢离子结合并除去。如果腐蚀产物的三价铁离子聚集在阳极，或者是聚集在阴极的电子不能及时扩散，那么两极之间的电位差将逐渐减小，电流强度减弱，将致使腐蚀过程减缓或者停止，这种现象称为“极化”；消除极化的过程称为“去极化”，将使腐蚀加快。水的PH值、溶解气体和碱度影响极化现象，从而影响腐蚀过程：1、PH值小于7则呈现酸性，氢离子较多，对阴极有“去极化”作用；同时使金属氧化层溶解，腐蚀加快；2、溶解氧也是阴极去极化剂；而水中的游离二氧化碳经过反应生成氢离子；3、锅水中的碱性物质如氢氧化钠是阳极去极化剂，促进腐蚀。苛性脆化：是锅炉金属结晶之间的电化学腐蚀，是由于金属构件在局部高应力作用下晶粒与晶粒边缘形成具有电位差的腐蚀电池造成的。此时，金属晶粒边缘形成阳极、氢氧化钠是去极化剂，因此腐蚀在晶间发展，多发生在锅筒铆接头或者胀管口附近，发展迅速，易引起汽锅开裂爆炸。

防止方法：采用焊接、消除局部应力、控制炉水相对碱度。相对碱度是锅水中游离氢氧化钠与溶解固型物的比值。一般的炉水除碱度方法多采用加药，如磷酸三钠、硝酸盐、硫酸盐等，来增加含盐量，从而减小相对碱度。第八节水的除气水中所含有溶解氧、二氧化碳等气体对金属壁面会产生化学腐蚀与电化学腐蚀，因此在进入锅筒之前必须进行除气。气体溶解定律：气体在水中的溶解度与该气体在水界面的分压力成正比。对于敞口的设备，如果水温升高，气体分压力将降低，溶解度减小；当达到沸点的时候，气体分压力趋于零，气体将全部析出。通常采用的除气方法有加热方法、真空方法。也可以采用在水界面上空间充满不含氧气的气体，从而使氧气分压力降低，这种方法叫做解吸除氧。也有在水中加药来消除溶解氧的化学除氧方式。热力除氧多采用大气式除氧器，不仅可以除氧，也可以除其他溶解气体。除氧器保持低压工作，一般0.02MPa，略高于大气压力的目的是便于除氧之后气体的排出。结构分两部分：除氧头和贮水箱。在除氧头内，软水经喷嘴舞化后喷洒而下，并与顶部进入的蒸汽接触受热除气；然后落在填料层，继续受热二次除气。贮水箱体积至少要能够维持锅炉半小时到90分钟的给水量；一般底部装设再沸腾蒸汽管，保持箱内水处于饱和水温，便于残留气体继续排出。热力除氧系统真空除氧、解吸除氧、化学除氧一、真空除氧设备结构与热力除氧设备相似，不过是利用低温水在真空状态下达到沸点从而去除水种的溶解氧。除氧器内部的真空一般通过蒸汽喷射泵或者水喷射泵的引射作用得到。要求系统具有良好的密封性，并控制水箱液位波动。二、解吸除氧就是将不含氧的气体与软水强烈混合，使含氧软水的的氧扩散到无氧气体中，从而使软水含氧量降低。三、化学除氧：分钢屑除氧和药剂除氧。前者让含氧软水流经钢屑反应器，两者发生反应生成氧化铁，从而达到除氧的目的，结构简单、运行费用低，但是劳动强度大。后者在软水中加入亚硫酸钠，与氧气反应生成无腐蚀的物质达到除氧目的。第九节锅炉排污计算排污的目的也是为了保证锅水的品质，一般分为连续排污和定期排污。锅炉排污量的大小与给水品质有关，给水碱度及含盐量越大，排污量就越大。一、定期排污排除锅水中的水渣—松散状的沉淀物，同时也排除盐分；排污管设在下集箱或锅筒底部。每台锅炉都必须设有定期排污；4t/h以下