工业锅炉水处理(精)

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二、锅炉用水及其水中含有的杂质
3、天然水的分类
按天然水中硬度的大小,可以将天然水分为五类,如表2-3所示。 表2-3 天然水中硬度分类 极软水 软水 中等硬水 硬水 极硬水
<1.0mmol/l
1.0~3.0 mmol/l
3.0~6.0 mmol/l
6.0~9.0 mmol/l
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>9.0 mmol/l
按天然水中含盐量的高低,可以将天然水分成四类,如表2-4所示。 表2-4 天然水中按含盐量分类 低含盐量水 <200mg/l
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中等含盐量水 200~500 mg/l
较高含盐量水 500~1000mg/l
高含盐量水 >1000 mg/l
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工业锅炉水处理
二、锅炉用水及其水中含有的杂质
4、锅炉用水名称
由于水在火力发电厂水、汽循环系统中所经历的过程不同,其水质常有较大 的差别。因此,根据生产实际上的需要,我们常给予这些水以不同的名称,现简 述如下: (1)生水 生水是未经任何处理的天然水(如江、河、湖泊、地下水等等)。在火力发 电厂中生水是制取补给水的原料,或用来冷却转动机械的轴承,以及供消防用等。 (2)补给水 生水经过各种方法处理后,用来补充火力发电厂水、汽循环系统中损失的水。 补给水按其净化处理方法的不同,又可分为软化水、蒸馏水和除盐水等。 (3)凝结水 在汽轮机中做功后的蒸汽经冷凝器冷凝成的水,称为冷凝水。 (4)疏水 各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽冷凝水,称为疏水。它经疏水器汇集到疏 水箱或并入凝结水系统。
Leabharlann Baidu
(3)溶解物 溶解物质是指颗粒直径约在10~6mm的微粒,它们往往以离子、分子或气体 状态存在于水中,成为均匀的分散体系,称为真溶液。 天然水中溶有的主要离子见表2-2,从表中可以看出,天然水中主要溶有8种离子, 它们几乎占水中溶解固体总量的95%以上。
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二、锅炉用水及其水中含有的杂质
表2-2 天然水中溶有的主要离子 阳离子 名称 钠离子 钾离子 钙离子 镁离子 符号 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ 名称 重碳酸根 碳酸根 硫酸根 氯根 阴离子 符号 HCO3CO32SO42Cl浓度的数量级
从几mg/l至几万mg/l
另外,水中还有一定的生物生成物。生物生成物(NH4+、NO2-、NO3-)、 磷化合物(HPO42-、H2PO4-、PO43-)、铁和硅的化合物。微量元素主要有Br-、 I-、Cu2+、Co2+、Ni2+、F-、Fe2+、Ra2+等,它们的含量一般都小于10mg/L。 天然水中常见的溶解气体有氧、二氧化碳和氮,有时还含有硫化氢、二氧化硫 和氨等。天然水中O2的主要来源是大气中氧的溶解。天然水中CO2的主要来源 是水中有机物的分解和氧化。
5、水质指标
2 成分指标 — —表示水中杂质的离子 组成 Cl 、P O3 4 、SiO 3 水质指标 JD、YD等 或表征某种性能 技术指标 — —表示某些化合物之和
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二、锅炉用水及其水中含有的杂质
(1)悬浮物(mg/l) ——指水样中能够用某种过滤材料分离出来的固形物。 ① 将一定量水中的截留物在105~110℃下烘干称重而测得; ② 也可采用从浊度仪上直接读出读数来近似表示悬浮物的量。
含盐量 溶解固形物 1 HCO 3 2
(4)电导率(μs/cm、s/cm)DD ——表示水中导电能力大小的指标。是电阻率的倒数,可用电导仪测定。
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二、锅炉用水及其水中含有的杂质
(5)硬度(mmol/l)YD ——水中钙、镁离子的总含量。
永久硬度YD F — —非碳酸盐硬度 YD>JD YD暂时硬度YD T — —碳酸盐硬度 负硬度 — —有剩余的HCO 3 YD<JD
一、基础知识
(5)溶解度 在一定温度下,100克水中,所能溶解溶质的克数。P191表5-1 0.1MPa压力下,氧气在水中的溶解度。
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二、锅炉用水及其水中含有的杂质
1、水源
水库水(海水) 地表水:河、湖、江、 泉水 地下水:深、浅井水、
2、天然水中含有的杂质
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∴pH=7 中性 pH >7 碱性 pH<7 酸性
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一、基础知识
(4)溶度积KSP 在一定温度下,当难溶电解质在溶液中达成溶解平衡时,其电离后所生成 的离子浓度的乘积是个常数。 如:
MgOH2 Mg2 2OH
KSPMg OH 2 Mg2 OH



18℃时为1.2×10-11
2 CaCO3 Ca 2 CO3
2 KSPCaCO 3 Ca 2 CO3



25℃时为8.7×10-8
当溶液中这两种离子的浓度的乘积等于该物质的KSP时,就开始出 现沉淀。因此,物质的KSP越小,沉淀就越易产生。
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工业锅炉水处理
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一、基础知识
3、常用的化学名词 (1)溶液——是一种或一种以上物质分散到另一种物质里所形成 的均一稳定的混合物。 溶质
溶液 溶剂
(2)浓度——一定量的溶液里所含溶质的量叫做溶液的浓度。 a. 百分比浓度——100克溶液中所含溶质的克数 b. 重容百分比浓度——1升溶液中所含溶质的克数或毫克数 mg/l,g/l c. 物质的量的浓度(摩尔浓度) ——1升溶液中所含溶质的物质的量(摩尔数)mol/l,mmol/l 注意:水质标准中,物质的量的浓度的基本结构单元——含一个 单位电荷的粒子作为基本结构单元。
(6)碱度(mmol/l) JD ——表示水中能与强酸(H+)发生中和作用的物质的量。(OH-、HCO3、CO32-、SO32-、PO43-、SiO32-)
甲基橙碱度: pH 4.3 JD 酚酞碱度 P:pH 8.3
(7)酸度(mmol/l) SD ——是表示水中能与强碱(OH-)发生中和作用的物质的量。
CaHCO3 2 CaCO3 CO 2 H 2 O
MgHCO 3 2 MgCO 3 H 2O CO 2
MgOH 2 CO2
② 固态物质在锅内受热面上粘附
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三、水中存在的杂质对锅炉安全经济运行的影响
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给 水 硬度、悬浮物、含油量、含铁量 溶解氧、pH 含油量
锅 水 碱度、pH、PO43pH、相对碱度、SO32溶解固形物、碱度
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工业锅炉水处理
三、水中存在的杂质对锅炉安全经济运行的影响
水中杂质的存在除能污染树脂、堵塞管道等以外,主要表现在: 1、结垢 (1)水垢的形成过程 ① 固态物质从过饱和炉水中析出 溶解于炉水的某些盐类都有其一定的溶解度,超过溶解极限,就以沉淀 的形式在炉水中析出。 a. 水在锅炉中的不断蒸发、浓缩、炉水的含盐量不断地升高; b. 水温升高时,某些物质的溶解度降低;CaSO4、Mg(OH)2、Ca(OH)2 c. 发生化学反应生成难以沉淀物。
江苏省特检院常州分院
胡月新
2008年8月
一、基础知识
1、锅炉:是利用燃料的化学能或其它能源的热能, 把锅内工 质加热到一定参数的热能转换设备。 2、锅炉水处理的重要性 如果不能很好地控制锅炉水质,就会给锅炉安全经济运行 带来严重的影响,主要表现在: (1)结垢 (2)腐蚀 (3)影响蒸汽品质
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天然水中的杂质,有的呈液态或气态,它们大多以分子态、离子态或胶体颗 粒存在于水中。如按其颗粒大小不同可以分为悬浮物、胶体和溶解物质三大类, 如表2-1所示。
粒径/mm 分 特 类 征
10-7
溶解物 透 明
10-6
10-5
胶 体
10-4
10-3
10-2
悬浮物
10-1
1
10
光照下浑浊 混 凝


肉眼可见 澄清过滤 自然沉降
(2)含盐量(mg/l) ——表示水中溶解盐类的总和,可由水质全分析测得阴、阳离子总和求得。 (3)溶解固形物(mg/l)RG 水经过滤后,那些仍溶于水中的各种无机盐类、有机物等,在水浴上蒸 干,并在105~110℃下烘干至恒重所得到的蒸发残渣称为溶解固形物。 可利用电导仪直接读出溶液的电导率来近似估算溶液的溶解固形物。
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二、锅炉用水及其水中含有的杂质
(5)返回冷凝水 热电厂向用户供热后,回收的蒸汽冷凝水,称为返回凝结水(简称返回 水)。其中又有热网加热器凝结水和生产返回凝结水之分。 (6)给水 送往锅炉的水称为给水。凝汽式发电厂的给水,主要有汽轮机凝结水、补 给水和各种疏水组成。热电厂的给水组成中,还包括返回凝结水。 (7)锅炉水 在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水,称为锅炉水,简称炉水。 (8)冷却水 作为冷却介质的水称为冷却水,在火力发电厂中,它主要是指通过凝汽器 用以冷却汽轮机排汽的水。
(2)水垢的种类
碳酸盐水垢 硫酸盐水垢 硅酸盐水垢 氧化铁垢 油垢 混合水垢
省煤器、给水管理、凝汽器冷却通道中等易产生 热负荷高的受热面上,如锅炉炉管、蒸发器等处易生成 表面为咖啡色内层是黑色或灰色
(3)水垢的危害 ①降低热效率,浪费燃料; ②引起金属受热面过热,损坏锅炉受压元件,缩短使用寿命; ③破坏正常锅炉水循环,增加维修费用; ④为腐蚀创造条件。
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二、锅炉用水及其水中含有的杂质
(8)pH值——是表示水的酸碱性的指标。 (9)氯离子(Cl-)mg/l (10)溶解氧(O2)mg/l (11)相对碱度——表示锅水中游离NaOH含量与溶解固形物的比值。
6、水质标准
GB1576-2001《工业锅炉水质》第四次修订 表2-5 给水和锅水监测的指标及意义 指标意义 防垢指标 防腐指标 防汽水共腾指标
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处理方法
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离子交换膜 分离蒸馏
工业锅炉水处理
二、锅炉用水及其水中含有的杂质
(1)悬浮物 悬浮物是指颗粒直径约在10-4mm以上的微粒,包括泥沙、草本植物和动物有 机体的微小碎片、纤维及死亡后的腐败产物等。 (2)胶体 胶体是指颗粒直径约在10-6~10-4mm之间的微粒,主要是铁、铝、硅的化合 物及动植物有机体的分解产物、蛋白质、脂肪、腐殖质等。由于胶体颗粒比表面 积大,有明显的表面活性和吸附性,因而表面常常带有正、负电荷离子,天然水 体中的黏土颗粒,一般带负电荷,而一些金属离子的氢氧化物则带正电荷。结果 使同类胶体因带有同性电荷而相互排斥。在水中不能相互结合形成更大的颗粒, 而稳定在微小的胶体颗粒状态下,使这些颗粒不能依靠重力自行沉降。
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三、水中存在的杂质对锅炉安全经济运行的影响
2、引起受压元件的腐蚀
腐蚀——金属(材料)表面和周围介质发生化学或电化学作用而遭受到破坏的现 象叫腐蚀。 炉灰、烟气、空气、水 蒸汽 化学腐蚀 — 受压元件着火的一侧 腐蚀 水垢、O2、CO 2、高盐度炉水、高温蒸 汽等 电化学腐蚀— 受压元件着水的一侧 (一)电化学腐蚀 (1)基本原理——由于金属与作为导电体的电解质互相作用,引起电流自金 属的一部分流向另一部分而发生金属的破坏,称为电化学腐蚀。 锅炉用钢在冶炼、轧制过程夹有衬渣或其它杂物,这些杂物的电极电位高 于金属,就成为原电池中的阴极,而金属电极电位低而成为阳极,电子从阳极 向阴极移动。 极化——由于形成双电层而产生了钝态情况,称为极化。(极化可以阻止 金属的进一步腐蚀) 去极化——一些物质能破坏双电层促使腐蚀不断加强(不断从阴极获得电子) 称为去极化作用。
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一、基础知识
(3)pH值
pH lg H

H OH K



H 2 O H OH
2
K w H OH


H 2 O
KH O H OH

在22℃时,Kw=1.0000×10-14
H OH 110
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