锅炉设备与原理chapter11工业锅炉的汽水系统

n 1.蒸汽锅炉房的给水方式
应根据热网回水方式和水处理方式确定。 Ø ⑴压力回水给水系统 将回水和软化补给水汇入给水箱，如下图所 示。
锅炉设备与原理chapter11工业锅炉 的汽水系统
锅炉设备与原理chapter11工业锅炉 的汽水系统
n 锅炉房给水箱是贮存锅炉给水的设备。
Ø 锅炉给水是由凝结水和经过处理后的 补给水组成。如给水除氧，则作为给 水箱的除氧水箱应有良好的密封性； 如给水不除氧，给水箱也可以采用开 口水箱。给水箱的总有效容量宜为所 有运行锅炉在额定蒸发量时所需20～ 60 min的给水量。
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n 软化水箱的总有效容量，应根据水 处理的设计出力和运行方式确定。 当设有再生备用软化设备时，软化 水箱的总有效容量宜为30～60 min的软化水消耗量。
n 锅炉房水箱应注意防腐，水温大于 50℃时，水箱要保温。
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Ø 排污系统：将锅炉排污水引出锅炉房的管道、 设备及附件组成排污系统。
n 对于热水锅炉，锅炉房的水系统包括：热水系 统和补给水系统。
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§11.1 工业锅炉给水系统
n 一、给水系统
由给水箱、锅炉给水泵、水处理设备、 凝结水回收设备、给水管道及阀门、附件等组 成。
二、给水管道
n 由除氧水箱或给水箱接至锅炉给水泵入 口的管道称为吸水管道。
n 由给水泵出口到锅炉给水阀之间的管道， 称为压水管。
n 二者总称为锅炉给水管道。 n 给水管道分为：单母管、双母管、单元
制。 Ø 单母管给水系统：蒸汽锅炉房一般采
用单母管给水系统。 锅炉设备与原理chapter11工业锅炉 的汽水系统
pH值——溶液中氢离子浓度的负对数表示 溶液酸碱性强弱的指标。
溶解氧——水中溶解氧气浓度，[mg/L]。 亚硫酸根（除氧）、磷酸根（除残留硬度）、
含油量（汽水沸腾），单位均为[mg/L]。
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[例题]
n 水分析结果为Ca2+=34.1mg/L， Mg2+=8.4mg/L，试用各种方法表示其硬 度？
碳酸盐硬度——溶解于水的钙、镁的重 碳酸盐与碳酸盐的含量，用YDT表示。 此类盐类在水沸腾时会析出沉淀，故称 暂时硬度。
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➢ 非碳酸盐硬度——指溶解于水中钙、镁的 硫酸盐和氯化物含量，用YDF表示。由于 此类盐类在水沸腾时不会析出沉淀，故称 永久硬度。
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Ø 用毫克/升CaCO3表示。
碱度——水中有能够接受氢离子的物质的量，
用符号JD表示，以H+为基本单元，[mmol/L]。
锅炉水中的主要碱度是
。
相对碱度——游离的NaOH（苛性钠）和溶解固 形物含量的比值（苛性脆化/晶间腐蚀），即：
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Ø 根据活性基团的类型和交换离子的不同，将 树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
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2.离子交换树脂表示方法
n 离子交换树脂：由骨架和活性基团组成。 n 通常用R表示树脂骨架，然后再写出它
的活性基团。如RH(氢离子交换树脂)、 RNa(钠离子交换树脂)、RNH4(氨离 子交换树脂)、ROH(阴离子交换树脂) 等。
n 通常把从软水箱吸出软化水，送入 除氧器或锅炉中的水泵称为软化水 泵或给水泵。
n 把从凝结水箱吸水加压送入软化水 箱或除氧器的水泵称为凝结水泵。
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§11.2 工业锅炉用水指标
n 所谓水质，是指水和其中杂质共同表现的综合特 性。评价水质好坏的指标，叫水质指标。
二、工业锅炉水质标准
n GB1576-2001《工业锅炉水质》规定 了工业锅炉运行时的水质要求。
n 1．蒸汽锅炉和汽水两用锅炉给水的锅外 化学水处理水质标准（见下表11-4）
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n 2．锅内加药水处理的水质标准
➢ 胶体—许多分子和离子的集合体，颗 粒直径在10^-6~10^-4mm之间， 通过滤纸不能分离出来。
➢ 溶解物质—主要是钙、镁、钾、钠等 盐类和一些溶解气体。大都以离子状 态存在，颗粒小于10^-6mm。天 然水中的溶解气体：氧（氧化性）和 二氧化碳（化学腐蚀与电化学腐蚀）。
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Ø ⑵自流回水给水系统
凝结水箱一般可设在地下室内，如 下图所示。
Ø ⑶回水管设扩容器的给水系统
当锅炉房有不同压力的回水时，可 在高压回水管道上设扩容器，使回水 压力降低产生二次蒸汽，然后再进入 凝结水箱。
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n 再生剂采用浓度为5%~8%的食盐（NaCl） 溶液。再生反应如下：
解：1/2 Ca2+的摩尔质量：40/2=20 g/mol 1/2 Mg2+的摩尔质量：24.3/2=12.15 g/mol ⑴ 34.1/20+8.4/12.15=2.4 mmol/L ⑵ 2.4x2.8=6.7 °G ⑶ 2.4x50=120 ppm
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n 离子交换水处理：将水在进入锅炉之前， 与交换剂的离子进行交换反应，除去水中 的离子态杂质。
n 离子交换法：广泛采用的除硬、除碱和除
盐方法。
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一、离子交换剂
n 具有离子交换性能的物质称为离子交换剂。
颗粒结构致密，交 换能力小，且不能 进行酸处理。
➢ 胶体：胶体物质会污染树脂，会使锅水产 生大量泡沫，引起汽水共腾。
➢ 溶解物质：水中的溶解物质，在受热面内 壁会形成水垢。水垢的存在对锅炉安全、 经济运行危害很大。
n 2.水质指标
在锅炉房的水处理和水质分析中，经常采 用的水质分析项目如下表所示。 锅炉设备与原理chapter11工业锅炉
的汽水系统
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n 凝结水箱是贮存凝结水的设备。
Ø 凝结水箱宜选择1个，锅炉房常年不 间断供热时，宜选用2个，或1个中间 带隔板分为两格的水箱，以备检修时 切换使用。它的总有效容量宜为20～ 40min的凝结水回收量。小型锅炉 房可将凝结水箱和给水箱合为1个， 这样可以减少凝结水的二次蒸汽热损 失，并能将补给水加温，此时，水箱 容积按给水箱考虑。
机械强度低，耐 热性能差，交换 容量不高，且再 生剂耗量大。
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n 海绿砂—天然矿物质阳离子交换剂，外表呈浅 绿灰色；
n 人工合成沸石—多为白色； n 磺化煤—用发烟硫酸处理粉碎过筛后的烟煤制
成的交换剂。
n 离子交换树脂—由胶联结构的高分子骨架（称 交换剂母体）和能离解的活性基团两部分组成 的不溶性高分子化合物。
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二、离子交换除硬原理
n 常用阳离子交换法：钠离子、氢离子、铵 离子交换等方法。
n 钠离子交换处理除硬(软化)过程如图114所示。
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1.钠离子交换过程
与原水中碳酸盐作用时：
碱度
与非碳酸盐作用时：
Ø 双母管给水系统：两根管道同时使用，每 根管道的管径均按不小于锅炉最大给水量 来确定。给水泵吸水母管由于水压较低， 一般采用单管。如下图所示。
Ø 单元制给水系统：1泵对1炉，另设1台 公共备用泵。
锅炉设备与原理chapter11工业锅炉 的汽水系统
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水质全分析项目表
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3. 水质指标的常用单位及换算关系
n 工业用水评价指标
Ø 悬浮固形物（过滤分离出来的不溶性固体混 和物，[mg/L]）；
Ø 溶性固形物（各种无机盐类、有机物蒸干， 在105~110℃干燥恒重， [mg/L] ）；
Ø 硬度（指溶解于水中的钙、镁离子总量，用 符号YD表示）
锅炉设备与原理 chapter11工业锅炉的汽
水系统
2020/12/13
锅炉设备与原理chapter11工业锅炉 的汽水系统
n 热力系统：工业锅炉的给水、蒸汽、排污系统， 统称为汽水系统，也称热力系统。
Ø 给水系统：将给水送入锅炉的设备、管道和 附件等，称为给水系统；
Ø 蒸汽系统：将蒸汽从锅炉送出经分汽器(分 汽缸)引出锅炉房的管道及附件，称为蒸汽 系统；
n 出水质量：经过钠离子交换后的软水，残硬度一 般在0.03~0.1mmol/L以下，碱度不变。
锅炉设备与系 统 示 意 图 锅炉设备与原理chapter11工业锅炉
的汽水系统
双 级 钠 离 子 交 换 系 统 示 意 图
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氢-钠离子并联交换系统 锅炉设备与原理chapter11工业锅炉 的汽水系统
氢-钠离子串联交换系统 锅炉设备与原理chapter11工业锅炉 的汽水系统
2.树脂再生过程
n 随着交换软化过程的进行，交换剂中的Na+逐 渐被Ca2+、Mg2+所代替，出水残余硬度逐 渐增大。当出水残余硬度达到某一数值时，水 质已不符合锅炉给水标准要求，则认为交换剂 已失效。此时应停止软化，对交换剂进行再生 （还原），以恢复交换剂的软化能力。