第二章锅炉水处理2014

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1、第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳第三节 锅炉水处理水中的杂质和水质指标锅炉受热面的结垢与腐蚀钠离子交换软化 离子交换除碱 其他水处理方法水的除气锅炉排污第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 自然界中的各种水源都含有一些杂质，不能直接用于锅炉给水，必须经过处理符合水质标准后才能供锅炉使用，否则会影响锅炉的安全、经济运行。因此，锅炉房必须设置合适的水处理设备。第三节 锅炉水处理第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳1、 水中的杂质和水质指标一、水中的杂质 工业锅炉原水是天然水，包括地表水和地下水。原水中的杂质是多种多样的，这些杂质按其颗粒大小

2、可分为以下三类 ：1、悬浮物：指水流动时呈悬浮状态的物质，其颗粒直径在10-4mm以上，通过滤纸可以分离出来。主要是泥砂、动植物残渣、工业废物等。2、胶体物质：是许多分子和离子的集合体，其颗粒直径在10-610-4mm之间。水中胶体物质有铁、铝、硅的化合物以及动植物的腐败物。3、溶解物质：主要是钙、镁、钾、钠等盐类及氧和二氧化碳等气体。这些盐类在水中大都以离子状态存在，其颗粒直径小于10-6mm。水中溶解的气体则是以分子状态存在的。第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 二、水质指标和水质标准 （一）水质指标 是表示水中杂质含量的指标。水质指标用以表明水的品质，主要指标如下：

3、（1）悬浮物 表示水中不溶解的固态杂质含量，即将水样过滤后分离出的固形物。单位mg/L表示。 （2）溶解固形物 将滤出悬浮物后的水样进行蒸发和干燥后所得的残渣（蒸发残渣）。单位mg/L表示。 （3）硬度（H） 指溶解于水中能够形成水垢的 物质。（钙、镁盐类）因此，把水中钙、镁离子的总浓度称为总硬度（H），单位mmol/L。 硬度分为：碳酸盐硬度 非碳酸盐硬度。第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 1）碳酸盐硬度（HT）：溶解于水中的重碳酸根（HCO3）和钙、镁形成的的碳酸盐Ca （HCO3）2 Mg(HCO3)2称为碳酸盐硬度。这些盐类很不稳定，在水加热至沸腾后可分解生成沉淀

4、物析出，即 Ca(HCO3)2 = CaCO3+H2O+CO2 Mg(HCO3)2=MgCO3+H2O+CO2 MgCO3+H2O=Mg(OH)+H2O+CO2 CaCO3 、MgCO3 、Mg(OH) 是松散的水渣，通过排污排出炉外。因此也叫暂时硬度。 2）非碳酸盐硬度（HFT）：指水中的氯化钙CaCl2、氯化镁MgCl2、硫酸钙CaSO4、硫酸镁MgSO4等非碳酸盐的含量。这些盐类在加热至沸腾时不能立即沉淀析出，所以又称为永久硬度。 总硬度等于暂时硬度和永久硬度之和，即H=HT+HFT。 第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 4）碱度（A） 指水中碱性物质的总含量。例如，

5、氢氧根OH-、碳酸根CO32-、重碳酸根HCO3-及其他一些弱酸盐类，都是水中常见的碱性物质。碱度的单位用mmol/L表示。 水中所含的各种硬度和碱度，有着内在的联系和制约。1、水中不可能同时存在氢氧根碱度和重碳酸根碱度，因为二者会发生化学反应，即 HCO3-+OH-CO32-+H2O 2、水中的暂时硬度是钙、镁与HCO3-及CO32-形成的盐类，也属于水中的碱度。当水中含有钠盐碱度时，就不会存在非碳酸盐硬度（永久硬度），即 CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4 由上列化学反应方程式可见，水中不可能同时存在钠盐碱度和永久硬度，所以常将钠盐碱度称为负硬度。第二章中国地质大学（武汉）

6、 工程学院 安全工程 倪晓阳 水中硬度和碱度的内在关系可归结为以下三种情况：硬度和碱度的相互关系硬度分析结果HH“负硬度”HAH=AH 7；锅水的pH值要求控制在1012。第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 ）溶解氧（）指溶解于水中的氧气含量，单位为mg/L。水中深解氧会腐蚀锅炉设备及金属管路，所以水中的溶解氧必须除去。 ）磷酸根（）天然水中一般不含磷酸根，但有时为了消除给水带入锅内的残余硬度或为了防止锅炉内壁苛性脆化，可向锅内加入一定量的磷酸盐。因此，磷酸根也作为锅水的一项控制指标。 9）亚硫酸根（SO32-） 是给水采用化学药剂亚硫酸钠除氧时残留在水中的，此时，亚硫酸根

7、也是一项控制指标。 （10）含油量 天然水中一般不含油，可是蒸汽的凝结水或给水在使用过程中可能混入油类，因此也规定了锅炉给水含油量的指标，其单位为mg/L。含油量只作为定期检测项目。第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 （二）水质指标常用的单位 1、毫摩尔/升（mmol/L） （再数值上与习惯用的毫克当量升的表示方法相符） 2、德国度（G ） 一升水中含有硬度或碱度物质的总量相当于10mgCaO时称为1G。 3、百万分之一单位（ppm） 一百万份溶液中，含有一份某种物质的量，就称为含有这种物质为1ppm。 在锅炉水分析中，为了便于计算，水中杂质都折算为（CaCO3），即：1p

8、pm就等于1106mg溶液中有1mg碳酸钙（ CaCO3 ）。 换算关系 1mmol/L=2.8G 1mmol/L=50.110-4% 1G=17.910-4%。第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳 （三）水质标准 为防止锅炉由于结垢、腐蚀及锅水起沫而影响锅炉的安全、经济运行，锅炉给水及锅水均要达到水质标准。 我国现行的工业锅炉水质标准（GB15762001）适用于额定出口蒸汽压力小于等于2.5Mpa，以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，也适用于以水为介质的固定式承压热水锅炉和常压热水锅炉。（见教材）第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳2 锅炉受热面的

9、结垢与腐蚀 天然水中的悬浮物和胶体物质在水厂里通过混凝和过滤处理后大部分被清除。但水中的一部分溶解盐类（钙、镁盐类）在锅炉运行时就会析出或浓缩沉淀出来。沉淀物的一部分比较松散，称为水渣；而另一部分附着在受热面内壁，形成坚硬而致密的水垢。 一、水垢的危害： 1、 影响传热 水垢的导热系数为钢的导热系数的150130，锅内结垢锅炉的传热能力下降，使锅炉的排烟温度升高，耗煤量增加，效率降低。根据试验，锅筒内壁附着1mm厚的水垢，就要多耗煤2%3%。 2、引起爆管事故 水垢的导热性能差，受热面的壁温大为增高，金属的机械强度下降，导致管壁起包或出现裂缝，甚至爆裂。第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安

10、全工程 倪晓阳 3）破坏水循环 锅炉水管结垢后，管内流通截面积减小，流动阻力增加，严重时会将水管完全堵塞，破坏水循环，最终使管子烧坏。 4）水垢清理困难 水垢的附着力很强，清理困难，需要耗费大量的人力和物力；还会使受热面受到损伤，缩短锅炉的使用寿命。 二、锅炉的腐蚀 水中含有的溶解氧和二氧化碳会对锅炉的给水管路、受热面产生化学腐蚀。这两种腐蚀均为局部腐蚀，即在金属表面产生溃伤性或点状腐蚀，严重时使管壁穿孔，造成事故。第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳锅炉给水处理的任务是： 软化 降低水中钙、镁离子的含量防止锅内结垢。 除碱 减低碱物质含量，以减少锅炉排污量。 除氧 减少水中

11、的溶解气体，减轻对受热面金属的腐蚀。第二章中国地质大学（武汉） 工程学院 安全工程 倪晓阳4 钠离子交换软化 离子交换软化 是利用不产生硬度的阳离子（如Na+、H+）将水中的Ca2+、Mg2+置换出来，达到软化的目的。 离子交换软化主要通过离子交换剂来实现。 一、离子交换剂 离子交换剂：不溶于水，但可用自己的离子把水溶液中Ca2+、Mg2+离子置换出来的颗粒物质称为离子交换剂，它是一种高分子化合物。 常用的有机离子交换剂有磺化煤和合成树脂两种。 1、磺化煤 是将烟煤破碎，用浓硫酸处理（称磺化）而制成的。由于其交换能力小、化学稳定性差、机械强度低、易碎。逐步被合成树脂代替。第二章中国地质大学（武