锅炉水处理 电站锅炉原理 教学课件
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2、溶解固形物 单位：mg/L水
包括水中所含的有机物质在内 可视为表示水中含盐量的近似指标
3、硬度（H） 溶解于水中能形成水垢的物质——钙、镁的含量
水中钙（Ca2＋）、镁（Mg2＋）离子的总含量→总硬度（H） 单位：mmol/L水
①.碳酸盐硬度（HT） ②.非碳酸盐硬度（HFT）
重碳酸盐 ①.碳酸盐硬度（HT）
6、pH值
pH<7 pH>13
对金属产生酸性腐蚀 溶解金属表面的Fe3O4 保护膜，加快腐蚀
给水要求pH>7 锅水要求10<pH<12
7、溶解氧（O2）
水中溶解的氧气含量，给水水质控制指标 单位：mg/L水
为消除给水的残留硬度，防止汽锅内壁腐蚀，向锅
8、磷酸根（PO43-）
内加入一定量的磷酸盐。——锅水水质控制指标 单位：mg/L水
2°再生 5～8％的食盐（NaCl）溶液进行还原（再生） 理论上：1mol钙镁硬度需2mol NaCl（117g） 实际上：1.2~1.7倍理论值（指标：140～200g/mol）
污染树脂 危害 使锅水起沫
汽水共沸
水渣（锅水中悬浮）
导热性能差
传热
传热变化 排烟温度↑
锅
Ca、Mg
水垢（附着在受热 危害
ηgl↓
炉
溶解盐
溶解 (离子
Na、K
物质 d<10-6mm)
溶解气体 (分子) O2、CO2
面内壁）
电解质，电 化学腐蚀
化学腐蚀
↓流通面积 ↑流动阻力
房 系
流动 危害
受热面穿孔
水循环受影 响，严重时 堵塞管子
常用有机离子交换剂：璜化煤和合成树脂（离子交换树脂）
强酸阳离子型
弱酸阳离子型 离子交换树脂：
强碱阴离子型
弱碱阴离子型
钠离子
常用 阳离子交换法
氢离子
氢离子及钠离子软化时
阳离子型交换剂
阳离子 复合阴离子根
用R表示
NaR－钠离子交换剂 HR－氢离子交换剂
二、钠离子交换软化原理
1、原理
与原水碳酸盐硬度作用时：
碳酸盐
Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2
CaCO3 含量较少 MgCO3
碳酸盐硬度 可认为由钙、 镁重碳酸盐 形成
∵
Ca(HCO3 )2 CaCO3 H2O CO2
Mg (HCO3 )2 MgCO3 H 2O CO2
MgCO3 H 2O Mg (OH )2 CO2
∴ 重碳酸钙镁又称为暂时硬度
蒸气锅炉给水应采用锅外化学水处理；而对于蒸发量D≤2t/h，且 P≤1.0MPa 的锅炉可采用锅内加药处理，水质符合表10－2
蒸汽锅炉采用锅外水处理时，水质标准：
热水锅炉采用锅外水处理时，水质标准：
阳离子交换软化 及除碱
一、离子交换剂
——不溶于水，但可用自己的离子把水溶液中某些同种电荷 的离子置换出来的颗粒物质。
统 水 处 理
给水进行水处理的目的：
降低水中钙、镁盐类的含量（软化），减少水中的溶 解气体（除氧）
锅炉用水根据其所处部位和作用不同：
原水（生水） 软化水 回水 补给水 给水 锅水 排污水
二、水质指标
1、悬浮物
不溶于水的固态杂质含量 （过滤分离、干燥） 单位：mg/L水
除去悬浮物的水样，蒸发干燥后的残渣
为消除给水的残留溶解氧，向锅内加入一定量的
9、亚硫酸根（SO32-） Na2SO3。——锅水水质控制指标
单位：mg/L水
10、含油量
回水可能带入油类物质→定期检测项目 单位：mg/L水
三、水质指标的单位换算
∵ 水质指标中硬度、碱度的法定计量单位为mmol/L， 以一价离子为基本单元 对于二价离子则以其1/2为基本单元
2、特点
1°钙镁盐类变为钠盐，除去水中硬度 2°原水中的重碳酸盐碱度变为钠盐（Na2CO3）碱度，不能除碱
3°Na+当量值>Ca2+、Mg2+当量值→含盐量稍有增加 4°Na离子交换后，还残留少量硬度；0.03~0.1mmol/L以下
3、交换剂的再生
1°工作交换能力Eg（mol/m3、mmol/L） ——如果将出水硬度达到软化水保证的硬度作为交换剂失 效，按此时计算1m3湿态离子交换剂 的软化能力。
∴ 硬度单位：以1/2Ca2+、 1/2Mg2+为基本单位的mmol/L 碱度单位：以H+为基本单位的mmol/L ppm：1升水中含有1mgCaCO3→百万分数
换算关系： 1 mmol /L = 50.1 ppm = 50.1 mg/L
四、水质标准
《低压锅炉水质标准》（GB1576-96）规定：
天然水中碱度主要由CO32-＋HCO3- 的盐类组成
单位：mmol/L
分析：碱度（A）与硬度（H）之间的关系
1° 水中不可能同时存在OH-碱度和HCO3-碱度
HCO3 OH CO32 H2O
2° 水中的暂时硬度都是Ca2+、Mg2＋与HCO3-和CO3 2 -形 成的盐，
也是水中的碱度 3° 水中含有钠盐碱度时，不应存在非碳酸盐硬度（永硬）
②.非碳酸盐硬度（HFT） CaCl2、 MgCl2
CaSO4、 MgSO4
非碳酸盐的含量
∵ 这些碳酸盐ຫໍສະໝຸດ Baidu水中浓度超过饱和极限时才沉淀， 析出水垢
∴ 称为永久硬度
显然：
总硬度＝暂硬＋永硬 ＝碳酸盐硬度＋非碳酸盐硬度
4、碱度（A）
指水中含有的能够接受H+离子的物质的量。
如：OH-、CO32-、HCO3-、PO43-、以及一些弱酸盐和氨
锅炉水处理
水中的杂质和水质指标
一、水中的杂质及其危害
不溶于水的颗粒物质 d>10-4mm
悬浮物 砂子、粘土、动植物腐
造成沉积物
危害 污染树脂 堵塞管道
败物质，用滤纸可分离
按
使锅水起沫
处理 混凝和过滤 （净水厂）
颗 粒 胶体
大 小
分子和离子的集合体 10-6<d<10-4mm
矿物质胶体，动植物分 解产生的腐殖质
Na2CO3 CaSO4 CaCO3 Na2SO4
∴ 钠盐碱度又称为“负硬”
HT
H>A
A
HFT
负硬
H-A
0
H=A
A
0
0
H<A
H
0
A-H
5、相对碱度
指锅水中OH-碱度折算成游离的NaOH和锅水中溶 解固形物含量的比值。
防止锅炉苛性脆化的技术指标。相对碱度必须<0.2
水中氢离子浓度的负对数，表示酸碱性
2NaR Ca(HCO3)2 CaR2 2NaHCO3 2NaR Mg(HCO3)2 MgR2 2NaHCO3
与原水非碳酸盐硬度作用时：
2NaR CaSO4 CaR2 Na2SO4
2NaR CaCl2 CaR2 2NaCl 2NaR MgSO4 MgR2 Na2SO4
2NaR MgCl2 MgR2 2NaCl
包括水中所含的有机物质在内 可视为表示水中含盐量的近似指标
3、硬度（H） 溶解于水中能形成水垢的物质——钙、镁的含量
水中钙（Ca2＋）、镁（Mg2＋）离子的总含量→总硬度（H） 单位：mmol/L水
①.碳酸盐硬度（HT） ②.非碳酸盐硬度（HFT）
重碳酸盐 ①.碳酸盐硬度（HT）
6、pH值
pH<7 pH>13
对金属产生酸性腐蚀 溶解金属表面的Fe3O4 保护膜，加快腐蚀
给水要求pH>7 锅水要求10<pH<12
7、溶解氧（O2）
水中溶解的氧气含量，给水水质控制指标 单位：mg/L水
为消除给水的残留硬度，防止汽锅内壁腐蚀，向锅
8、磷酸根（PO43-）
内加入一定量的磷酸盐。——锅水水质控制指标 单位：mg/L水
2°再生 5～8％的食盐（NaCl）溶液进行还原（再生） 理论上：1mol钙镁硬度需2mol NaCl（117g） 实际上：1.2~1.7倍理论值（指标：140～200g/mol）
污染树脂 危害 使锅水起沫
汽水共沸
水渣（锅水中悬浮）
导热性能差
传热
传热变化 排烟温度↑
锅
Ca、Mg
水垢（附着在受热 危害
ηgl↓
炉
溶解盐
溶解 (离子
Na、K
物质 d<10-6mm)
溶解气体 (分子) O2、CO2
面内壁）
电解质，电 化学腐蚀
化学腐蚀
↓流通面积 ↑流动阻力
房 系
流动 危害
受热面穿孔
水循环受影 响，严重时 堵塞管子
常用有机离子交换剂：璜化煤和合成树脂（离子交换树脂）
强酸阳离子型
弱酸阳离子型 离子交换树脂：
强碱阴离子型
弱碱阴离子型
钠离子
常用 阳离子交换法
氢离子
氢离子及钠离子软化时
阳离子型交换剂
阳离子 复合阴离子根
用R表示
NaR－钠离子交换剂 HR－氢离子交换剂
二、钠离子交换软化原理
1、原理
与原水碳酸盐硬度作用时：
碳酸盐
Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2
CaCO3 含量较少 MgCO3
碳酸盐硬度 可认为由钙、 镁重碳酸盐 形成
∵
Ca(HCO3 )2 CaCO3 H2O CO2
Mg (HCO3 )2 MgCO3 H 2O CO2
MgCO3 H 2O Mg (OH )2 CO2
∴ 重碳酸钙镁又称为暂时硬度
蒸气锅炉给水应采用锅外化学水处理；而对于蒸发量D≤2t/h，且 P≤1.0MPa 的锅炉可采用锅内加药处理，水质符合表10－2
蒸汽锅炉采用锅外水处理时，水质标准：
热水锅炉采用锅外水处理时，水质标准：
阳离子交换软化 及除碱
一、离子交换剂
——不溶于水，但可用自己的离子把水溶液中某些同种电荷 的离子置换出来的颗粒物质。
统 水 处 理
给水进行水处理的目的：
降低水中钙、镁盐类的含量（软化），减少水中的溶 解气体（除氧）
锅炉用水根据其所处部位和作用不同：
原水（生水） 软化水 回水 补给水 给水 锅水 排污水
二、水质指标
1、悬浮物
不溶于水的固态杂质含量 （过滤分离、干燥） 单位：mg/L水
除去悬浮物的水样，蒸发干燥后的残渣
为消除给水的残留溶解氧，向锅内加入一定量的
9、亚硫酸根（SO32-） Na2SO3。——锅水水质控制指标
单位：mg/L水
10、含油量
回水可能带入油类物质→定期检测项目 单位：mg/L水
三、水质指标的单位换算
∵ 水质指标中硬度、碱度的法定计量单位为mmol/L， 以一价离子为基本单元 对于二价离子则以其1/2为基本单元
2、特点
1°钙镁盐类变为钠盐，除去水中硬度 2°原水中的重碳酸盐碱度变为钠盐（Na2CO3）碱度，不能除碱
3°Na+当量值>Ca2+、Mg2+当量值→含盐量稍有增加 4°Na离子交换后，还残留少量硬度；0.03~0.1mmol/L以下
3、交换剂的再生
1°工作交换能力Eg（mol/m3、mmol/L） ——如果将出水硬度达到软化水保证的硬度作为交换剂失 效，按此时计算1m3湿态离子交换剂 的软化能力。
∴ 硬度单位：以1/2Ca2+、 1/2Mg2+为基本单位的mmol/L 碱度单位：以H+为基本单位的mmol/L ppm：1升水中含有1mgCaCO3→百万分数
换算关系： 1 mmol /L = 50.1 ppm = 50.1 mg/L
四、水质标准
《低压锅炉水质标准》（GB1576-96）规定：
天然水中碱度主要由CO32-＋HCO3- 的盐类组成
单位：mmol/L
分析：碱度（A）与硬度（H）之间的关系
1° 水中不可能同时存在OH-碱度和HCO3-碱度
HCO3 OH CO32 H2O
2° 水中的暂时硬度都是Ca2+、Mg2＋与HCO3-和CO3 2 -形 成的盐，
也是水中的碱度 3° 水中含有钠盐碱度时，不应存在非碳酸盐硬度（永硬）
②.非碳酸盐硬度（HFT） CaCl2、 MgCl2
CaSO4、 MgSO4
非碳酸盐的含量
∵ 这些碳酸盐ຫໍສະໝຸດ Baidu水中浓度超过饱和极限时才沉淀， 析出水垢
∴ 称为永久硬度
显然：
总硬度＝暂硬＋永硬 ＝碳酸盐硬度＋非碳酸盐硬度
4、碱度（A）
指水中含有的能够接受H+离子的物质的量。
如：OH-、CO32-、HCO3-、PO43-、以及一些弱酸盐和氨
锅炉水处理
水中的杂质和水质指标
一、水中的杂质及其危害
不溶于水的颗粒物质 d>10-4mm
悬浮物 砂子、粘土、动植物腐
造成沉积物
危害 污染树脂 堵塞管道
败物质，用滤纸可分离
按
使锅水起沫
处理 混凝和过滤 （净水厂）
颗 粒 胶体
大 小
分子和离子的集合体 10-6<d<10-4mm
矿物质胶体，动植物分 解产生的腐殖质
Na2CO3 CaSO4 CaCO3 Na2SO4
∴ 钠盐碱度又称为“负硬”
HT
H>A
A
HFT
负硬
H-A
0
H=A
A
0
0
H<A
H
0
A-H
5、相对碱度
指锅水中OH-碱度折算成游离的NaOH和锅水中溶 解固形物含量的比值。
防止锅炉苛性脆化的技术指标。相对碱度必须<0.2
水中氢离子浓度的负对数，表示酸碱性
2NaR Ca(HCO3)2 CaR2 2NaHCO3 2NaR Mg(HCO3)2 MgR2 2NaHCO3
与原水非碳酸盐硬度作用时：
2NaR CaSO4 CaR2 Na2SO4
2NaR CaCl2 CaR2 2NaCl 2NaR MgSO4 MgR2 Na2SO4
2NaR MgCl2 MgR2 2NaCl