工业锅炉水处理技术-14

物与电导率的比值关系（简称固导比），通过测定电导率来间接测定和控制溶解固形物的方法。理论和实验表明，水样的pH对电导率测定值影响较大，当锅水中的OH-浓度较高时，会使溶解固形物测定结果偏高，因此测定电导率时，应预先将水中的OH-中和至中性。固氯比法是利用锅水中溶解固形物与氯离子的比值关系（简称固氯比），通过测定锅水氯离子含量来间接测定和控制锅水溶解固形物。采用固氯比法时，需注意软水器再生后应正洗彻底并防止出水中氯离子偏高，造成固氯比不稳定。

无论是固导比还是固氯比，都要在水质相对稳定的情况下，才接近于常数。当水质变化较大，或者加药处理的药剂种类和用量波动较大时，都会使固导比和固氯比值发生较大的变化，并影响到溶解固形物测定的正确性。因此溶解固形物与电导率或氯离子的比值关系应定期复测，并根据实验结果进行修正确定。

（9）磷酸根的测定

配有分光光度计的锅炉使用单位，可以按GB/T6913《锅炉用水和冷却水分析方法磷酸盐的测定》规定的方法测定锅水磷酸盐。未配备分光光度计的工业锅炉使用单位，可以按本标准附录F中的目视法测定磷酸盐。该方法适用于锅水中溶解性正磷酸盐的测定，磷酸根测定范围2～50mg/L。

（10）氯离子的测定

氯离子的测定方法应根据水中干扰物质的含量来选择。一般水样可选择GB/T 15453《工业循环冷却水和锅炉用水中氯离子的测定》；当水样中干扰物质含量较高时，可选择本标准附录G《氯化物的测定（硫氰酸铵滴定法）》规定的方法进行测定。

GB/T15453的测定方法，即：以硝酸银为标准溶液、以铬酸钾为指示剂测定氯离子，当水样中存在碳酸根（CO32-）、亚硫酸根（SO32-）、磷酸根（PO43-）、聚羧酸盐和有机膦等物质时，易产生干扰，使测定结果偏高，特别是锅内加有聚羧酸盐和有机膦等防垢剂时，氯离子的测定误差甚至会高达20％。因此采用锅内加药处理时，宜选用本标准附录G“硫氰酸铵滴定法”测定锅水氯离子，以提高测定的准确性。

（11）全碱度和酚酞碱度的测定

锅水的全碱度和酚酞碱度测定按标准的附录H酸碱滴定法的规定进行。

（12）亚硫酸根的测定

锅水亚硫酸根含量测定按标准I碘量法的规定进行。

三、锅炉水质指标的日常控制

（一）关于硬度和碱度的控制

对于工业锅炉来说，给水硬度和锅水碱度的控制是防止锅炉受热面结生水垢的重要关键。GBl576《工业锅炉水质》标准中对锅水硬度没有规定控制值，这并不意味着对锅水硬度就没有要求，因为要达到防止锅炉结垢的良好效果，首先就得消除锅水硬度。实际上，标准中锅水碱度的下限值就是为保证除去锅水硬度，防止结垢而设的。对于锅外化学水处理，规定碱度下限值是为了消除残余硬度；对于锅内加药处理，由于硬度需在锅内消除，所以碱度下限值要稍高些。规定锅水碱度的上限值，主要是为了防止因碱度过高而影响蒸汽质量。标准中对硬度和碱度的控制原则是：既要防止锅炉结垢，又不得影响蒸汽质量，并避免锅炉排污率过高，也就是要保证锅炉运行的安全、节能、经济、环保。

1.锅外化学水处理时硬度和碱度的控制

（1）应控制给水箱中给水硬度40.03mmol/L。有的锅炉使用单位只注意定期化验交换器出水硬度，而忽视对给水箱水质的监测，往往会造成锅炉实际进水的硬度超标，结果引起锅炉受热面结垢。交换器运行失效后未及时进行再生，或给水管路的硬水旁路阀门渗漏等，都会造成给水硬度升高，因此在给水箱出口管路至给水泵之间应设置取样点，以便监测和控制给水的硬度。

（2）锅炉运行期间，在正常排污情况下，锅水碱度的大小与给水碱度和硬度有关。当给水基本无硬度时，锅水的碱度将会随着锅水的蒸发浓缩而不断增大。通常会出现以下几种情况：①原水碱度较高（例如我国北方不少地区原水碱度>2mmol/L），当给水采用钠离子交换处理时，锅水碱度常常会居高不下，在这种情况下，如果锅炉排污率已经达到上限（即达到10％以上），而碱度仍然超标，并影响蒸汽质量时，应当采取降碱措施。②原水碱度偏低（例如南方有些地区的地表水，原水碱度<0.5mmol/L），锅水碱度常常会低于标准的下限值，这时需添加适量的碱性药剂，以保持锅水一定的碱度和pH。但给水硬度合格情况下，不宜加碳酸钠来提高碱度，以免分解产生的二氧化碳对蒸汽系统的金属造成腐蚀。③原水碱度适中（例如我国南方大部分地区，原水碱度通常为0.5～2mmol/L），给水硬度除去后，这些碱度随着锅水的蒸发浓缩正好在标准控制范围内。但是若给水含有硬度，则锅水碱度将会因为与钙镁离子反应而下降。所以当锅水碱度反常地下降时，应注意检查给水硬度是否增高。

2.锅内加药处理时碱度的控制

（1）采用无机阻垢药剂，适当提高碱度有利于防垢

对于锅内加药处理来说，以前大多采用氢氧化钠、碳酸钠等碱性的无机药剂作防垢剂，进入锅炉后这些药剂与钙镁离子反应生成水渣，然后随锅炉排污而除去，所以适当提高锅水碱度有利于防止锅炉结垢，而碱度过低则会影响防垢效果。由于硬度物质要消耗锅水碱度，因此在正常排污情况下，只要不加入过量的碱性药剂，单纯采用锅内加药处理时，锅水碱度通常不会超标。

（2）采用有机阻垢药剂，锅水碱度不宜过高

近年来随着科学技术的进步，聚羧酸盐、有机膦酸盐等系列高效有机阻垢药剂发展较快，并越来越多地应用于锅内加药水处理中。有机药剂的阻垢原理不同于无机药剂，其特点是能够与钙镁离子形成非沉淀性的螯合物或络合物，且药剂用量少，在较低的碱度条件下能够达到较好的防垢效果，而且有的有机药剂反而会因碱度过高而影响阻垢效果。因此，采用有机阻垢药剂进行锅内加药处理时，不宜盲目地提高锅水碱度。

（二）日常简化分析的水质指标

GBl576《工业锅炉水质》标准中共有13项水质指标，其中有些只需定期监测即可，有些则需每班现场实时监测。通常实时监测的指标大多测定方法较简便，所以称之为日常简化分析。一般日常简化分析至少有下列几项：硬度、酚酞碱度、总碱度、pH和Cl-；对于用除氧器除氧的给水还需监测溶解氧；采用加亚硫酸钠除氧的则需监测锅水的SO32-；对于采用磷酸盐作阻垢剂的锅炉，需监测锅水的PO43-。

标准中虽然没有直接规定Cl-的控制值，但由于Cl-测定简便，因此日常简化分析中通常通过测定给水和锅水的Cl-来计算和控制锅炉的排污率，并通过控制锅水Cl-含量间接控制锅

水溶解固形物的含量。有条件配备电导仪的锅炉房，最好采用“固导比”法控制锅水溶解固形物含量。

四、几种特殊结构的进口工业锅炉水质标准

随着我国对外经济的发展，进口锅炉的应用和技术引进越来越多。一般进口锅炉在我国使用时，其水处理的各项指标控制在满足锅炉设计要求的同时，也应符合我国相关的国家标准，其原则通常以高标准、严要求为控制标准。例如：我国对额定工作压力≤2.5MPa的贯流式锅炉，要求锅水磷酸根控制标准为10～50mg/L，而日本三浦锅炉要求锅水磷酸根控制为20～80mg/L，则同时满足两个标准就应控制为20～50mg/L。另外，有些进口锅炉，由于其结构的特殊性，对锅炉水质有特殊的要求，因此有必要了解一些国外锅炉的水质标准。

目前我国从国外进口或引进制造技术的工业锅炉基本上都是燃油燃气锅炉，常见而且比较典型的有：美国富尔顿无管蒸汽锅炉、美国克雷登强制直流式蒸汽锅炉、日本三浦贯流式蒸汽锅炉、德国禧利劳斯锅炉等。其中富尔顿及大多数进口蒸汽锅炉对水质的要求，按我国GBl576国家标准中的表1中同参数锅炉的标准进行控制即可满足，但克雷登直流式锅炉、贯流式锅炉、劳斯热水锅炉等对水质的要求与我国同参数的锅炉水质要求有所不同，故以下主要对这三种锅炉的水质要求作简要介绍。

（一）美国克雷登强制直流式蒸汽锅炉

克雷登强制循环直流式蒸汽锅炉的结构与一般的工业蒸汽锅炉有较大的不同，它没有锅筒，实际上是一个蒸汽发生器。该锅炉的燃烧热效率高，锅水的蒸发浓缩倍率比一般同参数的锅炉高，其给水自锅炉人口至蒸汽到汽水分离器的出口只有单一的扁平螺旋形盘管，管中的锅水浓度随着受热强度增大而蒸发浓缩，经汽水分离后，高度浓缩的锅水通过疏水器，大部分返回到除氧热水箱，小部分经排污排走，其水循环系统可参见图3—1所示。

图3—1 克雷登锅炉水循环系统示意图

由此水循环系统可知，除氧热水箱的水由三部分组成：锅炉疏水、凝结水和补给水。这些水的组成相当于普通锅炉的汽包水，因此克雷登锅炉将除氧水箱的给水也称为锅水（即feedwater=boiler water）。这个概念与普通锅炉有所不同，一般总是将锅炉进水称给水，锅炉排污水视同为锅水；而克雷登锅炉则将除氧器出口水（即炉管进水）视同为锅水，排污水为浓缩程度最高的疏水，因此排污水样的测定往往只作参考。实践表明，除氧水箱中三部分水的比例及锅水的浓度，常常取决于凝结水量的多少，返回的凝结水越多，软化水的补给就可越少，锅水的浓度也越低，且通常凝结水温度较高、含氧量较低，有利于除氧器除氧及锅炉的安全运行。

与一般的超高压直流锅炉必须使用纯水作给水不同，克雷登锅炉的强制循环可允许锅水有较高的溶解固形物（TDS），但对硬度和除氧的处理要求还是较高的。克雷登锅炉对水质的控制标准如下表。

（二）日本三浦贯流式蒸汽锅炉

贯流锅炉是从日本引进的一种低循环比强制循环的饱和蒸汽锅炉。给水由水泵强制送人下集箱，经直水冷壁管上升，加热后形成的汽水混合物进入上环型集箱后再引入锅炉外汽水

分离器分离成蒸汽和疏水。由于汽水分离器分离出来的疏水溶解固形物含量很高，为了保证锅水水质，需排掉一部分疏水，另一部分返回至下集箱。贯流锅炉通常配置有自动排污装置，但由于锅炉水容量较小，排污水量不能过大，因此当锅水含盐量过高时，需要停炉全排并更换锅水。

贯流式蒸汽锅炉的结构特点是体积小巧，其主要受热面为管径细小的直水管，当水处理不良时，常会引起锅炉因结垢而爆管，并会使锅炉提前报废，因此贯流式锅炉对水质要求较高。下表为日本三浦锅炉对水质的要求。

（三）德国劳斯热水锅炉

劳斯蒸汽锅炉对水质的要求与我国同参数锅炉相差不多，但劳斯热水锅炉对水质的要求比我国同参数的热水锅炉水质要求高得多，下表为劳斯锅炉系统对热水锅炉水质的要求。

第一章锅炉垢渣及排污

第一节锅炉垢渣的形成

一、水垢与水渣

（一）水垢与水渣的概念

含有硬度等杂质的原水如果不经过处理或水处理未达到要求就进人锅炉，则运行一段时间后，锅炉水侧受热面上就会牢固地附着一‘些固体沉积物，这种现象称为结垢，受热面上粘附着的固体沉积物就称为水垢。在一定的条件下，固体沉淀物也会在锅水中析出，呈松散的悬浮状，称为水渣，可随排污除去。但如果排污不及时，部分水渣将会在受热面—卜或水流流动滞缓的各个部位沉积下来，也会转化成水垢，这种由水渣转化的水垢被称为“二次水垢”。

（二）水垢的种类及其性质

水垢绝大多数是由难溶的盐类形成，有的还包括—部分腐蚀产物，，因此，水垢，叮按其组成的阳离子分类，也可按组成的阴离子分类。

1.按阳离子分类

（1）钙镁水垢

在钙镁水垢中，主要成分为钙镁化合物，有的可高达90％以上。钙镁水垢根据所组成的阴离子不同，又可分成几种，它们主要是由于给水硬度过高所造成。

（2）氧化铁垢

通常指Fe2O，含量>70％的水垢，其中往往还含有少量的铜垢和其它盐类沉积物。这种水垢的形成往往是由于给水中含铁量太高、锅炉热负荷太大，或者由锅炉本身的腐蚀产物转化而造成。

中、高压的电站锅炉，由于给水中的硬度通常几乎可达到零，因此受热面。亡结生钙镁水垢较少，常见的大多为氧化铁垢。氧化铁垢往往易结牛在热负荷最高的喷燃器和燃烧带附近的水冷壁管上。低压锅炉若水处理控制不当，也会在水冷壁管、烟管等部位形成氧化铁垢。