锅炉水质处理培训资料

锅炉水质处理

锅炉水质处理

一、锅炉用水基本知识：

（一）天然水的种类

天然水主要有三种：雨水、地表水、地下水

1、雨水：在降雨过程中吸收氧、氮、二氧化碳、尘埃等。雨水由于是水蒸汽凝结而成，故含盐量低，但雨水收集困难，不宜作锅炉用水。

2、地表水：江、河、湖、海洋中的水。地表水的来源，主要是雨水、雪水、泉水、地表水含有大量泥沙、腐殖质、矿物盐等，地表水可做锅炉用水。

3、地下水：地表水渗入地下的水。地下水含泥沙等杂质很少，水清澈，透明度高，但地下水穿过地下岩石时，溶解了大量的矿物盐，水的硬度高，锅炉用水主要是地下水。

（二）天然水中的杂质及危害

天然水中的杂质主要分三类：悬浮物、胶体物、溶解物。

1、悬浮物

（1）组成：极细的泥沙、动植物尸体腐烂物等杂质，这些杂质悬浮在水中，使水变混浊，存放后大部分悬浮物可沉降在水底。

（2）危害：易在水处理交换器内沉淀，污染离子交换树脂。在锅炉中易沉积在锅内底部形成沉积物，影响锅炉的传热、增加排污量，严重时可破坏水循环，造成锅炉烧坏事故。

2、胶体物

（1）组成：硅、铁、铝等矿物质，动植物的腐植物等。胶体物颗粒极小，在水中长期悬浮不沉淀。只有用化学方法处理才能出去。

（2）危害：可结成坚硬的水垢，不易清除，使锅水品质变坏，易发生汽水共腾。

3、溶解物：

（1）组成：钙、镁、钾、钠等矿物盐类。从土壤和岩石中溶解而来。

（2）危害：在锅炉中遇热后在金属表面结成水垢，影响传热、降低锅炉热效率，严重时破坏水循环，造成锅炉鼓包变形裂纹等烧坏事故。

（三）锅炉用水的分类

1、原水：未经处理的地表水、地下水。

2、给水：经过水处理后供锅炉使用的软水。

3、回水：蒸汽做功后形成的凝结水和热水换热后的低温水回收利用的水。

4、软化水：经水质处理，使水的硬度达到一定标准的水。

5、锅水：锅炉内的水。

二、锅炉用水水质指标

（一）悬浮物

（二）含盐量：水中阴粒子（OH-、CO2-3等）和阳粒子（如Ca、Mg等金属粒子）的总合。

（三）溶解固形物：经过滤后仍留在水中的各种无机盐、有机物等。

（四）电导率：水的导电能力，反映水的纯净度，水的纯净度越高，电导率越小，水的纯净度越低，电导率越高。

（五）硬度

1、碳酸盐硬度（暂时硬度）：水中碳酸氢钙与碳酸氢镁的含量，碳酸盐类经过加热后可沉淀形成沉渣，又叫暂时硬度。

2、非碳酸盐硬度（永久硬度）：水中硫酸钙、硫酸镁、氯化钙、氯化镁及硅酸盐等的含量。非碳酸盐硬度加热后不沉淀，必须通过化学水处理才能除去，是形成水垢的主要成份。

（六）碱度：能接受氢离子的物质的含量，锅水中的碱度主要是以OH-和CO2-3的形式存在。

（七）PH值：反映水的酸、碱度的指标，PH=7为中性， P≤7为酸性，数值越小酸度越高，PH≥7为碱性，数值越大碱度越大。

（八）氯离子：水中氯离子越低越好，含量高时会腐蚀锅炉，易引起汽水共腾。

（九）溶解氧：大气中的氧气溶解在水中，可引起金属的氧腐蚀。水中溶解氧含量与温度有关，温度越高溶解氧含量越小。

（十）相对碱度：水中氢氧化钠和溶解固形物的比值，

游离NaOH

相对碱度=

溶解固形物

控制相对碱度指标主要是为防止锅炉的苛性脆化。

三、工业锅炉水质标准

国家标准《工业锅炉水质》（GB1576- ）适用于额定出口压力小于等于2.5MPa的以水为介质的工业锅炉。锅炉水质应符合下表的规定：

工业蒸汽锅炉和汽水两用火应采用锅外化学水处理，承压热水锅炉应采用锅外化学水处理。

热水锅炉水质指标

四、离子交换水处理方法

（一）钠离子交换法：

1、钠离子交换法的原理：

Ca2++2NaR 2N a++CaR2

Mg2++2NaR 2N a++MgR2

式中：Ca—钙离子

Mg—镁离子

NaR—钠离子交换树脂，Na：树脂中含的Na离子，R；树脂母体，不参加反应。

Ca、Mg等阳离子大量存在于水中，使水呈现硬度，水被加热过程中，Ca、Mg离子易吸附在金属表面形成水垢。

Na 离子在水中不呈现硬度，但原水中Na 离子很少。钠离子交换树脂中含有大量Na 离子，用树脂中的Na 离子与原水中的Ca、Mg 离子一对一进行交换，树脂中含的Na离子释放到原水中，原水中的Ca、Mg离子被树脂吸收，这个过程就是钠离子交换水处理，经过处理的水由硬水变成了软水，供锅炉使用，便不再结水垢。

2、钠离子交换树脂的还原（再生）

钠离子交换是一种可逆的化学反应。在水处理过程中，由于Na 离子与Ca、Mg离子不断进行交换，当钠离子交换树脂中含有的Na 离子与原水中的Ca、Mg离子交换完后，树脂中便不再含有Na 离子，而是吸附满了Ca、Mg离子，便失去了继续进行水处理的能力。

为了恢复钠离子交换树脂的水处理的能力，采用一定浓度的NaCl（食盐）水对钠离子交换树脂进行浸泡，食盐是由Cl和Na离子结合而成的，食盐水中含有大量Na离子，当盐水与钠离子交换树脂接触后，树脂中饱含的Ca、Mg离子便会被释放到盐水中，而把盐水中的Na离子吸附到树脂中，当树脂饱含了Na离子后，便又恢复了进行水处理的能力。这个过程叫钠离子交换树脂的还原（再生）。

Ca. MgR +Na NaR+Ca+ Mg

（二）钠离子交换加酸处理法

经过钠离子交换法处理后的软水，硬度大体上已被除去，而碱度基本不变，当软化水中的碱度大于2mmol/L时，由于锅水中的碱度就会超标，就要排污，但这时锅水中的溶解固形物并未超标，浪费了大量的热和水，在高碱软水中加入一定量的酸（常用硫酸），酸碱中和降低碱度，避免过多排污，节约了能源。

（三）部分钠离子交换法：

经钠离子交换法处理后的软水硬度已被大部分除掉，而碱度变化不大，软水呈碱性，当碱度超过标准后，在溶解固形物不超标的情况下也要排污造成浪费，这时可将一部分未经处理的原水（清澈的）直接加入到锅炉中，利用原水中的硬度中和掉过高的碱度，这样可减少排污量，提高锅炉热效率。这种水处理减少了补水和排污，操作简单，值得推广。

（四）钠离子交换水处理系统

1、单级系统用一只钠离子交换器运行。

2、二级系统用二只钠离子交换器串联运行。

3、三级系统用三只钠离子交换器串联

安装时，每种系统都必须加按一只备用交换器，并与其它交换器串联连接。保证每种系统有一只交换器还原备用。

五、固定床离子交换器的运行

（一）固定床顺流再生离子交换器的运行

再生（还原）时的水流方向与工作时的水流方向一致，称为顺流再生。运行共分为反洗、还原、正洗、交换四个阶段。

1、反洗阶段

工作时，原水从钠离子交换器顶部进入，软化水从底部流出。反洗时反洗水从交换器的底部进入，从交换器的顶部流出，与工作时的水流方向相反，称“反洗”。

反洗的作用：

（1）松动树脂层，工作时树脂层被水压的较密实，不利于再生。

（2）冲洗掉树脂层顶部的泥渣等悬浮物和破碎的树脂。

2、再生（还原）阶段

再生的目的：使失效的离子交换树脂回复交换能力。

再生的方法有两种：

（1）、静态法（浸泡法）

（2）、动态法：再生液不断进入交换器，交换后废再生液不断排出。

静态法（浸泡法）效果不太好，不提倡采用。动态法再生效果好，提倡采用。

动态法再生时，应严格控制排水阀开度，再生液流速应控制在3-5米/时。并确保树脂全部浸泡在再生液中。再生时间应不少于40分钟。再生液浓度一般控制在6%-10%。

3、正洗阶段

正洗的作用：再生结束后应进行正洗，清洗干净交换剂中残留的再生液和再生产物。正洗水的流向与再生液的流向一致。

正洗时间:正洗初期实际仍在再生，应控制流速在3-5米/时，清洗15-20分钟，然后控制流速在10-20米/时，清洗30分钟即可。

正洗后期应不断检测出水硬度，当交换器出水硬度小于

0.04mmol/L时，即可投入交换运行。

交换器正洗后不立即投入运行，可暂不正洗，待投运前再正洗。

4、交换阶段(工作阶段)：

正洗后，交换剂已恢复了交换能力，即可投入运行。交换时进水的流速应控制在20-30米，交换过程应连续进行，最好不要间断。

交换阶段应每小时化验一次，后期每半小时化验一次，最后每十几分钟化验一次，当出水硬度超过标准时即失效，立即停止运行。

六、锅炉给水除氧

GB1576《工业锅炉水质》规定，当蒸汽锅炉额定蒸发量大于等于6t/h时应除氧。热水锅炉额定功率大于等于4.2MW时，锅炉给水应除氧。

给水中含有的溶解氧可以对锅炉造成氧腐蚀，容易发生氧腐蚀的主要在省煤器，省煤器与锅炉之间的给水管道、锅炉进水口位置及锅炉水位线附近位置，因这些部位水中的溶解氧含量是最高的。

除氧的方法有两种：热力除氧和化学除氧。蒸汽锅炉多采用热力除氧。热水锅炉宜采用化学除氧，有蒸汽源的也可以采用热力除氧。

（一）化学除氧。

1、化学药剂除氧：

常用化学药剂：亚硫酸钠、二甲基酮肟、二乙基羟胺、异抗坏血酸等。这些药剂加入给水中，和水中的溶解氧反应，生成不腐蚀的产物。

2、钢屑除氧：

在除氧器中加入一定数量的钢屑（碳素钢屑，不能用合金钢屑），形成钢屑层，当水经过钢屑层时，氧与钢屑氧化，从而除去水中的氧。

（二）热力除氧

在热力除氧器中把给水加热到沸点以上，一般加热到105℃，水中的溶解氧便会被析出，使水中的氧溶解度为零。

热力除氧的主要设置是热力除氧器，其结构和系统见教材

P362、P365页。

1、热力除氧的优点：

（1）除氧效果好，经热力除氧后，水中溶解含量基本为零。

（2）不增加给水中的含盐量，水中杂质含量不变。

（3）性能稳定，操作简单，运行成本相对较低。

2、热力除氧的缺点：

（1）消耗一定量的蒸汽。

（2）省煤器给水温度高，排烟热损失增加。

（3）投资相对较高。

（4）只适用于蒸汽锅炉。

七、水垢的危害及清除

（一）水垢的形成

水中的Ca、Mg等盐类如CaCO3、MgCO3等在水中不溶解，遇热易附着于金属表面形成水垢。

当水中的沉渣过多，又未及时排出锅外，如Mg(OH)2、Mg(PO4)2等，很容易由沉渣转化学水垢。

（二）水垢的分类

1、碳酸盐水垢主要成分为：CaCO3、MgCO3、Mg(OH)2

2、硫酸盐水垢主要成分为：CaSO4、MgSO4等

3、硅酸盐水垢

4、混合水垢

(三）水垢的危害

水垢的导热性能非常差，即水垢导热系数很低，破坏了金属材料的正常传热，使金属材料过热而受到破坏，是其主要危害。

钢材的导热系数是46.40—69.6。

碳酸钙水垢的导热系数是0.58—6.96。

硫酸钙水垢的导热系数是0.58—2.90。

1、浪费燃料，降低锅炉热效率。易发生因金属材料过热而发生鼓包、穿孔、破裂变形，发生锅炉安全事故。

2、导致垢下金属腐蚀，影响锅炉寿命和安全。

（四）水垢的清除：

1、人工除垢：用锤子、刮子、铲子人工清除，劳动强度大，效率低，除垢效果不好。

2、机械除垢：用电动铣刀式钢丝刷除垢，除垢不彻底。

3、化学除垢：除垢彻底，效果好，是常用的方法。

化学除垢一般用酸洗法除垢：针对碳酸盐水垢，将盐酸配制成3%--5%的酸液，用酸泵注入锅炉内炉水中，并使之循环流动，浸泡，一般经24—48小时后，水垢就会清除干净。这种方法也叫酸洗除垢。

注意事项：

1、酸洗除垢一般掌握水垢厚度≥1mm时采用。

2、除垢作业前应制定酸洗方案，配备齐全设备用具、防酸伤害的劳保用品，如橡胶手套、口罩、防护眼镜、工作服、鞋等。

3、根据锅炉最大容水量计算出盐酸用量。一般按锅炉最大容水量的1.2---1.5倍的量配制。

4、在酸液罐内加入清水，再按计算好的盐酸用量把盐酸缓慢加入水中。切记不能先加酸后加水，以防剧烈反应飞溅伤人。

5、将配制好的酸液由上人孔用酸泵注入炉内，待锅炉满后打开锅炉底部排水阀，排水阀与酸罐连接，将酸液排回酸罐，上进下出，不断循环。

6、不断检测酸液浓度，至酸液浓度不再下降时，则酸洗结束。

7、为防止酸液对锅炉的腐蚀，一定在配制酸液时加入“缓蚀剂”。

8 、酸洗结束，排干净废液，用碱液中和纯化。纯化结束，放干净碱液，用清水将锅炉冲洗干净后，注水投入运行。

9、锅炉的酸洗除垢应由有锅炉清洗除垢资质的专业单位施工。锅炉使用单位对酸洗工艺、酸洗过程、酸洗质量进行监督。