锅炉水质处理及水分析

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锅炉水质处理及水分析

青海油田分公司供水供电公司发布

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锅炉水质处理及水分析

1 范围

本规程适用于中国石油天然气股份有限公司青海油田分公司供水供电公司发电车间

2 规范性引用文件

锅炉水质处理及水分析（1988年）。

3 天然水和水的预处理

3.1 概述

3.1.1 天然水中的杂质

气体：O2、CO2

分类悬浮物：泥沙、腐殖酸、微生物等

溶解固形物

溶解固形物最常见的有八种离子：CL¯、SO42-、HCO3¯、CO32-四种阴离子和Na+、Mg2+、Ca2+、K+四种阳离子。

使用地下水时，原水中本来几乎不含，腐殖酸，微生物等，而在长管线运送过程中水中增加大量的管路腐蚀产物，以及中转过程中增加和微量有机物。

被如上杂质污染的水直接用来作为锅炉给水时，对锅炉和蒸汽品质都会直接或间接地造成危害，其危害有：

1、产生水垢与沉渣，堵塞和影响传热效果；

2、对锅炉产生腐蚀，减少锅炉使用寿命；

3、恶化蒸汽品质，造成用汽设备的结盐和腐蚀。

我们把污染天然水的杂质也可简单归纳为如下几种：

1、浊度：

浊度就是水的浑浊程度，用度表示，1度也叫1ｍｇ/L，即表示1水中所含悬浮物杂质的毫克数。但是，用散射光性能测定浊度时单位应采用福马单位。

2、硬度：

硬度表示结垢物质的含量多少，Ca2+、Mg2+含量的总和称为总硬度，硬度有碳酸盐硬度和非碳酸硬度之分。碳酸盐硬度，是指水中硬度由钙、镁的碳酸盐沉淀。因此碳酸盐硬度又叫暂时硬度。非碳酸盐硬度，是指水中硬度由钙、镁的非碳酸盐组成。其特点是：当水温升高到一定高度时也就是暂时硬度和永久硬度之和。

硬度的单位是毫摩尔/升（mM或mmol/L）

3、碱度

水中能够消耗的物质的量称为碱度。碱度可分为重碳酸根碱度、碳酸根碱度和氢氧根碱度，总碱度为它们之和，但事实上重碳酸根碱度和氢氧根碱度不能同时存在。

用甲基橙为指示剂测出的碱度为总碱度，又称全碱度。用酚酞为指示剂测出的碱度只包含了全部的氢氧根碱度各碳酸根碱度。其单位也是mmol/L。

原水为地下水时，该原水的碱度基本上是由HCO3¯造成。因此当碱度小于硬度时，测出的碱度就是水中的暂时硬度，当碱度大于硬度时水中就有了负硬。

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注：Ho、Ao、H永、H暂、H负分别为总硬、总碱、永硬、暂硬、负硬。

4、总溶解固形物

碱度与硬度的关系如下表

平常又称做含盐量。用ppm表示。

5、氯根及硫酸根

氯根所代表水中杂质的意义有二：其一表示氯化物盐类的含量。其二在同一水样中，氯离子含量的变化同溶解固形物的变化成正比，因此通过氯离子含量间接知道总溶解固形物。硫酸根代表水中硫酸盐的含量。以每升水中含有氯离子，硫酸根离子的毫克数（ppm）表示。

6、氧与二氧化碳

气体杂质，以每升水中含有O2和CO2气体的毫克数（ppm）表示。

3.1.2 锅炉用水的分类

锅炉用水可分为如下几类：

1、原水

由自备水源（地面水或地下水）或城市供水管网取来应用的不为原水，也称为生水（或叫工业水）。

2、给水

原水经过水质处理，并满足锅炉水质要求供给锅炉的水为给水。

3、补给水

锅炉在运行和蒸汽循环过程中，由于排污和管道损失，消耗了部分凝结水和锅水。补充凝结水和锅水的水为补给水。

4、锅水

锅炉中正在蒸发的水为锅水，又称炉水。

5、凝结水

蒸汽在使用后凝结得到的水为凝结水，应回收并入给水。

6、冷却水

用来冷却锅炉某些部位的水为冷却水。

7、排污水

借助排污的方法，使炉水水质指标符合标准的排出水为排污水。

除经上锅炉用水的分类外，在水质处理过程中，还有软化水、淡水等。

3.2 水处理的意义

3.2.1 水垢的形成、危害及防止

锅炉给水中溶有的钙、镁盐类等杂质，在锅炉运行中随炉水浓缩，温度的升高而析出，析出的钙、镁盐类杂质，可在锅炉的受热面上形成各种不同密度和不同成分的固体附着物，这些固体附着物称为水垢。常见的有碳酸钙垢、硫酸钙垢、硅酸钙垢和氢氧化镁垢等。

水垢的成份由给水中盐类成份决定。如果将西部地区工业水直接作为给水用于水管锅炉，在运行两个多月时炉管即可被水垢堵死这是因为西部地区工业水中暂硬高达6.2毫克当量/升，Cａ（HCO3）2、Mｇ（HCO3）2的含量很高。在温度升高时，会发生如下反应：

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△

Cａ（HCO3）2＝CａCO3↓＋H2O＋CO2↑

△

Mｇ（HCO3）2＝MｇCO3↓＋H2O＋CO2↑

△

MｇCO3＋H2O ＝Mｇ（OH）2↓＋CO2↑

这样既可在受热面上直接结晶而形成一次水垢，锅水剧烈沸腾时形成的大量水渣又可粘附到受热面上形成二次水垢，水垢不断累积加厚，甚至堵塞水管。

据经验得出，只要给水暂时硬度大于0.03mM，锅炉就一定会结垢。

水垢直接威胁锅炉设备的安全经济运行和锅炉的使用寿命，其主要危害有：

1、导热效率低，造成热损失，浪费燃料。碳酸盐水垢的导热系数只有0.5～0.6千卡/米·时·度，在锅炉受热面上结有1毫米的水垢，能使煤的消耗增加1.5～2%左右。

2、由于受热面上结有水垢，会使金属管壁局部过热，当壁温超过其工作允许极限温度时，会使管子鼓包，严重的会引起锅炉爆管事故使人身安全受到威胁。

3、垢下浓缩腐蚀。垢下包容的CL－等杂质，在高温下经浓缩对铁有腐蚀作用。

4、清除水垢要停炉，消耗人力、物力，经及造成锅炉的机械损伤和化学腐蚀。

因此，水处理工作首先要降低给水中的结垢成份，防止水垢的产生，通常是以降低Cａ2＋、Mｇ2＋的含量来防止水垢的。我们把只降低水里Cａ2＋、Mｇ2＋含量的处理叫软化。

3.2.2 锅炉腐蚀的防止

锅炉金属的腐蚀，有时是一种因素造成，有时是几种因素同时造成，主要有以下几种化学腐蚀。

1、汽水腐蚀

当有汽塞、汽水分层或水垢、水渣导致的局部水停滞时，沸腾管与水蒸汽发生作用，这样造成的腐蚀称为汽水腐蚀，防止的方法，除了使锅炉水循环良好，避免产生汽水分层、汽塞和产生自由水位等现象外，不要加强给水处理使锅炉金属表面要清洁，无水垢和水渣等沉积物。

2、氧腐蚀和二氧化碳腐蚀

氧腐蚀时腐蚀面呈溃疡状，而二氧化碳腐蚀属于均匀的酸性腐蚀。防止氧腐蚀和二氧化碳腐蚀的最有效办法就是要保证除氧器的正常运行，使给水溶氧含量达到最小值。

3、碱性腐蚀在锅炉运行中不易出现，只是炉水的高度浓缩下或局部浓缩（如垢下浓缩或渗漏浓缩）时NaOH的浓度达到5%以上时会出现碱腐蚀。防止的方法，除炉水正常循环，保持管内清洁和防止水垢外还必须降低炉水的碱度。顺便加一句，炉水碱度过高，还会使炉水发粘，在蒸发面出现大量泡沫，影响汽水分离，使蒸汽品质下降。

苛性脆化的原因有：

●炉水中含有大量的碱性物质如NaOH 。

●金属内部存有应力，接近金属的屈服点。

●锅炉的铆缝及胀口处，有不严密的地方，炉水从该处渗出，并蒸发浓缩。

这三个因素必须同时存在，苛性脆化才能发生，。腐蚀是在金属的晶粒间产生裂纹，开

始裂纹很细。逐渐发展缝，达到一定程度，当强度承受不了内压时，则产生断裂，我们把这种无任何变形的破坏，称苛性脆化，从水处理角度防止的办法，就是使炉水的相对碱度即NaOH溶固<0.2 。

除了以上几种锅炉化学腐蚀外，还有停炉腐蚀等，这主要是要做好停炉保护工作。

3.2.3 水处理设备正常运行

在水的软化和除盐过程中，大多使用离子交换方式，这种方式往往通过交换媒介即交换层，如果原水中含有害于交换剂的杂质，会影响软化和除盐的正常进行，因此在不处理工作中尽可能进行水的预处理。

总之，水处理工作就是要减少给水中的悬浮物、Cａ2＋、Mｇ2＋以及碱性物质甚至总溶解固形物，4