第3章锅炉水处理及其设备.

相对碱度＝游离NaOH/溶解固形物
水质指标及水质标准
（7）溶解氧 溶解氧是表示水中含有游离氧的浓度。 （8）含油量 含油量表示水中所含有的油脂的含量，给水含 油量高时，会使锅水产生泡沫，影响蒸汽品质， 也会使锅内形成导热系数很小的带油质的水垢。 另外，在温度较高的受热面上，由于油质的分 解，而转变成导热性极差的碳质水垢，所以必 须控制给水含油量。
天然水中的杂质
天然水中溶有的离子杂质
杂质离子间的关系 ： （1）正负电荷平衡 （2）阴阳离子组合 成化合物的规律
锅炉用水的水源及名称
锅炉用水的水源有：地表水、地下水和自来水，地表
水和地下水通称天然水。 锅炉用水的名称 （1）原水，又称生水，是未经任何处理的天然水。 （2）补给水。原水经过各种方法净化处理后，用来补 充锅炉汽水损失的水，称为锅炉补给水。根据净化处 理方法不同，补给水又有不同的名称。去除原水中悬 浮杂质的水称为清水(自来水即属清水)；去除钙镁离 子的水，称为软化水；去除水中阴阳离子的水，称为 除盐水或纯水。对于采用锅内加药处理的工业锅炉， 补给水为清水；而采用锅外化学处理时，补给水是软 化水；只有高压以上的锅炉补给水才采用除盐水。
锅炉水处理的目的
锅炉水处理的目的，就是采取一 定的技术手段，除去锅炉给水中 的有害杂质，有效防止锅炉受热 面的结垢、腐蚀、保证蒸汽品质 良好，为锅炉安全经济运行创造 良好的条件。
水质指标及水质标准
在各种工业生产过程中，由于水的用途不同，对水质 的要求也不同。所谓水质是指水和其中的杂质共同表 现的综合特性；水质指标表示水中杂质的种类及含量， 用它来判断水质的优劣；水质标推是指水在具体应用 中所限定的水质指标范围。
锅炉用水的水源及名称
水中杂质对锅炉工作的危害
形成水垢
在锅内进行的受热沸腾和蒸发过程，为水中的杂质提供了化学反 应和不断浓缩的条件，当锅水中这些杂质的浓度达到饱和时，便 有固体物质析出。所析出的固体物质，如果悬浮在锅水中，就称 为水渣；如果牢固地附着在受热面上，则称为水垢。水垢对锅炉 工作的危害性表现在： （1）引起受热面金属过热 锅炉的受热面上形 （2）降低锅炉的热经济性 成水垢是由于水中 （3）破坏正常的水循环 钙、镁离子的浓度 （4）增加锅炉的检修量 超过了它的溶解度
对于在空气中不稳定的药剂也适宜这种方法锅内加药水处理加药装置与系统锅内加药水处理锅内加药水处理锅内加药水处理锅炉排污有杂质的给水进入锅炉以后随着锅水的不断蒸发浓缩水中的杂质浓度逐渐增大当达到一定限度时就会给锅炉带来不良影响为了保持锅水水质的各项指标在标准范围内就需要从锅内不断地排出含盐量较高的锅水和沉积的水渣并补人含盐量低而清洁的给水以上作业过程称为锅炉的排污
水质指标及水质标准
（5）硬度
硬度是指水中某些高价金属离子的含量。天然水 中的高价金属离子主要是 钙、镁离子，其它离子 在水中含量较少，所以天然水的硬度通常是指钙 离子和镁离子含量之和。 根据硬度形成杂质或硬度的构成，可将硬度分为 以下几类 总硬度：表示水中钙、镁离子的总含量； 钙硬度：表示水中钙离子的含量； 镁硬度：表示水中镁离子的含量。
地表水中溶解氧含量与水温、气压及水中有机物 含量有关； 地下水和空气接触较少，含氧量通常 比地表水小，且随着深度增加而减小，在一定深 度下，地下水的溶解氧量几乎为零。
天然水中的杂质
天然水中的杂质
（2）游离二氧化碳 天然水中都含有溶解二氧化碳气体。它 的主要来源是水体或土壤中的有机物质 进行生物氧化分解时的产物。在深层地 下水中，有时会含有大量二氧化碳，这 是由地球的地质化学过程产生的。空气 中的二氧化碳也可溶于水中，但通常空 气中的二氧化碳所占的比例很小。
天然水中的杂质
天然水中的胶体杂质，成分比较复杂。其中主要是铁、 铝和硅氧化物形成的无机矿物胶体；其次是水生植物 体腐烂和分解而形成的有机物胶体，它是水产生色、 臭、味的主要原因之一；另外，水中溶解的某些高分 子物质(如腐殖质)和生长的微生物(如病毒和细菌)，按 它们的性质和粒径一般也属于胶体范围。
水中杂质对锅炉工作的危害
受热面金属腐蚀
锅炉给水管道、金属受热面都会因 水质不良而引起腐蚀，其结果是： （1）锅炉金属构件破损 （2）增加锅水中的结垢成分 （3）产生垢下腐蚀
水中杂质对锅炉工作的危害
造成汽水共腾
所谓汽水共腾是指蒸汽锅炉锅筒内的水 滴被蒸汽大量带走的现象。汽水共腾造 成的主要危害是： （1） 蒸汽受到严重污染 （2）过热器管和蒸汽流通管道内出现积 盐，严重时能将管道堵塞 （3） 使过热蒸汽的温度下降
工业锅炉用水的水质指标有两种：一种是表示水中某 种杂质含量的成分指标，例如氯离子、钙离子、溶解 氧等。另一种是为了技术上的需要人为拟定的，反映 水质某一方面特性的技术指标。技术指标通常表示某 一类物质的总合量，例如硬度、碱度、溶解固形物。
水质指标及水质标准
工业锅炉常用的水质指标
（1）悬浮物 悬浮物是表示水中颗粒较大一类杂质的指标。由于这 类杂质没有统一的物理和化学性质，所以很难确切地 表示出它们的含量。通常采用某些过滤材料分离水中 不溶性物质的方法来测定悬浮物。 在水质分折中，常用较易测定的“浊度”作为衡量悬 浮物的指标。浊度是反映水中悬浮物含量的一个水质 替代指标。浊度测定方法是以难溶性的不同重量级配 的硅化物分散在无浊水中，所产生的光学阻碍现象为 标准，在特定的光学测定仪器——浊度仪上与原水进 行对比进行测定。
水质指标及水质标准
（2）含盐量 含盐量是表示水中溶解盐类的总和。可以根据水质全 分析的结果，通过计算求出。
（3）溶解固形物 溶解固形物是指水已经过悬浮物分离后，那些仍溶于 水的各种无机盐类、有机物等，在水浴锅上蒸干，并 在105~110 ℃下干燥至恒重所得到的蒸发残渣，称为 溶解固形物，在不严格的情况下，当水比较洁净时， 水中的有机物含量比较少，有时也用溶解固形物来近 似地表示水中的含盐量。
水质指标及水质标准
蒸汽锅炉和汽水两用锅炉的给水采用锅外化学水处理时的水质标准
水质指标及水质标准
蒸汽锅炉和汽水两用锅炉采用炉内加药水处理时的水质标准
热水锅炉的水质标准
离子交换水处理及其设备
离子交换及离子交换剂
（1）离子交换概念 离子交换是离子交换剂上可交换的离子与溶 液中离子间发生的交换反应的过程。此时溶 液中的某种离子取代了离子交换剂上的可交 换离子，而吸着在其上，交换剂上可交换离 子则进入溶液。 离子交换法是目前普遍使用的、去除水中离 子状态杂质的一种水处理方法。
天然水中的杂质
胶体杂质
天然水中的胶体是某些低分子的集合体， 它具有较小的粒径和较大的比表面积， 胶体颗粒的表面通常带有负电荷。 胶体 颗粒在水中能长期保持分散状态，虽经 长期静臵也很难自然下沉，并且容易透 过普通滤纸和滤层。 胶体颗粒很小，很 难用肉眼观察到，但它对光线具有散射 作用，当光束通过含有胶体的水时，在 光路上会出现一条明显的发亮光带。
天然水中的杂质
天然水在大自然循环过程中，无时不与大气、土壤和岩石接 触。由于水极易与各种物质混杂，并具有较强的溶解能力， 所以任何水体都不同程度地含有多种多样的杂质。另外，工 业废水，生活污水以及农田化肥的流失，排入水体，使天然 水中的杂质更趋复杂。 天然水中的杂质，按颗粒大小不同可以分为悬浮物、胶体和 溶解物质三大类。
水质指标及水质标准
碳酸盐硬度：表示水中钙、镁的重碳酸盐及溶 解的碳酸盐的含量。 暂时硬度：表示水中钙、镁的重碳酸盐含量。 因为这种盐类在沸腾的水中容易分解生成沉淀 物，从水中析出，不再以硬度形式存在于水中， 故得此名。其反应如下
水质指标及水质标准
因为钙和镁的碳酸盐溶解度很小，水中 CO 溶 解量很少，所以碳酸盐硬度近似于暂时硬度， 通常对这两种硬度就不加区分。
水质指标及水质标准
（4）电导率 表示水中导电能力大小的指标，称为电导率。 因为水中溶解的大部分盐类都是强电解质，它 们在水中全部电离成离子，所以可利用离子的 导电能力来判断水中含盐量的高低。电导率反 映了水中含盐量的多少，是水纯净程度的一个 重要指标。电导率的大小除了与水中离子含量 有关外，还和离子的种类有关，单凭电导率不 能计算水中含盐量。在水中杂质离子的组成比 较稳定的情况下，可根据试验求得电导率和含 盐量的关系。
离子交换水处理及其设备
（2）离子交换反应
具有应用价值的离子交换剂，不仅能够与水中的离 子进行交换，并且达到交换容量不能再继续交换时， 可通过相反的交换反应，使其恢复交换能力，转化为 所需的形式，这个过程叫做离子交换剂的再生。所以 离子交换反应是一个可逆过程，而且是按等一份基本 单元物质的量规则(即过去的等当量)进行的。例如， 阳离子交换反应可用下列式子表示
这种杂质需要在水中加入一些具有凝聚作用的化学药 品，方能将其形成絮状物沉淀析出。若胶体进入锅炉， 会使炉水表面产生大量泡沫，引起汽水共腾，并容易 在受热面上形成难以清除的水垢。
天然水中的杂质
气体杂质 （1）溶解氧 天然水中氧分子主要是由大气中的氧 气溶解到水中，有的也来自水生植物的光合作用 所产生的氧气。溶解在水中的氧气称为溶解氧。
天然水中的杂质
离子杂质
天然水中或多或少都含有离子杂质，它是由无机盐 类溶解于水后电离形成的。其中： 2 2 阳离子主要有：Ca , Mg , Na , K , Fe2 , NH4 2 阴离了主要有：HCO3 , SO4 , CI , NO3 , CO32 对于锅炉来说，危害较大的阳离子，主要是钙、镁 离子。它们在锅水蒸发浓缩时，容易产生难溶化合 物沉积在受热面上形成水垢；对于锅炉来说，危害 2 较大的阴离子，主要是： HCO3 , SO4
第三章 锅炉水处理及其设备
本章主要内容 水中的杂质及其对锅炉工作的危害
水质指标及水质标准
离子交换水处理及其设备
其它水储存最丰富、分布最广的 物质，在地球上大约有3／4的面积是 水，自然界中的水可分为地面水和地 下水。地面水包括河水、湖水、水库 水和海水等；地下水包括深井水、浅 井水、泉水等。地面水主要来自雨水， 地下水主要来自地面水，而雨水来自 地面水和地下水的蒸发。因此，水在 自然界不断地循环运动着。
水质指标及水质标准
（9）PH值 PH值是表示溶液中H＋离子的含量．即表明溶液酸碱 性强弱的一项指标。pH值与H＋离子浓度的关系为
当PH＝7时溶液呈中性，PH<7时溶液呈酸性，而 PH>7时溶液呈碱性。如天然水pH值为6.5-8.5。因酸 性水进入锅炉，会使金属产生酸性腐蚀，因此要求给 水的pH>7。锅水的PH值要求控制在10-12之间。
天然水中的杂质
悬浮物杂质
悬浮物的颗粒直径很大，是使水产生混浊现象 的主要原因，它在水中的状态受颗粒本身质量 影响很大。在动水中．由于水的紊流作用，常 呈悬浮状态；在静水中．密度较大的颗粒在重 力作用下容易自然下沉，密度较小的颗粒，可 上浮水面。易于下沉的悬浮物，主要是颗粒较 大的粘土、细沙以及矿物废渣等杂质，能够上 浮的一般是体积较大、密度小于水的有机质。
水质指标及水质标准
工业锅炉常用的水质标准 我国现行的《工业锅炉水质(GB1576－2001)》 是2001年1月1日由国家技术监督局发布、2001 年10月1日开始实施的国家标准，它总结了 1985、l996年国家标准总局颁布的GBl576— 85及GBl576—1996国家标准的执行情况，并 参照了国外一些国家的中小型锅炉水质标难而 制定出来的。从执行情况看，这个水质标准基 本符合我国的水处理技术水平，对确保锅炉安 全经济运行起到了积极的指导作用。
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非碳酸盐硬度又称永久硬度．表示水中溶解的 钙、镁的硫酸盐和氯化物等的含量，由于这种 杂质在水沸腾时不能以沉淀物析出，所以又称 永久硬度。
相
水质指标及水质标准
（6）碱度
碱度是表示水中能与强酸(HCI或H2SO4)发生中和反应 的所有碱性物质的含量。天然水中碱性物质主要是 HCO3－，锅水中碱性物质有CO32－和OH－，如果锅内 采用磷酸盐处理时，锅水中还有磷酸根离子。 此外，为了防止锅炉发生苛性脆化腐蚀，还对锅水制 定了相对碱度标准。相对碱度是指锅水中游离NaOH 的含量与溶解固形物含量的比值，即
锅炉用水的水源及名称
（3）凝结水：是蒸汽经生产设备或采暖设备进 行热交换冷凝后的水。 （4）给水：供给锅炉工作的水称为锅炉给水， 简称给水。工业锅炉的给水通常是由凝结水 （或循环水）和补给水两部分构成。 （5）锅水：在锅炉内受热和沸腾的水称为锅水 （6）排污水：在锅炉运行过程中，从锅炉中排 出的杂质含量高的锅水。