工业锅炉水处理

1。总碱度： 。总碱度：
用甲基橙作指示剂滴定，水中 用甲基橙作指示剂滴定，水中HCO3－能全部反 测得水中碱度成分的总和， 应，测得水中碱度成分的总和，称为总碱度 总碱度过高：碱性腐蚀＋应力腐蚀； 总碱度过高：碱性腐蚀＋应力腐蚀；影响蒸汽 品质
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锅炉锅水水质指标-2 锅炉锅水水质指标 锅水水质指标
反渗透 不溶于水的分 子团
粒径mm 10-7
不溶于水 砂子、黏土、动植物腐败物
2
成分
离子、分 子、气体
铁、硅、铝化 合物，腐殖质
天然水中的溶解物
阳离子 类 别 名称 符号 钙离子 Ca2+ Ⅰ 镁离子 Mg2+ 钠离子 Na2+ 钾离子 K2+ Ⅱ 铁离子 Fe3+ 锰离子 Mn2+ 铵离子 NH4+ 阴离子 名称 符号
影响：有悬浮物，影响锅内加药、 影响：有悬浮物，影响锅内加药、除垢或锅外 化学处理 指标：锅内加药，要求<20mg/L；锅外化学处理 指标：锅内加药，要求 ； 离子交换），要求<5mg/L ），要求 （离子交换），要求 处பைடு நூலகம்方法：过滤、干燥、称重， 处理方法：过滤、干燥、称重，mg/L
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锅炉给水水质指标-2 锅炉给水水质指标
游离NaOH含量：氢氧根碱度折算成NaOH的含 含量：氢氧根碱度折算成 游离 含量 的含 量 相对碱度过高， 相对碱度过高，引起金属苛性脆化 相对碱度<0.2 相对碱度
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碱度与金属苛性脆化
♦ 受腐蚀的碳钢产生裂纹，本身不变形，产生 受腐蚀的碳钢产生裂纹，本身不变形，
脆性断裂－－碱脆、 脆性断裂－－碱脆、苛性脆化 －－碱脆 ♦ 苛性脆化条件：锅水中有游离的 苛性脆化条件：锅水中有游离的NaOH＋锅 ＋ 水产生局部浓缩＋受拉应力， 水产生局部浓缩＋受拉应力，三者缺一不可
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锅炉给水水质指标-3 锅炉给水水质指标
按阴离子分为碳酸盐硬度、 按阴离子分为碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度 碳酸盐硬度：水中钙、 碳酸盐硬度：水中钙、镁重碳酸盐与碳酸盐 Ca(HCO3)2、CaCO3、Mg……的含量。加热沸腾从 的含量。 的含量 水中析出沉淀，又称暂时硬度 水中析出沉淀，又称暂时硬度 MgCa(HCO3)2=MgCaCO3↓+H2O+CO2 ↑ MgCO3+H2O=Mg(OH)2 ↓ +CO2 ↑ 非碳酸盐硬度：水中钙、镁硫酸盐、氯化物CaSO4、 非碳酸盐硬度：水中钙、镁硫酸盐、氯化物 CaCl2、Mg……的含量。加热沸腾时不会马上析出， 的含量。 的含量 加热沸腾时不会马上析出， 只有蒸发到水中浓度超过饱和浓度时才会析出沉淀－ 只有蒸发到水中浓度超过饱和浓度时才会析出沉淀－ 永久硬度 一般水中MgCaCO3含量很少，暂时硬度又称为重碳 含量很少，暂时硬度又称为 又称为重碳 一般水中 酸盐硬度
自来水 ♦ 给水：直接进入锅炉、被锅炉加热、蒸发的 给水：直接进入锅炉、被锅炉加热、 由回水＋ 水，由回水＋补给水组成 ♦ 回水：回收循环使用的水 回水： ♦ 补给水：补充符合水质要求的水 补给水： ♦ 锅水：锅炉本体的蒸发系统中流动的水 锅水：
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水质的影响-1 水质的影响
♦ 锅炉结垢： 锅炉结垢： 水垢易在热负荷很高的锅炉炉管中生成， 水垢易在热负荷很高的锅炉炉管中生成，水垢 导热性比金属差几百倍；局部金属壁温过高， 导热性比金属差几百倍；局部金属壁温过高， 导致管壁起疱或裂缝 增加流动阻力，影响水的正常循环， 增加流动阻力，影响水的正常循环，严重时堵 塞管路 管内水垢难以清除
指标间的关系-2 指标间的关系
♦ 碱度 碱度JD 碱度用中和滴定法测定，标准溶液是HCl和H2SO4 碱度用中和滴定法测定，标准溶液是 和 酸与各种碱度的反应 OH－+H+ →H2O － CO32－ +H+ → HCO3－ HCO3－ +H+ →H2O+CO2 用酚酞作指示剂－酚酞碱度，终点PH值是 值是8.3。 用酚酞作指示剂－酚酞碱度，终点 值是 。只 － 能进行前两式的反应，相当于中和水中CO32－的 能进行前两式的反应，相当于中和水中 1/2的含量。根据酸消耗量计算碱度 酚 的含量。 的含量 根据酸消耗量计算碱度JD － JD酚＝OH－+1/2 CO32－
2。硬度mmol/L 。硬度
防止锅炉给水系统生成钙、 防止锅炉给水系统生成钙、镁水垢 硬度： 硬度：单位容积水中某些易形成沉淀的金属离 子的含量。（二价或以上的离子， 。（二价或以上的离子 子的含量。（二价或以上的离子，Ca2+、Mg2+、 Fe3+、Mn2+）。 各种硬度名称： 各种硬度名称： 钙硬度（镁硬度）： ）：按阳离子分为钙盐 钙硬度（镁硬度）：按阳离子分为钙盐 Ca(HCO3)2, CaSO4, CaCl2（镁盐）。单位容 镁盐）。 ）。单位容 积中钙盐离子的总含量称为钙硬度（镁硬度） 积中钙盐离子的总含量称为钙硬度（镁硬度）
重碳酸根 HCO3－
含量 几个mg/L 几个 到几十 mg/L 十分之几 mg/L到几 到几 个mg/L
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氯根 硫酸根 氟离子 硝酸根 碳酸根
CL－ － SO42－ F－ NO3－ － CO32－
钙、镁离子
♦ 钙、镁离子：水溶解了某些矿物质而生成 镁离子： ♦ 石灰石 石灰石CaCO3 、白云石 白云石MgCO3 在水中生成
2。PH值：水中氢离子浓度的负对数 。 值
由于水的蒸发，使锅水 高于给水 高于给水PH值 由于水的蒸发，使锅水PH高于给水 值 PH=8~13金属表面形成致密的 3O4保护膜 金属表面形成致密的Fe 金属表面形成致密的 锅水PH＝ ～ ， 锅水 ＝10～12， PH较低，水对锅炉腐蚀增强 较低， 较低 Fe3O4＋8H+→2Fe3++Fe2++4H2O，破坏保护膜 ， PH过高，游离的 过高， 较多， 过高 游离的NaOH较多，易引起碱性腐蚀 较多 Fe3O4＋4NaOH →2NaFeO2+Na2FeO2+2H2O － 锅水中PO43－与Ca2+反应，只有PH较高才能生 锅水中 反应，只有 较高才能生 成易排除的水渣
锅炉给水水质指标-6 锅炉给水水质指标
♦ 水中有钠盐碱度时与非碳酸盐反应，不会存 水中有钠盐碱度时与非碳酸盐反应， 钠盐碱度时与非碳酸盐反应
在非碳酸盐硬度（永硬） 在非碳酸盐硬度（永硬） Na2CO3+CaSO4=CaCO3 ↓ +Na2SO4
说明 HT HFT 负硬度 水中：碳酸盐＋ 水中：碳酸盐＋非碳酸盐 H>A A H-A 0 H:碳酸盐＋非碳酸盐 碳酸盐＋ 碳酸盐 A:只有碳酸盐没有钠盐 只有碳酸盐没有钠盐
H=A H<A
A H
0 0
0
A-H 钠盐
只有碳酸盐
水中：碳酸盐＋钠盐 水中：碳酸盐＋ H:碳酸盐；A:碳酸盐＋钠盐 碳酸盐； 碳酸盐 碳酸盐＋ 碳酸盐
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碱度与硬度的关系
碱度A 碱度 H>A H＝A ＝ H<A
－ － CO32－、HCO3－ SO42－、Cl－ － CO32－、HCO3－ － OH － CO32－、HCO3－
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水质的影响-2 水质的影响
♦ 锅炉腐蚀 水中的O 水中的 2、CO2，对金属产生化学腐蚀； 对金属产生化学腐蚀； 化学腐蚀 水中的电解质（ 盐的水溶液） 水中的电解质（酸、碱、盐的水溶液）对 金属产生电化学腐蚀； 电化学腐蚀 金属产生电化学腐蚀；严重时产生局部穿 孔 ♦ 汽水共腾
蒸汽锅炉锅筒内的水滴被蒸汽大量带走的现象 锅筒内悬浮物、油脂、 锅筒内悬浮物、油脂、盐分的含量随着水蒸发 会增加，在汽水分界面产生泡沫，或汽水共腾， 会增加，在汽水分界面产生泡沫，或汽水共腾， 蒸汽大量带水，使蒸汽含盐量增加－－ －－用汽设备 蒸汽大量带水，使蒸汽含盐量增加－－用汽设备 内沉积、 内沉积、
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锅炉给水水质指标-4 锅炉给水水质指标
负硬度：水中重碳酸钠的总含量。 负硬度：水中重碳酸钠的总含量。 硬度的关系 总硬度H＝钙硬度＋ 总硬度 ＝钙硬度＋镁硬度 总硬度H 暂时硬度H 永久硬度H 总硬度 ＝暂时硬度 T＋永久硬度 FT 负硬度＝总碱度－ 负硬度＝总碱度－总硬度
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锅炉给水水质指标-5 锅炉给水水质指标
锅炉水处理
一、天然水 二、锅炉用水 三、水预处理 四、锅外离子交换水处理 五、锅内水处理 六、除氧
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一、天然水中的杂质
10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 溶解物 胶体 悬浮物 分类 光照下浑浊 肉眼可见 特征 透明 浑浊 观测方法 肉眼 电子显微镜 显微镜 运动特点 布朗运动 重力下沉 自然沉淀过滤 超滤 精密过滤 处理方 离子交换 电渗析 法 混凝土 澄清过滤 自然沉淀
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锅炉锅水水质指标-3 锅炉锅水水质指标 锅水水质指标
－－－10～ 3。磷酸根PO43－－－ ～30mg/L 。磷酸根
维持一定的磷酸根， 维持一定的磷酸根，防止钙垢 －不能过高：生成Mg PO43－不能过高：生成 3(PO4)2水垢
4。相对碱度：锅水游离NaOH含量与溶解固 。相对碱度：锅水游离 含量与溶解固 形物含量之比
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锅炉水质指标
♦ 两种指标 ＋ 代表水中杂质离子的组成： 代表水中杂质离子的组成：Cl+、Ca2＋、溶解氧 代表某些化合物之和或某种性能：硬度、碱度、 代表某些化合物之和或某种性能：硬度、碱度、 含盐量等
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锅炉给水水质指标-1 锅炉给水水质指标
目的：防止锅炉给水系统腐蚀、 目的：防止锅炉给水系统腐蚀、结垢 指标： 指标： 1。悬浮物： 。悬浮物：
♦ 石膏：CaSO4 2H2O=Ca 石膏：
●
2+
2－ ＋2H2O+SO4 －
4
溶解气体
♦ O2：主要来源于溶解大气中的氧气，一般 主要来源于溶解大气中的氧气，
0~14mg/L ♦ CO2：主要来源水中或泥土中有机物的分解 和氧化
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二、锅炉用水
♦ 原水（生水）：水源水，地表水、地下水、 原水（生水）：水源水，地表水、地下水、 ）：水源水
4。含油量<2mg/L 。含油量
原因：蒸汽凝结水、给水过程可能混入油 原因：蒸汽凝结水、 锅水中漂浮，促成泡沫，汽水共腾， 锅水中漂浮，促成泡沫，汽水共腾，蒸汽质量 下降
5。溶解氧：防止锅炉腐蚀（mg/L) 。溶解氧：防止锅炉腐蚀（
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锅炉锅水水质指标-1 锅炉锅水水质指标 锅水水质指标
♦ 目的：防止锅内结垢、腐蚀和蒸汽质量不良 目的：防止锅内结垢、
负硬
暂硬 硬度H
永硬
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锅炉给水水质指标-7 锅炉给水水质指标
3。PH值：水中氢离子浓度的负对数，表示酸 。 值 水中氢离子浓度的负对数， 碱性强弱的指标， 碱性强弱的指标，H+>OH－，酸性溶液
防止给水系统腐蚀： PH＝7中性； PH<7酸性； 防止给水系统腐蚀： ＝ 中性； 酸性； 中性 酸性 PH>7碱性。酸性水对锅炉有腐蚀，给水 PH≥7 碱性。 碱性 酸性水对锅炉有腐蚀，
Ca2+、 Mg2+离子
CaCO3+CO2+H2O→←Ca(HCO3)2=Ca2++2HCO3－ 石灰石CaCO3在水中溶解度很小，但水中含有游 在水中溶解度很小， 石灰石 离CO2时，CaCO3转化成溶解度比碳酸钙大得多 的重碳酸钙Ca(HCO3)2，其溶解度取决于平衡状 的重碳酸钙 态中的CO2含量。 含量。 态中的 Mg2+比Ca2+的含量小
♦ 碱度 ：能接受氢离子的物质的量，如氢氧 碱度A：能接受氢离子的物质的量，
－ 碳酸盐CO32－、重碳酸盐 重碳酸盐HCO3－ 根OH － 、碳酸盐 它们可用酸中和，所以称为碱度。 等，它们可用酸中和，所以称为碱度。mmol/L
－ 暂硬是钙、镁与 形成的盐， 暂硬是钙、镁与CO32－、HCO3－形成的盐，也是 水中的碱度 水中同时存在OH － 、HCO3－，两者反应形成碳 水中同时存在 － 酸根： 酸根： OH － ＋HCO3－→ CO32－＋H2O 一般说水中不能同时含有OH － 、HCO3－ 一般说水中不能同时含有 据上假设，水中碱度只能： 据上假设，水中碱度只能： － OH － ＋ CO32－ － 或CO32－＋ HCO3－ － 或OH － 、CO32－、HCO3－中的三者之一 14
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指标间的关系-1 指标间的关系
♦ 碱度 表示水中能接受氢离子的物质的量，主要是OH－、 表示水中能接受氢离子的物质的量，主要是 － CO32－、HCO3－ 当水中同时存在OH－、HCO3－时，则反应 当水中同时存在 － OH－＋HCO3－→ CO32－＋H2O 因此，水中碱度只能有五种形式： 因此，水中碱度只能有五种形式： 1）只有 ）只有OH－碱度 － 2）只有 ）只有CO32－碱度 3）只有 ）只有HCO3－碱度 － 4）同时有 ）同时有OH－＋ CO32－碱度 － 5）同时有只有 ）同时有只有CO32－＋ HCO3－碱度 22