第15章 锅炉水处理与蒸汽净化(西交大 锅炉原理 考研复试)

第15章锅炉水处理与蒸汽净化

1.试解释锅炉水汽系统的各种用水？

答：锅炉水汽系统分为两个部分：给水系统和蒸汽系统。根据水汽系统中的水质及功用，常将锅炉用水区分为：⑴原水，未经任何处理的天然水，是锅炉补水的原料；⑵补水，原水经过各种方法净化处理后，用以补充锅炉损失的水；⑶回水，蒸汽经用汽设备的作功或热交换；

⑷给水，送进锅炉的水，通常包括回水和补水两部分；⑸炉水，在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水；⑹排污水，锅炉炉水的含盐量或碱度在不断蒸发和浓缩作用下，其水质指标超过标准要求时排放掉的炉水。

2.天然水中包含哪些杂质？未经处理直接进入锅炉会造成怎样的危害？

答：天然水中杂质按颗粒大小可分为三类：悬浮物、胶体和溶解物质。其危害主要有以下方面：⑴结垢；⑵腐蚀；⑶蒸汽污染。

3.何谓硬度、暂时硬度、永久硬度和碱度？给水的允许硬度和碱度为多少？

答：硬度是指水中溶解的钙盐、镁盐的总含量，单位为mmol/L；暂时硬度是指水的硬度是由可以用热力法去除的碳酸氢盐类物质构成，包括碳酸氢钙和碳酸氢镁；永久硬度是指水的硬度是由水中溶解的氯化物、硫酸盐及其它钙镁盐构成，这些盐类长时间煮沸后仍不能沉淀。碱度是指水中氢氧根离子、碳酸氢根离子、碳酸根离子及其他一些弱酸盐类的含量之和，单位为mmol/L。

4.水垢是如何形成的？其主要成分是什么？

答：当水中某种盐分在炉水中的浓度超过其相应的溶解度，即会从炉水中析出并形成沉淀物，形成水垢。引发这些物理化学变化过程的原因有：蒸发浓缩，高温沉淀和分解，结晶核心。

水垢成分复杂，一般是多种化合物的混合体，按其化学成分可分为钙镁水垢、硅酸盐水垢、铁垢和铜垢。钙镁水垢的主要成分是钙镁盐；硅酸盐水垢中二氧化硅的质量分数为40％－50％，铁和铝的氧化物的质量分数为25％－30％，氧化钠为5%－10％，钙镁盐含量极少；铁垢可分为氧化铁垢和磷酸盐铁垢；铜垢是铜部件的腐蚀产物进入炉水且含量过高时形成的，它是由管壁表面存在的自由电子吸收炉水中铜离子后所形成的沉淀物。

5.试述锅内腐蚀的机理及其类型。

答：机理：⑴化学腐蚀，当金属与周围介质的分子或原子直接接触时，其表面吸附介质中的分子或原子，并将分子分解为原子，这些原子与金属原子发生化学反应而生成腐蚀产物。⑵电化学腐蚀，这是指金属与周围介质发生了有局部电流产生的电化学反应。

类型：⑴炉内化学腐蚀型式为汽水腐蚀，是金属铁与水蒸汽发生氧化反应而形成的。炉内电化学腐蚀的主要类型有：a气体腐蚀，主要是金属铁与水中氧气和二氧化碳气体发生反应而生成的；b碱性腐蚀，由铁和管壁上非铁成分及其炉水组成一系列微电池发生反应；c垢下腐蚀，这类腐蚀主要发生在金属表面沉积的水垢下面，主要由于该处为炉水蒸浓区域，pH值过低或过高所致，通常分为酸性垢下腐蚀和碱性垢下腐蚀。机械应力与腐蚀性介质交互作用产生的腐蚀，主要类型有：a磨损腐蚀；b腐蚀疲劳；c苛性脆化。

6.试述锅炉给水的软化处理方法和离子交换软化法的处理过程。

答：软化处理方法主要有：⑴热力软化法；⑵药剂软化法；⑶离子交换软化法

离子交换软化法的处理过程为：⑴软化过程；⑵反洗过程；⑶再生过程；⑷正洗过程。

7.什么是锅炉给水的除盐处理？除盐处理系统如何组成？

答：除盐即是将水中各种离子消除或减小到一定的程度。

8.锅炉给水的除气有哪些方法？

答：锅炉给水的除气包括除去水中的氧气和二氧化碳气体。除氧的方法有药剂除氧、热力除氧和解析除氧；二氧化碳的去除方法有鼓风式除气器，真空式除气器。

9.为什么要进行蒸汽净化处理？如何提高蒸汽品质？

答：从锅筒出来的饱和蒸汽中，往往含有水滴和杂质，杂质包括以硅酸盐为主的各种盐分，锅内腐蚀产生的氢气等气体，以及因调节pH值加入的氨等，蒸汽品质不良将会影响蒸汽的使用，并引起结盐垢、腐蚀等危害。提高蒸汽品质的措施为：⑴提高给水品质；⑵改进锅筒内部装置；⑶增加炉水排污量。

10.试述饱和蒸气的机械性携带机理，讨论影响蒸汽带水的因素。

答：机械性携带是指锅筒锅炉中，饱和蒸气从炉水中引出时携带一些蒸汽空间的含有盐分的

水滴。水滴进入锅筒汽的空间有两种途径：⑴气泡从炉水中穿过液面时，气泡在液面破裂引起炉水飞溅所形成的水滴进入锅筒汽空间；⑵锅筒汽空间引入的汽水混合物具有较大的动能。当其直接冲击水面或锅筒内件时引起炉水的飞溅，形成大量的水滴进入锅筒汽空间。影响蒸汽带水的因素有：⑴蒸汽压力；⑵锅炉负荷；⑶蒸汽空间高度；⑷炉水含盐量。

11.盐分在哪些锅炉受热面中沉积？为什么？

答：主要沉积在水冷壁和过热器中。在水冷壁中，由于水的蒸发浓缩，水中含盐的浓度增大，对于难溶于蒸汽分配系数较小的盐分，其水中浓度增长较快，当该种盐分的含量大于其在水中的溶解度时，就会析出并沉积在蒸发段；在过热器中，饱和蒸汽携带的某种盐分的含量如果大于其在过热蒸汽中的溶解度，则多余盐分就会在过热器管内壁上析出沉积。

12.试述清除蒸汽溶盐的方法和工作原理，以及影响清除效果的主要因素。

答：蒸汽清洗的原理是利用蒸汽与给水之间盐分的浓度差，使得从高浓度炉水中出来的蒸汽中的盐分向清洗水中扩散，从而将多出的盐分转移到清洗水中，因此蒸汽的盐分含量大大减少，影响其清除效果的主要因素有：⑴清洗水的品质；⑵清洗水层厚度；⑶通过清洗水层的蒸汽流速；⑷清洗前蒸汽品质；⑸清洗水的溢水挡板。分段蒸发的原理是将浓度大的炉水排走，而利用浓度小的炉水来产生蒸汽，影响其清除效果的主要因素有：⑴盐段蒸发量；⑵分段数目。

13.汽水分离的原理有哪些？如何设计汽水分离装置？

答：原理：⑴重力分离；⑵离心力分离；⑶惯性力分离；⑷水膜分离。在设计时需要综合考虑以下因素：⑴消除汽水混合物的动能，防止汽水混合物、蒸汽和水对水面的直接冲击；⑵防止分离过程中水滴被粉碎而形成细微的水滴；⑶延长蒸汽流程，增加蒸汽在锅炉内的停留时间；⑷合理设计分离设备的疏水，尽量防止分离出来的水滴被气流二次卷吸；⑸防止气泡被吸入下降管，危及水循环的可靠性；⑹单位蒸汽负荷高，流动阻力小；⑺制造安装简单，检查维修方便。

14.试述各种汽水分离装置的工作原理。

答：汽水分离装置分为汽水粗分离装置和汽水细分离装置。汽水粗分离装置主要有：⑴水下孔板，蒸汽在通过孔板时，在孔板下形成一层气垫，使得蒸汽比较均匀的流经孔板，均衡了