锅炉水处理技术试题与解析

锅炉水处理技术试题与解析第一部分：单项选择题1.天然水中的硬度主要是指水中哪种离子的含量？A.C和MB.N和C.C和SD.HC和2.在锅炉水处理中，为了防止锅炉结垢，最常用的锅内加药处理方法是向锅内加入？A.氢氧化钠B.碳酸钠C.磷酸盐D.硫酸亚铁3.下列哪种离子交换树脂主要用于水的软化处理？A.强酸性阳离子交换树脂B.弱酸性阳离子交换树脂C.强碱性阴离子交换树脂D.弱碱性阴离子交换树脂4.锅炉给水进行除氧处理的主要目的是为了防止？A.锅炉结垢B.锅炉腐蚀C.蒸汽污染D.碱度升高5.热力除氧器在运行时，水温通常应加热到该压力下的？A.泡点温度B.饱和温度C.过热温度D.临界温度6.相对碱度是指水中游离NaA.小于0.1B.小于0.2C.小于0.5D.小于1.07.顺流再生固定床离子交换器，再生液流速通常控制在？A.1-2m/hB.4-6m/hC.10-15m/hD.20-30m/h8.锅炉排污分为连续排污和定期排污，定期排污的主要目的是排除？A.锅炉表面的悬浮物和沉渣B.锅炉底部的水渣和泥垢C.锅炉表面的泡沫D.锅炉内的高含盐量水9.测定水的硬度时，常用的指示剂是？A.甲基橙B.酚酞C.铬黑TD.淀粉10.某锅炉给水硬度为0.03mmol/L，根据GB/T1576《工业锅炉水质》标准，对于额定蒸汽压力大于1.6MPa但小于等于2.5MPa的锅炉，其给水硬度应控制在？A.≤0.005B.≤0.03C.≤0.05D.≤0.1011.下列关于磷酸盐加药处理的叙述中，错误的是？A.可以生成松软的水渣B.可以消除水中残留的硬度C.可以在金属表面形成保护膜D.会增加水的硬度12.阴离子交换树脂失效后，通常使用哪种药剂进行再生？A.HClB.SC.NaOHD.NaCl13.水的碱度主要是由水中哪些物质引起的？A.、OB.HC、C、C.C、SD.C、M14.在化学清洗过程中，酸洗结束后通常需要进行的步骤是？A.钝化B.预膜C.中和D.漂洗15.水中氯离子含量超标，对锅炉的主要危害是？A.易产生碳酸盐水垢B.易产生硫酸盐水垢C.加速锅炉腐蚀D.导致蒸汽品质恶化16.逆流再生离子交换器与顺流再生相比，其主要优点是？A.再生剂用量少B.设备结构简单C.反洗操作简单D.出水水质较差17.为了防止锅炉发生氧腐蚀，给水除氧要求水中溶解氧含量应达到？A.≤0.05B.≤0.1C.≤0.5D.≤1.018.澄清池（如机械搅拌澄清池）的主要作用是？A.仅仅去除水中的悬浮物B.进行混凝、反应和沉淀，去除水中的胶体和悬浮物C.仅仅进行消毒D.调节水的pH值19.下列哪种情况容易引起锅炉的汽水共腾？A.锅水含盐量过低B.锅水含盐量过高C.锅炉负荷过低D.锅炉压力过低20.树脂在使用过程中，会被铁、铝等金属离子污染，复苏处理通常使用？A.10%HClB.10%NaOHC.10%NaClD.第二部分：多项选择题1.下列属于水中杂质的有？A.悬浮物B.胶体C.溶解物质D.微生物2.锅炉水处理的目的包括？A.防止锅炉结垢B.防止锅炉腐蚀C.保证蒸汽品质D.节约燃料3.常用的锅炉给水除氧方法有？A.热力除氧B.真空除氧C.化学除氧（如亚硫酸钠）D.电化学除氧4.离子交换树脂在使用中防止受到污染的措施有？A.预处理进水B.定期复苏C.使用高浓度的再生液D.防止氧化5.锅炉排污率的大小主要取决于？A.给水水质B.锅炉水质标准C.锅炉负荷D.锅炉压力6.下列关于钠离子交换软化法的叙述，正确的有？A.只能去除水中的硬度，不能去除碱度B.出水水质呈碱性C.再生剂通常使用食盐（NaCl）D.交换过程会产生C气体7.锅炉酸洗除垢的工艺步骤通常包括？A.系统清洗B.酸洗C.漂洗D.钝化8.影响混凝效果的因素主要有？A.水温B.水的pH值C.混凝剂种类D.水中杂质含量9.锅炉发生腐蚀的类型主要有？A.氧腐蚀B.二氧化碳腐蚀C.苛性脆化D.沉积物下腐蚀10.下列指标中，属于锅炉水质控制指标的有？A.硬度B.碱度C.pH值D.浊度第三部分：判断题1.锅水的pH值越高，对防止锅炉腐蚀越有利，因此pH值越高越好。（）2.离子交换器反洗的目的是为了冲洗掉树脂层中的截留杂质和松动树脂层。（）3.锅炉定期排污最好在锅炉高负荷时进行，以便利用水流的冲击力排出泥垢。（）4.热力除氧器不仅能除去氧气，还能除去水中的一部分二氧化碳等气体。（）5.水中的碳酸盐硬度在煮沸后会分解沉淀，因此称为永久硬度。（）6.为了防止锅炉结垢，必须严格控制给水硬度，使其达到标准要求。（）7.真空除氧器可以在低于大气压下工作，因此不需要加热给水。（）8.树脂的交换容量是指单位体积或重量的树脂中所含有的可交换离子的数量。（）9.锅炉进行化学清洗时，酸洗液浓度越高，清洗速度越快，因此浓度越高越好。（）10.蒸汽携带主要是由于机械携带和溶解携带造成的。（）第四部分：填空题1.水的硬度单位通常有mmol/L、mg/L和德国度（G），它们之间的换算关系为：1mmol/L=______德国度。2.锅炉给水处理中，钠离子交换器的再生剂通常选用浓度为______%的食盐溶液。3.磷酸盐加药处理是向锅水中加入NP4.工业锅炉水质标准规定，对于额定蒸汽压力大于1.6MPa的锅炉，锅水pH值应控制在______之间。5.离子交换树脂的交联度越大，其网状结构越紧密，选择性越______，溶胀性越______。6.锅炉排污率的计算公式为P=，其中代表______，代表______。7.测定水中氯离子含量时，通常使用______滴定法，以______为指示剂。8.水中溶解氧的测定方法主要有碘量法和______法。9.混凝处理中，常用的混凝剂有聚合氯化铝（PAC）和______等。10.树脂在使用过程中会逐渐老化，其表现为______降低，机械强度下降。第五部分：简答题1.简述锅炉结垢的危害及预防措施。2.什么是汽水共腾？产生的原因及处理方法是什么？3.简述离子交换树脂的污染原因及其复苏处理方法。4.锅炉进行化学清洗（酸洗）后，为什么要进行钝化处理？5.简述热力除氧器的工作原理。第六部分：计算题1.某锅炉房有一台蒸发量为10t/h的锅炉，给水硬度为3.5mmol/L，采用钠离子交换器进行软化处理。已知离子交换剂的软化工作交换容量为800mol/，交换器直径为1.5m，树脂层高度为1.8m。试计算：(1)该交换器内树脂的体积？(2)该交换器的周期制水量（不考虑自用水率）？(3)若每天运行24小时，大约需要多少天再生一次？2.某锅炉锅水含盐量为3500mg/L，给水含盐量为300mg/L。求该锅炉的排污率？若锅炉蒸发量为20t/h，求该锅炉的排污水量？3.取水样100mL，用0.1000mol/L的HCl标准溶液滴定测定总碱度。当加入酚酞指示剂，溶液呈无色，说明酚酞碱度为0。继续加入甲基橙指示剂滴定至终点，消耗HCl溶液12.50mL。求该水样的总碱度（以mmol/L计）和甲基橙碱度？第七部分：综合分析题1.某厂一台4t/h工业锅炉，运行半年后，发现锅炉热效率明显下降，排烟温度升高，且运行人员在安全阀排汽管口发现有白色的盐类附着物。经取样分析，锅水硬度接近0，但氯离子含量严重超标，且锅水pH值偏低。请分析：(1)锅炉热效率下降、排烟温度升高的可能原因是什么？(2)安全阀排汽管口出现白色盐类附着物说明了什么问题？(3)针对上述水质情况（氯离子超标、pH值偏低），应采取哪些技术措施进行调整？2.某锅炉给水处理系统采用氢-钠离子交换并联系统进行脱碱软化处理。在运行过程中，发现除二氧化碳器出水pH值经常偏高，且混床出水电导率也时有升高。同时，发现强酸性阳树脂颜色变深，且交换容量明显下降。请分析：(1)除二氧化碳器出水pH值偏高的原因可能有哪些？(2)强酸性阳树脂颜色变深、交换容量下降，说明树脂可能发生了什么污染？(3)针对树脂污染，应如何进行复苏处理？(4)简述氢-钠离子交换并联系统控制调节的关键点。第八部分：参考答案与详细解析第一部分：单项选择题1.A解析：水的硬度是指水中钙、镁离子的总浓度，是导致锅炉结垢的主要因素。2.C解析：磷酸盐（如磷酸三钠）能与水中的钙镁离子反应生成松软的碱式磷酸钙水渣，易于通过排污排出，且能在金属表面形成保护膜。3.A解析：强酸性阳离子交换树脂（如001x7）含有磺酸基团（−SH），常用于去除水中的C、4.B解析：溶解氧是引起锅炉及热力系统腐蚀的主要因素，因此必须进行除氧处理。5.B解析：根据亨利定律，气体在水中的溶解度随温度升高而降低。热力除氧器将水加热至沸点，使气体的溶解度降至零，从而逸出。6.B解析：相对碱度是防止锅炉产生苛性脆化（碱性腐蚀）的重要指标，一般要求小于0.2。7.B解析：顺流再生时，再生液流速通常控制在4-6m/h，以保证再生剂与树脂有足够的接触时间，同时避免再生液被过快稀释。8.B解析：定期排污是从锅炉最低点（如水冷壁下集箱）排放，主要是为了沉积在下部的泥渣和水垢。9.C解析：铬黑T（EBT）是测定硬度常用的金属指示剂，在pH=10的缓冲溶液中与钙镁离子生成酒红色络合物，终点变为蓝色。10.A解析：根据GB/T1576《标准》，额定蒸汽压力1.6<p≤2.5MPa时，给水硬度应≤11.D解析：磷酸盐处理是消除硬度，将硬度物质转化为水渣，不会增加硬度。12.C解析：阴离子交换树脂失效后，通常使用NaOH溶液进行再生，将其恢复为O型。13.B解析：水的碱度是指水中能接受质子（）的物质总量，主要包括HC、C和O。14.A解析：酸洗后金属表面处于活性状态，极易腐蚀，必须进行钝化处理，使其表面生成致密的氧化铁保护膜。15.C解析：氯离子会破坏金属表面的保护膜（钝化膜），特别是对奥氏体不锈钢，会引起点蚀和应力腐蚀。16.A解析：逆流再生时，再生液首先接触失效程度较低的底层树脂，使得再生剂利用率高，再生剂用量比顺流少。17.A解析：对于大于等于1.6MPa的锅炉，给水溶解氧通常要求≤0.05mg/L；对于小于1.6MPa的锅炉，要求≤0.1mg/L。最高标准是≤0.05mg/L。18.B解析：澄清池是利用接触絮凝原理，将混凝、反应和沉淀三个过程在一个设备内完成。19.B解析：锅水含盐量过高，会在汽水分界面（汽包水面）形成泡沫层，导致蒸汽带水，即汽水共腾。20.A解析：铁、铝污染通常使用10%左右的HCl进行浸泡复苏。第二部分：多项选择题1.ABCD解析：天然水中的杂质包括悬浮物、胶体、溶解物质（离子、分子）以及微生物等。2.ABCD解析：锅炉水处理的核心任务是防垢、防蚀、保汽质，从而保证锅炉安全、经济、节能运行。3.ABCD解析：除氧方法多种多样，包括物理法（热力、真空）、化学法（药剂）、电化学法等。4.ABD解析：防止树脂污染需预处理进水（去除悬浮物、有机物、氧化剂），运行中防止氧化。使用高浓度再生液虽可提高再生度，但不是防止污染的直接措施，甚至可能加速树脂降解。5.AB解析：排污率主要由给水质量和锅水标准决定，以维持锅水浓度在标准范围内。负荷和压力会影响排污的时机和量，但不是计算排污率的基础变量。6.ABC解析：钠离子交换只去除硬度（C,M），将Ca(H7.ABCD解析：化学清洗完整的流程包括：系统查漏与水冲洗、碱洗（或煮炉）、酸洗、漂洗、钝化。8.ABCD解析：水温影响混凝反应速度和絮体成长；pH值影响混凝剂水解形态；混凝剂种类决定电中和及架桥能力；杂质含量影响混凝剂投加量。9.ABCD解析：锅炉腐蚀形式多样，包括氧腐蚀（局部溃疡）、二氧化碳腐蚀（均匀酸性腐蚀）、苛性脆化（晶间腐蚀）、沉积物下腐蚀（垢下腐蚀）等。10.ABCD解析：锅炉水质控制指标包括硬度、碱度、pH值、溶解氧、氯离子、含盐量（或电导率）、浊度、含油量、含铁量等。第三部分：判断题1.×解析：虽然维持较高的pH值（一般10-12）有利于防止钢铁腐蚀，但过高（如>13）会导致碱性腐蚀（苛性脆化），且会导致蒸汽携带硅酸盐。2.√解析：反洗是为了清除截留的悬浮物，松动压实的树脂层，提高再生效果。3.×解析：定期排污应在锅炉低负荷时进行，以避免影响水循环的稳定性，且排污效果更好（水渣沉降到底部）。4.√解析：热力除氧器基于道尔顿分压定律，加热至沸腾，不仅除去氧气，也能除去C等其它溶解气体。5.×解析：碳酸盐硬度（暂时硬度）煮沸后会分解沉淀；非碳酸盐硬度（永久硬度）煮沸后不分解。6.√解析：给水硬度是结垢的源头，必须严格控制。7.×解析：真空除氧器虽然压力低于大气压，但依然需要将水加热至该压力下的饱和温度才能除氧。8.√解析：交换容量是树脂性能的重要指标，表示树脂能交换离子的能力。9.×解析：酸洗浓度过高会造成金属过腐蚀和氢脆，必须根据垢量和材质控制浓度。10.√解析：蒸汽携带包括机械携带（水滴）和溶解携带（硅盐等），两者共同影响蒸汽品质。第四部分：填空题1.2.8解析：1mmol/L(以1/2CaO计)=2.8德国度(G)。2.5~10解析：食盐再生液浓度一般控制在5%~10%，浓度太低再生效果差，太高浪费盐且引起树脂收缩。3.碱式磷酸钙（或水渣）解析：3C4.10~12解析：锅水pH值通常控制在10-12之间，以防止腐蚀和保证磷酸盐反应效果。5.高；小解析：交联度大，网孔小，选择性高（对高价离子亲和力强），溶胀性小。6.锅水允许的含盐量（或排污水指标）；给水含盐量解析：排污率公式基于物料平衡，P·7.硝酸银；铬酸钾解析：莫尔法测定氯离子，用AgN滴定，8.靛蓝二磺酸钠（比色法）解析：靛蓝二磺酸钠比色法是测定微量溶解氧的常用方法。9.聚合硫酸铁（PFS）或硫酸铝解析：常用无机高分子混凝剂或传统铝盐、铁盐。10.交换容量解析：树脂老化表现为交换容量下降、物理破碎等。第五部分：简答题1.锅炉结垢的危害及预防措施答：危害：(1)浪费燃料：水垢导热系数比钢小得多（约为1/10~1/100），阻碍传热，导致排烟温度升高，热效率下降。(2)危及安全：结垢会导致管壁温度过高，金属强度下降，严重时引起爆管。(3)缩短寿命：垢下腐蚀会加速金属损坏。预防措施：(1)锅外水处理：采用离子交换、反渗透等方法彻底去除给水硬度。(2)锅内加药处理：对小型低压锅炉，向锅内加防垢剂（如磷酸盐、有机膦酸盐）。(3)控制排污：定期排污和连续排污，控制锅水含盐量和悬浮物。(4)定期清洗：当锅炉结垢超过一定厚度时，进行化学清洗。2.汽水共腾的原因及处理方法答：汽水共腾是指锅炉锅水表面产生大量泡沫，汽水界限模糊，蒸汽带水严重的现象。原因：(1)锅水含盐量过高，超过临界值。(2)锅水含油量或有机物含量过高，降低表面张力。(3)负荷增加过快或压力急剧降低。处理方法：(1)降低锅炉负荷，保持水位稳定。(2)开大连续排污阀，加强定期排污，降低锅水含盐量。(3)改善给水品质，防止油类等杂质进入锅炉。(4)若无法维持，应紧急停炉。3.离子交换树脂的污染原因及复苏处理答：污染原因：(1)铁污染：进水含铁或管道腐蚀，F被树脂吸附，形成难溶物。(2)有机物污染：水中的腐殖酸等大分子有机物堵塞树脂网孔。(3)硅污染：再生不彻底导致硅积累。复苏处理：(1)铁污染：用10%~15%的HCl浸泡清洗，或配合还原剂（如NS(2)有机物污染：用温热的碱性NaCl溶液（如4%NaOH+10%NaCl）浸泡清洗。(3)硅污染：提高再生液浓度和温度，用高浓度NaOH复苏。4.锅炉酸洗后钝化的目的答：锅炉经过酸洗后，金属表面的氧化铁垢和沉积物被清除，露出了活泼的金属基体（裸钢）。此时金属表面处于极高的活性状态，接触空气或含氧水会迅速腐蚀（二次锈蚀）。钝化处理的目的是利用化学药剂（如亚硝酸钠、联氨、磷酸盐等）在金属表面生成一层致密、完整的氧化保护膜（钝化膜），使金属转入钝化状态，从而防止运行初期的腐蚀。5.热力除氧器的工作原理答：热力除氧器基于亨利定律（气体溶解定律）和道尔顿定律。(1)亨利定律指出，在一定温度下，气体在液体中的溶解度与该气体在液面上的分压成正比。(2)热力除氧器将水加热至沸点，此时水蒸气的分压接近液面全压，其它气体的分压趋近于零，因此溶解在水中的氧气等气体就会从水中解吸逸出。(3)同时，为了保证除氧效果，除氧器设计有填料层（或淋水盘），将水破碎成水膜或水滴，大大增加汽水接触面积，加速气体扩散逸出。第六部分：计算题1.解：(1)计算树脂体积V：VV(2)计算周期制水量Q：Q其中=800mQ(3)计算再生周期T：锅炉每小时用水量qT72.68答：树脂体积约为3.18；周期制水量约为726.8；大约每3天再生一次。2.解：(1)计算排污率P：PP(2)计算排污水量：=其中D=答：该锅炉的排污率为9.375%；排污水量为1.875t/h。3.解：(1)总碱度计算：消耗体积V=12.50mL，标准溶液浓度总总(2)甲基橙碱度：由于酚酞碱度为0，说明水中无O和C，只有HC此时，甲基橙碱度=总碱度。甲答：该水样总碱度为12.50mmol/L，甲基橙碱度为12.50mmol/L。第七部分：综合分析题1.分析：(1)热效率下降、排烟温度升高：这是典型的锅炉受热面结垢特征。