第10章 锅炉给水处理

第1节
（2）腐蚀
水中的杂质炉的给水管路、受热 面产生化学腐蚀。这两种腐蚀均为局部腐蚀，即在金属表在产 生溃伤性或点状腐蚀，严重时使管壁穿孔，造成事故。
（3）蒸汽污染
第1节
水中的杂质及水质指标
二、水质指标和水质标准 水质指标
用来表示水中杂质含量的指标称为水质指标。水质指标用 以表明水的品质，主要指标如下： • （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。 • 硬度又可分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。
第1节 水中的杂质及水质指标
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。 总硬度等于暂硬度和永久硬度之和，即H=HT+HFT。
第1节 水中的杂质及水质指标
第1节
杂质的危害
• （1）结垢
水中的杂质及水质指标
1、 影响传热 水垢的导热系数为钢的导热系数的1∕50—1∕30， 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。 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。
第1节 水中的杂质及水质指标
• （７）溶解氧（O2） 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。 • （８）磷酸根（PO43-) 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。
第2节锅炉给水处理原理与设备
（3）再生 目的：使失效的交换剂恢复交换能力。 方法：盐液由顶部多个辐射型喷嘴喷 出，流过失效的交换剂，废盐液经底 部集水装置汇集。 要求：再生流速一般为4～8m/h。 （4）正洗 目的：是清除交换剂中残余的再生剂 和再生产物。 方法：自来水从上部进入，下部排出。 要求：正洗水耗通常为 3 ～ 6m3/m3 树脂， 正洗速度为6～8m/h，正洗时间为30～ 40min。 正洗结束后，又可开始软化。
• (4）碱度（A） 指水中碱性物质的总含量。例如，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。
第1节 水中的杂质及水质指标
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↓+Ba2SO4 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。
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2节锅炉给水处理原理与设备
2 、合成树脂（离子交换树脂）是人工合成的高分子化合 物。其交换能力大，机械强度高，工作稳定性较好，近年 来被广泛使用。 目前广泛采用的是阳离子交换水处理有钠离子、氢离子、 铵离子交换等方法。 通常用R表示离子交换剂中复合阴离子根。NaR表示为钠离 子交换剂，HR表示为氢离子交换剂
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水中的杂质及水质指标
一、水中的杂质及其危害 水中的杂质
天然水中的杂质是多种多样的，这些杂质按其颗粒 大小可分为以下三类 ： （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 10-6～10-4mm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2节锅炉给水处理原理与设备
3、顺流再生固定床 优点： 结构简单，运行维修方便，水质适应性强。
缺点： 再生效果差，盐液耗量大。
第2节锅炉给水处理原理与设备
（二）逆流再生钠离子交换器及其运行
逆流式再生是指再生时再生液的流向和原水软化运行 时的流向相反。盐液从交换器下部进入，上部排出。 逆流再生离子交换的优点是出水质量高、盐耗低等， 所以被广泛采用。 在逆流再生时，由于再生液是从交换剂下部进入的， 当再生液流速较高时，会使交换剂层产生扰动现象。这样， 交换剂层上下层次被打乱，称为乱层。如果发生乱层现象， 就失去了逆流再生的特点。 防止乱层的措施： ①在结构上，在交换剂表面层设有中间排水装置。 ②在交换剂表面铺设150～200mm厚的压实层，（25～30目的 聚乙烯白球或失效树脂）。
第1节 水中的杂质及水质指标
• （9）亚硫酸根（SO32-） 它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2节锅炉给水处理原理与设备
2、离子交换器运行 通常分四个步骤
（1）软化 方法：原水由上部进入交换器内分配漏斗， 自上而下均匀地流过交换剂层，软水由底 部集水装置汇集，送往软化水箱。 要求：当出水硬度超过规定的允许值时，应 立即停止软化。 （2）反洗 目的：是松动软化时被压实了的交换剂层， 为还原液与交换剂充分接触创造条件，同 时带走交换剂表层的污物和杂质。 方法：使具有一定压力的反洗水自下而上流 过交换剂层，从顶部排出。 要求：反洗强度以不冲走完好的交换剂颗粒 为宜，一般为15m/h，反洗时间一般为10～ 15min。
第10章 锅炉给水处理
张润霞
• 主要内容
第1 节 第2 节 第3 节 第4 节 第5 节 水中的杂质及水质指标 锅炉给水处理原理与设备 锅炉金属的腐蚀 锅炉水的除气 锅炉的排污
第1节
水中的杂质及水质指标
• 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2节锅炉给水处理原理与设备
• 固定床离子交换按其再生运行方式 不同，可分为顺流再生和逆流再生 两种。 • （一）顺流式再生 • 顺流式再生是指交换运行量再生液 的流动方向和原水流动方向相同， 一般均由上向下。 • 1、结构 它由交换器壳体、进水装 置、再生液分配装置、底部排水装 置和顶部排气管等组成。（见图）
第1节 水中的杂质及水质指标
结 论
•
要保证锅炉的安全、经济运行，必须对锅炉 的给水进行处理。其任务是： • 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 减少水中的溶解气体，减轻对受热面 金属的腐蚀。
第1节 水中的杂质及水质指标
三、工业锅炉水质标准 现行标准《工业锅炉水质》GB1576-2008 见教材P(284)
• MgR2+2NaCl===2NaR+MgCl2 • 再生生成物CaCl2和MgCl2易溶于水，可随再生废水一 起排掉。
第2节锅炉给水处理原理与设备
三、锅炉给水处理设备 1、 固定床钠离子交换设备及其运行
固定床离子交换器，是指运行时交换器中的交换 剂层是固定不动的，一般原水由上而下经过交换剂层， 使水得到软化，简称固定床。 固定床交换器常用的规格有φ500mm、φ750mm、 φ1000mm、φ1200mm、φ1500mm、及φ2000mm等，交 换剂层高有1.5m、2m及2.5m。
第1节 水中的杂质及水质指标
• 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 H>A H=A H < A HT
A A H
HFT
H-A 0 0
“负硬度”
0 0 A-H
第1节 水中的杂质及水质指标
（５）相对碱度 指锅水中氢氧根碱度折算成游离 NaOH的 量与锅水中溶解固形物含量的比值。相对碱度是为防止锅 炉苛性脆化而规定的一项技术指标。 （６）pH值 它是表示水的酸碱性指标，指水中氢离子浓 度的负对数。 酸性水会对金属产生酸腐蚀，因此锅炉给 水要求pH>7；锅水的pH值要求控制在10～12。
第2节锅炉给水处理原理与设备
③从交换器顶部送入0.03～0.05Mpa的压缩空气。 1、压缩空气顶压法逆流 再生操作步骤： （1）小反洗 方法：交换器运行失效时 停止运行，反洗水从中 排装置引进，经进水装 置排走，以冲去积聚在 表面层及中排装置以上 的污物。 要求：反洗流速控制在 5～10m/h，时间3～5min。