工业锅炉水处理课件.ppt

1、江苏省特检院常州分院 胡月新2008年8月溶剂溶质溶液HlgpHOHHOH2OHOHHK2OHHOHK2OHHKw 7101OHH（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：OH2MgOHMg22OHMgK2OHSPMg22323COCaCaCO18时为1.210-11232SPCaCOCOCaK3 25时为8.710-8 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。（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

2、下，氧气在水中的溶解度。1、水源泉水地下水：深、浅井水、水库水（海水）地表水：河、湖、江、2、天然水中含有的杂质 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。（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10-610-4mm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

3、、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。（3）溶解物 溶解物质是指颗粒直径约在106mm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。表2-2 天然水中溶有的主要离子 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-、

4、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。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

5、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。（5）返回冷凝水 热电厂向用户供热后，回收的蒸汽

6、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。5、水质指标等、或表征某种性能表示某些化合物之和技术指标、组成表示水中杂质的离子成分指标水质指标YDJDSiOPOCl2334（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。将一定量水中的截

7、留物在105110下烘干称重而测得；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。（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105110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。-3HCO21 溶解固形物含盐量（4）电导率（s/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。JDYDHCOYDJDYDYDYD3TF有剩余的负硬度碳酸盐硬度暂时硬度非碳

8、酸盐硬度永久硬度（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-）3.8pHP3.4pHJD：酚酞碱度甲基橙碱度：（5）硬度（mmol/l）YD 水中钙、镁离子的总含量。（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。（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

9、标及意义 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 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。OHCOCaCOHCOCa22323 固态物质在锅内受热面上粘附（2）水垢的种类（3）水垢的危害 降低热效率，浪费燃料；引起金属受热面过热，损坏锅炉受压元件，缩短使用寿命；破坏正常锅炉水循环，增加维修费用；为腐蚀创造条件。2

10、、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。汽等、高盐度炉水、高温蒸、水垢、受压元件着水的一侧电化学腐蚀蒸汽炉灰、烟气、空气、水受压元件着火的一侧化学腐蚀腐蚀22COO（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

11、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。去极化剂能从阴极不断获得电子，产生去极化作用，加剧腐蚀的物质称为去极化剂，如：H+、O22HH2e2H2OH4e4OH2O2222OHFeOH2Fe保护膜牢固而致密地覆盖在钢材的表面，把钢材与周围介质隔离开来，起到抑制腐蚀的作用，称之为保护膜。（2）影响电化学腐蚀的因素 溶解盐 a.钢材的腐蚀速度随着锅水中含盐的浓度的增高而加快；b.Cl-、SO42-会破坏金属表面的保护膜（特别是Cl-很容易取代金属表面保护膜的氧离子）可溶固体343FeClOFe因此必须对炉水中Cl-进行监督 金属材料 a.镇静钢耐腐蚀性沸腾钢（含杂质多、偏析、疏

12、松）；b.钢材在加工制造中（打击、弯曲、冷却）造成应力变化；内应力大的部位（阳极）电位低于内应力小的部位（阴极）,造成腐蚀。如封头、管板的扳边圆弧处，胀管、焊管处出现腐蚀坑（椭圆形状、贝壳状、三角形状）。OH4FeFe2H8OFe22343OHNaFeONaFeONaOHOFe222432242Fee2FeOH4e4OH2O22222OHFe2OH2OFe23222OHFe4OH2OOHFe4降低了Fe2+浓度，使Fe溶解得更快OH4OFeOHFe2OHFe24332 pH值pH4时，Fe3O4全部溶解pH值（炉水）应控制在1012，对防腐最为有利溶解氧a.氧是一种去极化剂，有利于电化学腐蚀的

13、进行b.氧腐蚀机理：阳极：pH13时，Fe3O4全部溶解阴极：且：注意：a.不同比例的二价和三价铁的氢氧化物相混合，其颜色有绿色和灰 色。若全为三价铁，则为红棕色Fe(OH)3沉淀；b.氧腐蚀产物，一般分为三层，最内层为二价铁化合物，（FeOnH2O）呈黑色；最外层为三价铁的水合氧化物，（Fe2O3nH2O）呈红棕色；中间一层一般为Fe3O4nH2O，呈黑褐色给水需要除氧 游离CO2腐蚀 CO2来源：水中溶解及重碳酸盐分解和碳酸盐在高温高压下水解而来的。32223CaCOOHCOHCOCa2232CONaOH2OHCONa322HCOHOHCO2He2H2a:使H+增多，产生氢的去极化腐蚀阴极

14、：b.加剧氧腐蚀 Fe2+，金属不断溶解；CO2循环腐蚀至O2消耗光。腐蚀特征：表面没有腐蚀产物，呈或大或小的溃疡状凹坑，控制给水pH值7 温度和热负荷 a.t，电解质电阻，离子扩散速度，电化学腐蚀 b.热负荷高 金属表面蒸汽泡对保护膜产生机械作用而遭破坏，同时热应力的变化也加剧腐蚀。2322HCOFeCO2OHFe232223CO3OHFe4OH2OHCOFe4（二）垢下腐蚀也属电化学腐蚀（1）垢内的氧化物与金属壁之间的电化学腐蚀 原理：位置：一般发生在向火侧的水冷壁管内壁防止结垢，控制给水硬度（2）碱性腐蚀 垢下锅水浓缩，且难以和沉淀物外炉水混合，故锅水中NaOH含量高，沉积物下，pH可能

15、13，此时OH2FeONaNaFeO2NaOH4OFe222243 保护Fe3O4破坏使电化学腐蚀加剧 结果：金属表面出现（产生）凹凸不平的腐蚀坑，坑上有疏松的腐蚀物。从金属表面上去除沉积物，可以看到腐蚀坑上有白色沉积物，这些沉积物是碳酸盐 （32NaCOCONaOH）（3）酸性腐蚀 当锅水中有硬度时（MgCl2、CaCl2），此时沉积物下发生如下反应：HCl2OHMgOH2MgCl222HCl2OHCaOH2CaCl222结果pH，对钢材产生酸腐蚀阳极：阴极：e2FeFe22HH2e2H2若水垢致密、坚硬，则H2很难逸出，则与渗碳体发生反应：结果：造成碳钢脱碳；CH4在金属内部晶粒晶格间产生

16、压力，产生微小晶间裂纹，使金属变脆，产生爆管即氢腐蚀 控制给水YD、防止结垢与炉水中出现Mg2+、Ca2+423CHFe3H2CFe（4）蒸汽腐蚀当受压元件壁温400，过热蒸汽与金属壁产生直接的化学反应：2432H4OFeOH4Fe3423CHFe3H2CFe均匀性腐蚀，一般在550570时存在，若不及时排除H2，则产生氢腐蚀：（5）应力腐蚀 苛性脆化控制相对碱度 苛性脆化发生条件：在金属中存在很高的局部应力；受压元件采用铆接、胀接、焊接加工后，加工部位存在较多的残余应力，且存在细小缝隙。受压元件连接处不严密，或缺陷地方有缝隙；锅水中存在高浓度的游离NaOH。%20NaOH溶解固形物3、影响蒸

17、汽品质 给水中含油量的多少、锅水中的碱度、溶解固形物含量高都能引起汽水共腾现象，造成过热器、减温器、汽轮机结盐等，影响其正常运行。控制炉水碱度 目的：除去水中的部分杂质，确保锅炉安全经济运行。1、水的预处理（1）方法：通过混凝、沉淀和过滤处理，使水中悬浮物含量5mg/l，同时也可除去水中部分胶体物质。注意：原水悬浮物20mg/l 可不设置预处理装置 悬浮物在203000mg/l 视情况选择预处理方法 3000 mg/l 考虑预处理前设置预沉淀池或换水源（2）机械过滤装置注意：滤料一般有石英砂、锰砂（除铁）、活性碳（除余氯等）反洗强度使滤料层膨胀率达25%图1 机械过滤装置 2、水处理方法选择

18、锅内处理锅外锅内加药处理锅外水处理3、锅内加药处理（一）药剂的选择 阻垢能力 毒性（二）适用范围 P223（三）优缺点 设备简单、投资小、操作方便 排污率高，热损失大 防垢效果不够稳定（四）加药方式：通过加药泵和给水按比例配比进入锅炉（五）加药注意事项 P229（六）常用水处理药剂及用量4、锅外水处理部分钠离子交换法除盐离子交换法除硬度和碱度离子交换法除硬度离子交换法离子交换法OHHNaHNa（一）钠离子交换法：工作原理 软化原理：Na2CaRNaR2Ca22Na2MgRNaR2Mg22再生原理：2222MgRNa2CaRNa2Na2MgRCaR*软化结果：a.能够除去硬度；b.不能除去碱度；

19、c.水中盐类物质含量略有增加。处理方法通过离子交换器来完成流动床移动床连续床浮床逆流再生床顺流再生床固定床离子交换器%70_%30_ 逆流再生交换器的操作黄色管盐液管红色管硬水管绿或蓝软水出口管 压力表支柱窥视表人孔空气排出管排水装置共用与上部进水装置或下部再生液进入装置母管支管式中间排液装置水帽式多孔平板式水装置进下部出多孔管式分水板式漏斗式水装置出上部进接等与筒体有焊接、法兰连焊接结构，上、下封头立式圆柱形容器，钢材本体组成在支管四周钻孔，在支管上装滤网，滤网采用5060目的尼龙网。出水量的计算YDvEQ tml10lmmolmmmmol10lmmolmmmol3333333盐耗的计算10

20、00vbEGkg1000g1000mmolgmmol33vE1000Gb（g/mol）特点：a.再生剂利用率高；b.出水水质好；c.交换容量利用率高；d.废液排放比顺流少；e.进水浊度变化对它影响大；f.结构复杂。顺流再生交换器 区别：a.少一个中排装置；b.再生液的进入方向与运行方向相同。步骤：反洗 再生 正洗 运行 10m/h 23m/h 1015m/h 20m/h特点：a.结构简单，易操作；b.对进水悬浮物要求不高；c.再生效果低，出水水质差。全自动交换器注意事项：a.提高交换剂的再生度；(i)规定的用盐量 (ii)规定的盐液体积 (iii)吸盐管长度（软管）2.5m，不能漏气 b.自来

21、水压力较高，0.20.6MPa；c.根据水源水质，做好调整工作。（二）HNa离子交换 a.氢离子交换的原理：交换：3232222COH2HCO2H2H2MgRCaRHR2MgCa22COOH再生：RH2MgCaH2MgRCaR2222b.特点：(i)不仅降低硬度，同时也降低碱度；(ii)软化结果产生H+，使pH7，故不能直接进入锅炉。c.使用型式串联并联NaHNaHd.再生剂 稀HCl 3%4%流速5m/h图5 H-Na离子交换（三）除盐装置 阴床放在阳床后面的原因：阴床出水有OH-，与Mg2+、Ca2+结合成Mg(OH)2、Ca(OH)2覆盖在树脂表面，不利于交换；阳床出水有H+与HCO3-

22、结合，有利于阴床与其它阴离子交换。强碱性阴树脂对水中阴离子的选择性：SO42-NO3-Cl-OH-F-HCO3-HSiO3-5、给水除氧除氧钢屑除氧真空除氧：，：进水热力除氧32SONaMPa02.0P280t106104*比较燃煤炉与燃油炉氧腐蚀情况及原因；除氧剂。混床出水控制在：电导0.2s/cm SiO220g/l1、设计、制造时要考虑锅炉水质问题 考虑到锅炉的清扫与排污。2、设计锅炉房和安装锅炉时要考虑的水质处理 按锅炉额定蒸发量、每天运行时间通过计算来配备合适的水处理设施 如：4t/h锅炉一台每天运行12h 则需水412=48t+损耗 交换器出水量：剩余原YDYDvEQ（t）E树脂的

23、工作交换器容量，1000mol/m3 v交换器内树脂所占体积，m3 （=750mm，YD原=2mmol/l Q=350400t）按用量设计一定容量的软水池（内做防腐）水处理设备、药剂、树脂的监督 水规2000年版3、运行锅炉的水质监督 按GB1576-2001工业锅炉水质标准监督给水和炉水 注意：a.一些单位不重视，一些小炉子只测给水，不测炉水；b.一些小型热水锅炉（小型汽水两用炉、小型蒸汽锅炉）不具备水处理设施。锅炉房水处理管理制度 （操作规程、排污制度、交接班制度、药品消耗指标等）查看水处理运行记录 通过内部检查，观察锅炉结垢和腐蚀情况 根据水处理情况，提出整改意见离子交换器运行情况的监督

24、 a.树脂的有效性、层高、中毒否 b.布水装置的完好性 c.阀门是否渗漏（检查方法）d.进水浊度是否合格 e.剩余树脂的保管（防冻+防霉）f.新树脂的预处理排污控制问题化验试剂是否有效4、停用时的化学监督 认真做好防腐保养工作附：湿法保养：每吨炉水加 NaOH 310kg Na2CO3 20kg Na3PO412H2O 20kg 干法保养：干燥剂用量：无水CaCl2 2kg/m3 生石灰 3kg/m35、运行时化学监督 新炉煮炉 （1）新炉煮炉的目的 除去锅炉受热面及其循环系统内部所积存的污物、铁锈及锅筒胀接管头内部的油脂等，以确保锅炉内部清洁，保证其安全运行和获得良好品质的蒸汽，提高热效率。

25、（2）煮炉配方注：无Na3PO412H2O时，可用Na2CO3代替，用量为 Na3PO412H2O的1.5倍；单独用Na2CO3煮炉，则用量为6kg/m3（3）煮炉方法 将两种药品用热水溶解后,与锅炉给水同时缓慢送入锅炉.至水位表中低水位.加热升温至由空气阀或安全阀冒出蒸汽时,即开始升压,同时冲洗水位表和压力表存水弯管.工业锅炉煮炉时间，一般需要3天,第一天升压到锅炉设计压力的15%,保压8小时,然后将炉膛密闭过夜.第二天升压到设计压力的30%,试验高低水位报警器,保压8小时后仍密闭过夜.第三天升压到设计压力的50%,再保压8小时后将炉膛密闭,直至锅炉逐步冷却降压。小型锅炉的煮炉时间可以缩短到2天，第二天升压到设计压力的50%。当炉水温度冷却到低于70，打开排污与放气阀放尽水，再冲洗23次至锅炉内部干净。注意：整个煮炉时间不少于72h；加药时，应先将药溶解稀释后加入锅内；煮炉最好在烘炉的后期，即炉墙灰浆的含水率将到10，或者红砖墙的温度达到50，与烘炉同时进行，以缩短时间和节约燃料。酸性清洗中性清洗碱性除垢化学除垢机械除垢人工除垢