【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）鍋爐水處理技術(shù)-航海學(xué)輪機(jī)工程

I 分類號 編號 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 鍋爐水處理技術(shù) 請學(xué)位： 學(xué)士學(xué)位 院 系： 院 專 業(yè)： 輪機(jī)工程 姓 名： 學(xué) 號： 導(dǎo)老師： 學(xué) 摘要 本文對鍋爐水處理技術(shù)和目前水處理技術(shù)過程當(dāng)中存在的問題 及改進(jìn)方法進(jìn)行了研究。包括：鍋爐水處理技術(shù)的基本原理；鍋爐水質(zhì)的保持方法；爐外水處理技術(shù)；爐內(nèi)水處理技術(shù)；鍋爐水處理過程當(dāng)中存在的問題及解決方法；船用鍋爐水處理的缺陷及改進(jìn)方法。其中，爐外水處理包含了 含懸浮和膠體顆粒的水預(yù)處理、含鐵鍋爐水的預(yù)處理、含氯水的預(yù)處理、高硬度或高堿度水的預(yù)處理、含鈣鎂離子水的預(yù)處理、爐外給水除氧等。爐外水處理主要是使?fàn)t內(nèi)結(jié)垢、腐蝕、蒸汽夾帶得到控制，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐安全運(yùn)行的最佳操作。經(jīng)實(shí)驗(yàn)及運(yùn)行證明，對于鍋爐水處理采用爐外水處理和爐內(nèi)水處理的相結(jié)合的方式對鍋爐高效、節(jié)能、安全長壽運(yùn) 行有較好的效果。 關(guān)鍵詞 ： 爐水處理；除垢；缺陷；改進(jìn)方法 In of of of of or of as so is of to a of a of a 錄 緒論 . 1 1 鍋爐水處理基本原理 . 3 概述 . 3 鍋爐水質(zhì)超標(biāo)的危害 . 3 積成水垢，降低效率 . 3 腐蝕金屬，損壞元件 . 5 蒸汽品質(zhì)下降 . 6 2 爐水水質(zhì)保持方法 . 7 鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) . 7 鍋爐排污 . 7 鍋爐排污量和排污率的計(jì)算方法 . 8 3 鍋爐爐外水處理 . 9 含懸浮和膠體顆粒的水預(yù)處理 . 9 含鐵鍋爐水的預(yù)處理 . 9 含氯水的預(yù)處理 . 9 高硬度或高堿度水的預(yù)處理 . 9 含鈣鎂離子水的預(yù)處理 . 10 爐外給水除氧 . 11 4 鍋爐爐內(nèi)水處理 . 12 無機(jī)阻垢劑 . 12 有機(jī)阻垢劑 . 12 乙二胺四乙酸二鈉鹽 . 12 氨基三亞甲基磷酸 . 13 有機(jī)藥劑和無機(jī)藥劑阻垢效果比較 . 14 聚合磷酸鹽 . 15 栲膠和腐殖酸鈉 . 15 腐殖酸鈉法 . 16 聚羧酸鹽 /有機(jī)磷復(fù)合劑 . 16 5 鍋爐水處理中存在的問題及對策 . 18 如何選擇水處理設(shè)備 . 18 離子交換器的鹽耗等與鍋爐出力相匹配 . 18 鍋外和鍋內(nèi)水處理方法相結(jié)合 . 18 如何調(diào)整鍋水 . 18 水質(zhì)的督促和指導(dǎo)存在不足 . 18 新裝鍋爐驗(yàn)收流于形式 . 19 V 生產(chǎn)廠家存在著惡性競爭的問題 . 19 6 鍋爐水處理的缺陷及改進(jìn)方法 . 20 聚丙烯酸水處理劑防垢作用 . 20 聚丙烯酸防垢機(jī)理 . 20 聚丙烯酸對水的 . 20 磷酸鹽與聚丙烯酸的對比試驗(yàn) . 20 結(jié)論 . 22 致謝 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) . 22 1 緒論 鍋爐水處理的傳統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略為安全和節(jié)能，在過去，安全問題一直被重視，而環(huán)境問題未引起足夠重視，即 :對于鍋爐水處理技術(shù)來說，過去由于受技術(shù)的限制，國內(nèi)外采取的做法是舍環(huán)境而取安全。人類進(jìn)入 21 世紀(jì)，隨著全球性的環(huán)境污染和水資源短缺，人類的環(huán)保意識大大加強(qiáng)，作為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，鍋爐水處理越來越受到重視，根據(jù)綠色化學(xué)新概念，對綠色的解釋 (綠色是指對環(huán)境友好、對人身安全 )，消滅污染源頭的綠色鍋爐水處理技術(shù)也成為 21世紀(jì)鍋爐水處理發(fā)展的中心戰(zhàn)略。國家科技部在“八五”和“九五”期間對鍋爐水處理給予重點(diǎn)支持，國家 質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局也把鍋爐水處理作為設(shè)備安全監(jiān)察工作要點(diǎn)中的重點(diǎn)。這將促使有關(guān)各方面和科技工作者共同努力完成安全節(jié)能和環(huán)保并重的綠色鍋爐水處理技術(shù)的戰(zhàn)略目標(biāo)。 鍋爐是耗能大戶，據(jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的鍋爐燃料用量一般占第一位，遠(yuǎn)高于其它工業(yè)，水處理不當(dāng)則會造成鍋爐結(jié)垢，結(jié)垢影響傳熱效率 (水垢的傳熱效率是碳鋼傳熱效率的 1%)，浪費(fèi)燃料，增加能耗 (10%)，甚至?xí)斐慑仩t爆管事故。同時(shí)還會縮短鍋爐壽命，造成經(jīng)濟(jì)損失。鍋爐也是耗水大戶，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的鍋爐耗水量一般占第三位。鍋爐更是污染大戶，連續(xù)排污， 定期排污，排污水量約占給水量的 10%，排污水屬堿性廢水，且水中含有大量磷酸鹽等會對環(huán)境造成污染。因此，研究開發(fā)對環(huán)境友好的鍋爐水處理藥劑將對環(huán)境保護(hù)起到重要作用。 目前中國煤炭年消耗量 12億噸 /年， 000萬噸 /年，燃煤鍋爐煤炭消耗量占中國煤炭總消耗量的 36%, 上，致使中國成為世界上大氣被 染最為嚴(yán)重的國家之一。歐美日等國的鍋爐燃油燃?xì)忸愓?5%且鍋爐容量越小，燃油燃?xì)獾谋壤酱蟆Ｖ袊仩t以燃煤為主，約占鍋爐總?cè)萘康?95%以上 ，燃油燃?xì)忮仩t不到 5%,且中國鍋爐用煤品質(zhì)低劣，灰分高 (22%,硫分高 (3%，而國外鍋爐用煤一般為低灰低硫優(yōu)質(zhì)煤，其大氣污染程度遠(yuǎn)小于中國。我國相當(dāng)一部分城市大氣 接近或達(dá)到西方國家 50 染作用下，我國生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。我國受酸雨危害的面積占國土總面積的 40%，且每年以 105雨對我國農(nóng)作物、森林等影響巨大，僅江蘇、浙江等 7省因酸雨造成農(nóng)田減產(chǎn)約 15000濟(jì)損失約 37億元 /年 ; 森林受害面積 12800材損失約 6億元 /年 ; 森林生態(tài)效益損失約 54億元。防治大氣 成為我國當(dāng)今及未來相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)的主要社會問題之一。由于中國目前對環(huán)境保護(hù)的重視，在中國小型燃油燃?xì)忮仩t逐步取代同規(guī)模燃煤鍋爐是必然趨勢。大中型燃油燃?xì)忮仩t也會隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展逐步得到推廣使用。如果給水水質(zhì)管理不善，往往造成水垢迅速附著，降低傳熱效率，或由于給水溶解氧高，造成鍋管氧腐蝕，嚴(yán)重時(shí)造成爆管事故。因此，鍋爐水處理必須得到重視，鍋爐水處理技術(shù)的研究和開發(fā)對于中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。 目前，中國工業(yè)鍋 爐水處理現(xiàn)狀是 :大多數(shù)工業(yè)鍋爐都配有軟化設(shè)備，按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，一部分鍋爐配有除氧設(shè)備，但由于軟化設(shè)備管理和運(yùn)行狀況差，除氧設(shè)備使用率低， 2 鍋爐補(bǔ)給水殘留硬度和溶解氧高，導(dǎo)致 90%以上的鍋爐存在結(jié)垢和腐蝕問題。中國工業(yè)鍋爐爐內(nèi)加藥以無機(jī)堿性阻垢劑為主，少部分管理較好的企業(yè)，使用緩蝕阻垢劑，但未作到科學(xué)加藥，大多數(shù)企業(yè)對爐內(nèi)加藥水處理認(rèn)識不夠，以致當(dāng)前爐內(nèi)水處理技術(shù)處于簡單、初始階段，且對于鍋爐排污水不做處理即排放。鍋爐水處理藥劑生產(chǎn)廠研發(fā)基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)落后，采用藥劑原料不夠環(huán)保，與國外鍋爐水處理劑研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)有 較大差距。國外鍋爐水處理技術(shù)比較發(fā)達(dá)，鍋爐給水軟化設(shè)備己達(dá)到全自動控制，軟化水水質(zhì)監(jiān)測也已達(dá)到自動監(jiān)測或采用快速分析手段，可以防止因給水硬度的泄露而造成的鍋爐結(jié)垢問題。鍋爐內(nèi)水處理藥劑采用復(fù)合配方，使藥劑具有優(yōu)良阻垢、分散、緩蝕、除氧、鰲和功能，且藥劑不含磷酸鹽屬綠色鍋爐水處理劑，對環(huán)境友好。在藥劑投加上，采用自動計(jì)量投加和在線監(jiān)測，科學(xué)加藥與監(jiān)測，避免了鍋爐因水質(zhì)管理不善而導(dǎo)致的腐蝕結(jié)垢問題， 從而保證了鍋爐節(jié)能、安全運(yùn)行，并且使鍋爐運(yùn)行時(shí)減少了環(huán)境污染。 本論文將針對鍋爐水處理技術(shù)進(jìn)行較詳細(xì)深入的研究， 包括鍋爐水處理技術(shù)基本原理、水質(zhì)保持方法、爐外水處理、爐內(nèi)水處理、鍋爐水處理技術(shù)現(xiàn)存在的問題及對策、船用鍋爐水處理的改進(jìn)方法。爐外水處理主要指水質(zhì)軟化處理和除氧處理。過去設(shè)備運(yùn)行耗費(fèi)大量人力，軟水水質(zhì)分析工作按常規(guī)分析較復(fù)雜。近年隨著自動化控制技術(shù)的發(fā)展，自動軟水機(jī)的使用逐漸普及，自動軟水機(jī)操作簡單，節(jié)省大量人力，軟水機(jī)出水水質(zhì)穩(wěn)定，且軟水水質(zhì)完全達(dá)到鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。爐內(nèi)水處理是指在進(jìn)行爐外熱力除氧的同時(shí)，在鍋爐給水時(shí)向鍋爐內(nèi)計(jì)量投加具有緩蝕、阻垢、除氧功能的復(fù)合鍋爐水處理藥劑，在鍋爐運(yùn)行過程中，鍋爐內(nèi)電導(dǎo)率 傳感器監(jiān)測爐水電導(dǎo)率，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐加藥自動化。 就今后如何做好鍋爐爐內(nèi)水處理和爐外水處理，為鍋爐安全節(jié)能環(huán)保運(yùn)行提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。 3 1 鍋爐水處理基本原理 概述 鍋爐是能夠產(chǎn)生蒸汽的換熱設(shè)備，它通過燃料在爐膛內(nèi)燃燒釋放熱能，再通過傳熱過程傳遞給水，使水變成蒸汽，蒸汽直接供給工業(yè)生產(chǎn)所需熱能或通過蒸汽動力機(jī)械轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或經(jīng)汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能，所以，鍋爐的主要任務(wù)是安全可靠經(jīng)濟(jì)有效的把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為蒸汽的熱能。 鍋爐的基本組成分為鍋爐本體和輔機(jī)。鍋爐本體的作用是保證燃料充分的燃燒， 同時(shí)產(chǎn)生合格的蒸汽。鍋爐輔機(jī)的作用是保證連續(xù)可靠的供給鍋爐合格的燃料、空氣和水，并將燃燒后的煙氣排出。鍋爐的工作過程包括 :燃料的燃燒過程，煙氣向水、汽的傳熱過程和水的汽化過程。水蒸汽的形成過程是 :經(jīng)過水處理的鍋爐給水，經(jīng)水泵加壓、除氧，進(jìn)入給水加熱器 (省煤器 )，吸收煙氣的熱量后被加熱，然后進(jìn)入鍋爐本體，鍋爐上部為飽和蒸汽，下部為飽和水，由于汽水密度不同，密度小的飽和蒸汽從汽水混合物中分離出來到達(dá)鍋爐上部空間，經(jīng)汽水分離器進(jìn)行分離，密度大的水留在鍋爐下部空間。 要保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，及產(chǎn)出合格的蒸汽前 提是，使用合格的鍋爐給水及適當(dāng)?shù)臓t內(nèi)水處理。鍋爐采用爐外處理和爐內(nèi)處理相結(jié)合的水處理方式對鍋爐高效、節(jié)能、長壽命安全運(yùn)行有較好效果。 鍋爐水質(zhì)超標(biāo)的危害 鍋爐設(shè)備能否安全運(yùn)行，水質(zhì)處理是非常重要的。鍋爐給水如果不處理或處理不當(dāng)，必然會在受熱面上結(jié)垢，致使鍋爐傳熱性能變差，鍋爐熱效率降低，還會產(chǎn)生腐蝕，鼓包，爆管，甚至引起爆炸等事故。所以水質(zhì)處理是保證鍋爐高效、節(jié)能、長壽安全運(yùn)行的重要前提條件。 積成水垢，降低效率 鍋爐鍋筒內(nèi)的水受熱后沸騰、蒸發(fā)、濃縮，為水中雜質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)提供了有利 條件。當(dāng)這些雜質(zhì)在鍋爐水達(dá)到飽和狀態(tài)，便有固體物質(zhì)析出。這些固體物質(zhì)如果懸浮在鍋爐水中，就稱為水渣；如果沉積在受熱面上則稱水垢。鍋爐是一種熱交換設(shè)備，水垢的生成極大影響鍋爐導(dǎo)熱能力。燃料燃燒所放出的熱量不能迅速地傳遞到爐水中，大量的熱被煙氣帶走，致使?fàn)t膛和煙氣的溫度逐步升高。排煙溫度升高就造成排煙熱損失增加，鍋爐的熱效率降低。為保持鍋爐的額定參數(shù)又必須更多地投加燃料，提高爐膛和煙氣溫度，因此造成能源的浪費(fèi)。如結(jié) 1的水垢，則浪費(fèi)燃料 3。爐膛的溫度升高，造成鍋爐受熱面兩側(cè)的溫差增大，爐管的溫度升高。如 1壁的溫度為 280，當(dāng)結(jié) 1壁的溫度可高達(dá) 680 。此時(shí)，鋼板強(qiáng)度從 4鍋爐壓力作用下爐管發(fā)生鼓包，甚至爆管；而金屬溫度升高會使金屬伸長， 100則伸長 于沒有伸縮余量的受熱面，就會引起爐管的龜裂。此外，爐結(jié)垢后，增加了管內(nèi)水循環(huán)的阻力，破壞了正常的爐水循環(huán)，也容易造成爐管過熱。 對于中高壓鍋爐，由于采用完善的水處理措施和可靠的水質(zhì)管理制度，一般不會發(fā)生嚴(yán)重結(jié)垢。低壓鍋爐由于鍋爐水處理措施簡陋，水質(zhì)管理制度比較簡 單，往往發(fā)生結(jié)垢現(xiàn) 4 象，輕者浪費(fèi)燃料，出力降低，使鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能下降，重者鍋爐設(shè)備損壞，甚至發(fā)生人身安全事故。 結(jié)垢 : 水在鍋爐內(nèi)受熱蒸發(fā)，不但為水中的雜質(zhì)提供了化學(xué)反應(yīng)條件，還會使鍋水不斷濃縮，當(dāng)雜質(zhì)在爐水中達(dá)到飽和時(shí)，便有固體物質(zhì)析出。所析出的固體物質(zhì)，如果是浮在爐水中，就為水渣 ;如果沉積在受熱面上，則稱為水垢。 水垢的形成 : 水垢是由鹽類受熱分解、溶解度下降、相互反應(yīng)、水渣轉(zhuǎn)化而形成的。 （ 1）鹽類受熱分解 :含有硬度的水質(zhì)進(jìn)入鍋爐后，在鍋爐表面上被加熱，在加熱的過程中，一些鈣、鎂鹽類因受熱分解，從溶于 水的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為難溶于水的物質(zhì)附著于鍋爐金屬表面上結(jié)為水垢。其化學(xué)反應(yīng)式為： + H)2 + （ 2）鹽類溶解度下降 :隨著爐水溫度的升高，爐水內(nèi)有些鹽類溶解度下降，如 ，這些鹽類從水中析出，在受熱面上沉積形成水垢。有些溶解鹽含量不斷增加，當(dāng)達(dá)到飽和時(shí)，鹽類在蒸發(fā)面上析出固相結(jié)生水垢。 （ 3）鹽類反應(yīng) :給水中原溶解度較大的鹽類和其它鹽、堿反應(yīng)后，生成難溶于水的化合物結(jié)生水垢。 +a(+ 2O （ 4）水渣轉(zhuǎn)化 :爐水不斷蒸發(fā)，爐內(nèi)水渣過多，如排污不及時(shí)，很容易由泥渣轉(zhuǎn)化為水垢。如 H)2和 。 水垢的分類 : 水垢絕大部分是由難溶鹽類形成的，還包括一部分腐蝕產(chǎn)物。水垢可按組成的陽離子分類，也可按陰離子分類。 按陽離子分類 : 鈣鎂垢 :0% 主要由給水中的 成的。 鐵垢 :0% 主要由鍋爐給水帶入的腐蝕產(chǎn)物及鍋爐本身的腐蝕產(chǎn)物形成的。 按陰離子分類 : 碳酸鹽垢 :0% 主要由 碳酸成分及 H)2形成。 硫酸鹽垢 :0% 主要是硫酸鈣成分。 硅酸敖垢 :0% 主要是硅酸鈣成分。 混合水垢 :一種是由鈣、鎂的碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽及氧化鐵組成的混合物，一種是各種水垢分為多層組成的一個(gè)整體。 水垢的組成及性質(zhì) : 水垢的組成和結(jié)晶形狀與水質(zhì)成份，受熱面的溫度以及鍋爐水的循環(huán)狀態(tài)和 等因素有很大的關(guān)系，水垢的組成非常的復(fù)雜，常見的水垢組成及性質(zhì)見表 1 5 垢類 組成 分子式 性質(zhì) 碳酸鹽 水垢 霞石 方解石 水鎂石 g( 白色 ,方解石堅(jiān)硬，霞石次之，鎂石松軟。 硫酸鹽水垢 硬石膏 色或黃色堅(jiān)硬，致密。 硅酸鹽水垢 單硅鈣石 硬硅鈣石 硅灰石 纖維蛇紋石 鈉輝石 223544( 化鐵垢 磁鐵垢 赤鐵鉤 黑色，松軟 磚紅色，較致密。 表 1見的水垢組成及性質(zhì) 水垢的危害 ： (1)浪費(fèi)燃料 。 (2)損害受熱面 。 (3)降低鍋爐效率 。 (4)結(jié)垢會降低鍋爐使用壽命。 (5)增加了 鍋爐水垢的清洗費(fèi)用。 腐蝕金屬，損壞元件 鍋爐的省煤器、水冷壁，對流管束及鍋筒等元件，在其金屬與水接觸時(shí)，水中雜質(zhì)會使金屬表面因受電化學(xué)作用而遭到破壞。這種金屬腐蝕，嚴(yán)重的會使金屬內(nèi)部晶格發(fā)生改變，金屬強(qiáng)度明顯降低。因此水中雜質(zhì)腐蝕金屬將嚴(yán)重影響鍋爐安全運(yùn)行，縮短鍋爐使用年限。另外金屬腐蝕產(chǎn)物易與其它雜質(zhì)結(jié)成水垢，且當(dāng)水垢中有鐵的腐蝕產(chǎn)物時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)明顯降低，產(chǎn)生的水垢貼在金屬表面，又會產(chǎn)生垢下腐蝕。這種惡性 循環(huán)會導(dǎo)致鍋爐元件的損壞。 無機(jī)酸的腐蝕：主要發(fā)生在鍋爐內(nèi)金屬表面上。當(dāng)鍋爐補(bǔ)給水里混有海水，被補(bǔ)入鍋爐內(nèi)后，又沒有進(jìn)行爐水處理，在爐水中就會生成少量的無機(jī)酸，鍋爐金屬鋼板將很快遭受嚴(yán)重腐蝕。 碳酸的腐蝕：主要發(fā)生在蒸汽、凝水管路和蒸汽加熱管末端的濕蒸汽管路上。在這些管中加一些胺，讓它隨蒸汽凝水在管內(nèi)循環(huán)，可以起到中和碳酸、控制碳酸對管路腐蝕的作用。 氧氣對金屬的腐蝕：在鍋爐內(nèi)發(fā)生得最嚴(yán)重。首要的控制 (預(yù)防 )措施是通過高質(zhì)量的爐水處理盡可能地最大限度地除去鍋爐補(bǔ)給水和爐水中溶解的空氣，特別是氧氣，因?yàn)殄仩t發(fā) 生腐蝕最常見的原因之一是溶解在補(bǔ)給水里的氧氣。當(dāng)氧氣進(jìn)入鍋爐內(nèi)以后，會促使 6 電化學(xué)腐蝕的進(jìn)一步加快，這一點(diǎn)，過去一直沒有得到重視，即使在處理它時(shí)也只是根據(jù)經(jīng)驗(yàn) ;靠經(jīng)驗(yàn)處理，僅僅只有少數(shù)鍋爐裝置才能滿足要求。 晶間腐蝕：晶間腐蝕常發(fā)生在鍋爐內(nèi)金屬鉚接、接縫、脹口處以及應(yīng)力集中的地方。其特點(diǎn)為 :腐蝕裂隙是沿著金屬結(jié)晶的邊界分布，減弱了結(jié)晶間的聯(lián)系，因而降低了金屬強(qiáng)度。開始時(shí)在結(jié)晶邊界出現(xiàn)極細(xì)裂紋，以后逐漸擴(kuò)大直至穿透金屬，所以也稱裂紋腐蝕。 蒸汽品質(zhì)下降 蒸汽鍋爐鍋筒內(nèi)的水滴蒸汽大量帶走的現(xiàn)象稱為汽 水共騰。引起汽水共騰的原因：一方面由于鍋爐運(yùn)行操作不當(dāng)或鍋爐結(jié)構(gòu)問題，如，蒸汽閥門開啟過快、鍋爐水位過高、用汽量突然增加、鍋爐壓力驟然降低、鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行、蒸發(fā)率過大等問題；另一方面是由于鍋水中雜質(zhì)造成的。當(dāng)鍋爐水中含有較多的氧化鈉、磷酸鈉、油脂和硅化物時(shí)，或者爐水中的有機(jī)物與堿作用發(fā)生皂化時(shí)，在鍋水沸騰蒸發(fā)過程中，液面就會產(chǎn)生泡沫。泡沫薄膜蒸發(fā)過程中，液面就會產(chǎn)生泡沫，泡沫薄膜破裂后分裂出很多水滴，這些含鹽量很高的水滴不斷被蒸汽帶走，從而發(fā)生汽水共騰現(xiàn)象。汽水共騰時(shí)，蒸汽受到更加嚴(yán)重的污染，同時(shí)過熱蒸汽也 因攜帶飽和蒸汽中的水滴和鹽分溶解在蒸汽而被污染。蒸汽污染會造成過熱蒸汽流動管道積鹽，嚴(yán)重時(shí)會發(fā)生管道堵塞，以至爆管，對電站鍋爐，還會造成汽輪機(jī)葉片積鹽，影響出力和效率，嚴(yán)重時(shí)會使推力軸承負(fù)荷增大，隔板彎曲，造成事故停機(jī)。因此爐水含鹽量是爐外水處理的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 7 2 爐水水質(zhì)保持方法 鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 不同國家因?yàn)樗|(zhì)的要求標(biāo)準(zhǔn)不同，其鍋爐用水的處理方式不同，現(xiàn)就以我國工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為例，見表 2 項(xiàng)目 業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 給水 鍋水 額定蒸汽壓力 H 7以上 10 12 總硬度 總堿度 6 16 溶解固形物 3000 電導(dǎo)率 us/ 氯根 溶解氧 10 30 含油量 2以下 含鐵量 相對堿度 下 10 30 表 2工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 鍋爐排污 為了保持鍋爐水質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍 內(nèi)需要從鍋爐中不斷排除含鹽量的爐水和沉積的泥垢，再補(bǔ)入含鹽量低的給水，這稱為鍋爐的排污。鍋爐排污是水處理工作的重要組成部分，是保證鍋爐水質(zhì)濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的重要手段。實(shí)行有計(jì)劃和科學(xué)排污，保持爐水水質(zhì)良好，減緩和防止水垢結(jié)生，保證蒸汽質(zhì)量和防止鍋爐金屬腐蝕的重要措施。 排污的目的是排除鍋爐水中過剩的鹽量和堿量，使?fàn)t水的各項(xiàng)指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)，排除鍋爐內(nèi)結(jié)生的泥垢，排除鍋爐水表面的油脂和泡沫。鍋爐排污作業(yè)可分為全排污、間歇排污和連續(xù)排污，前兩者為手動操作，后者為自動操作。全排污為防止?fàn)t水的濃縮以及把泥垢排出爐外，將 爐水全部排出爐外的操作。全排污的間隔由 的上升程度而定，但最遲 8 也要運(yùn)行 2天后，確認(rèn) 果運(yùn)行時(shí)間長、負(fù)荷重，運(yùn)行一天就達(dá)到 ，要每天都進(jìn)行全排污。在寒冷地區(qū)為防止冬季結(jié)冰，損壞設(shè)備也要進(jìn)行全排污。間歇排污定期將爐水排出爐外，將泥垢或其它沉淀物排出爐外的操作，能迅速調(diào)節(jié)爐水濃度，以補(bǔ)充連續(xù)排污的不足。全排污、間歇排污無法滿足排污量時(shí)，就要靠連續(xù)排污裝置自動排污，以控制爐水水質(zhì)指標(biāo)。連續(xù)排污與全排污不同，是防止?fàn)t水過度濃縮作為主要目的，一般與給水泵連動，排污量由針 閥或調(diào)節(jié)節(jié)流板來實(shí)現(xiàn)。連續(xù)排污是從汽水分離器的回水配管的下部集箱及循環(huán)水止回閥間的套管中排出。 鍋爐排污量和排污率的計(jì)算方法 排污率 (%)=鍋爐給水中各項(xiàng)目分析值 /爐水中各項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)值 100%(上述各項(xiàng)目主要是氯離子、二氧化硅、電導(dǎo)率 )，排污量 (L/h)=給水量 (L/h)排污率 (%) 例 :給水氯離子含量 =73 爐水氯離子含量 =400 292L/h 排污率 (%)=73/400 100%=排污量 (L/h)=292 53L/h 9 3 鍋爐爐外水處理 鍋爐水處理的任務(wù)就是采取有效措施 ，保證鍋爐的汽、水品質(zhì)，防止鍋爐結(jié)垢、腐蝕及汽水共騰等現(xiàn)象的發(fā)生，從而保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)有效運(yùn)行。鍋爐水處理包括爐外處理、爐內(nèi)加藥處理。 含懸浮和膠體顆粒的水預(yù)處理 要除去水中的懸浮物和膠體物質(zhì)通常采用混凝、沉淀、過濾工藝進(jìn)行水的預(yù)處理。水中膠體狀態(tài)微粒，其粒徑一般為 10受到分子運(yùn)動的沖擊，作無規(guī)則的高速運(yùn)動，使這些微小顆粒能均勻地?cái)U(kuò)散在水中，長期不下沉?；炷峭ㄟ^向水中投加混凝劑使水中膠體微粒結(jié)成大顆粒的過程 。常用的混凝劑有鋁鹽和鐵鹽兩大類。如混凝速度低還得加適量的助凝劑，混凝后經(jīng)沉淀池沉淀，再經(jīng)機(jī)械過濾器過濾，這樣清理懸浮物和膠體工作就完成了。 含鐵鍋爐水的預(yù)處理 用空氣中的氧氣對地下水中 行氧化處理是最經(jīng)濟(jì)的方法。此法是將水充分與空氣接觸，空氣中的氧氣便迅速溶于水中，這個(gè)過程稱為水曝氣。裝置為蓮蓬頭曝氣，這種裝置是使水通過蓮蓬頭上的許多小孔向下噴灑，把水分散成細(xì)小的水流，在其下落過程中實(shí)現(xiàn)曝氣。蓮蓬頭的直徑為 150蓬頭上的孔眼直徑 3蓬頭距水面高度視水中含鐵量而定 ，原水含鐵量越大，其高度越高。在 H)3 形成中可與水中的懸浮雜質(zhì)發(fā)生吸附架橋使其脫穩(wěn)，即同時(shí)起到混凝作用。曝氣后的水經(jīng)過濾處理即可將鐵和懸浮物除去。 含氯水的預(yù)處理 水廠為了消除水中的細(xì)菌等微生物，防止疾病傳播而進(jìn)行加氯消毒，故自來水與天然水不同之點(diǎn)就是含有游離性氯 (常以次氯酸 式存在 )。向自來水中投加的氯量一般由需氯量和余氯量兩部分組成。需氯量指用于殺死細(xì)菌和氧化有機(jī)物等消耗的部分，余氯量是為了抵制水中殘存細(xì)菌的再度繁殖避免水質(zhì)二次污染，一般要求自來水管網(wǎng)中尚需維持少量剩余氯。通常規(guī)定管網(wǎng)末端余氯量不能低于 L，出廠水余氯控制在 L，如鍋爐的給水中余氯量較大，而進(jìn)入離子交換器，則會破壞離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)，使其強(qiáng)度變差，顆粒容易破碎。通 常采用的除氯方法有化學(xué)還原法和活性炭脫氯法。這里只介紹化學(xué)還原法。化學(xué)還原法是向有余氯的水中投加一定量的還原劑，使之發(fā)生脫氯反應(yīng)。通常還原劑有二氧化硫和亞硫酸鈉。 高硬度或高堿度水的預(yù)處理 對于高硬度或高堿度的水在送入鍋爐或進(jìn)行離子交換軟化前，宜采用化學(xué)方法進(jìn)行預(yù)處理。通常有 4 種方法，第 1 種方法是石灰處理的化學(xué)反應(yīng)法，是將生石灰 (石灰石經(jīng)過燃燒制取。通過加水消化后制成 H)2，其反應(yīng)式為： a(，將 H)2配制成一定濃度石灰乳溶液投加在水中，進(jìn)行如下 化學(xué)反應(yīng)： H)2+210 H)2+ +2a(+ +a(+H)2 +加入生石灰的量應(yīng)根據(jù)化學(xué)分析及計(jì)算得到。這種方法處理后可除硬度，但堿度不變；第 2 種方法是石灰 原水硬度高而堿度較低時(shí)，除了采用石灰處理去除碳酸鹽硬度外，通常還可用蘇打 (除非碳酸鹽硬度。這種處理方法是向水中同時(shí)投加石灰和蘇 打，石灰與水中 碳酸硬度的化學(xué)反應(yīng)如前所述，蘇打與非碳酸鹽硬度發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)： +2a( H)2+ 該方法適用于硬度大于堿度的原水，軟化水的剩余硬度可降低到 L；第3種方法是石灰 灰 理法適用于原水中硬度大于堿度的情況，當(dāng)原水中堿度大于硬度時(shí)單純石灰 軟化，只能降低與碳酸鹽硬度相應(yīng)的那一部分堿度，而其余的鈉鹽堿度是不能除去的。如果同時(shí)投加石膏（ 也可用 在軟化的同時(shí)，不降低水的鈉鹽堿度。其反應(yīng)式為： 4a(=2+2種是 化學(xué)反應(yīng)為： +2+g(+4H)2 +2H)2 +2H)2 +22O +2+法比石灰 費(fèi)用高。 含鈣鎂離子水的預(yù)處理 鍋爐水處理的主要內(nèi)容是水的軟化，除去水中的鈣鎂硬度鹽，防止鍋爐結(jié)垢。軟化水的方法很多，目前常用的是陽離子軟化法?；驹硎窃鹘?jīng)陽離子交換劑時(shí)，水中的 陽離子被交換劑吸附，而交換劑中的可交換離子 ( H+或 則溶 入水中，從而除去了水中鈣鎂離子，使水得到了軟化。這里只介紹鈉離子交換軟化法。鈉離子交換劑用 離子交換軟化反應(yīng)為： +g(+11 由上述反應(yīng)可見，鈉離子交換軟化即可除去暫時(shí)硬度，又可除去永久硬度，處理后的水殘余硬度可降到 ，甚至更低。但不能降堿，因?yàn)闃?gòu)成天然水堿度主要部分的 和 等當(dāng)量地變?yōu)?者仍構(gòu)成堿度。另外，處理后水的含鹽量增加，因?yàn)殁}鎂鹽等當(dāng)量地轉(zhuǎn)變成鈉鹽，而鈉的當(dāng)量值 (23)比鈣和鎂的當(dāng)量值( ，所以用毫克每升表示水的含鹽量將有所提高。隨著交換軟化過程的進(jìn)行，交換劑中的 逐漸被 代替，軟水的殘余硬度將逐漸增大。當(dāng)殘余硬度達(dá)到某一值后，水質(zhì)已不符合鍋爐給水標(biāo)準(zhǔn)要求，則認(rèn)為交換劑失效，應(yīng)立即停止軟化，對交換劑進(jìn) 行再生，以恢復(fù)其軟化能力。常用的再生劑是 于 帶的電荷多處于選擇性置換順序的前邊，所以必須使用濃度較高的食鹽溶液，其再生反應(yīng)為： 生生成物 隨再生廢液一起排掉。再生后，交換劑重新吸附變成 恢復(fù)離子交換的能力，可繼續(xù)用來對水進(jìn)行軟化。軟化水設(shè)備有固定床、雙層床、混床逆流再生和浮動床。 爐外給水除氧 鍋爐給水中的溶解氧是鍋爐腐蝕的主 要原因，為防止鍋爐運(yùn)行期間和停用期間的氧腐蝕，應(yīng)對鍋爐進(jìn)行除氧。目前，一般鍋爐采用熱力除氧方式。即以蒸汽通入軟水箱，把軟水加熱，水溫升高至 800，使溶于水中的氣體解析出來，以達(dá)到除氧的目的。熱力除氧原理基于溶解定律 (亨利定律 )，即氣體在水中的溶解度與該氣體在汽水界面上的分壓成正比。在大氣壓力下，空氣、氧氣、水蒸氣的分壓以及氧氣溶解度有以下關(guān)系 :隨著水溫增高，水蒸氣的分壓增大，而空氣和氧氣的分壓逐漸降低，水溫 80時(shí)溶解氧約為 3，水溫 100時(shí)水中的溶解氧降至零。 熱力除氧不僅能除氧，還能除去其它的 腐蝕性氣體，降低部分堿度（ 除氧水中含鹽量不斷增加，效果穩(wěn)定可靠，操作容易。 12 4 鍋爐爐內(nèi)水處理 爐內(nèi)處理是使?fàn)t內(nèi)結(jié)垢、腐蝕、蒸汽夾帶得到控制而實(shí)現(xiàn)鍋爐安全運(yùn)行的最佳操作。只有良好的爐外處理而沒有爐內(nèi)處理，對鍋爐安全而言只能是事倍功半。我國絕大數(shù)中心鍋爐之所以不做爐內(nèi)處理，這與國標(biāo)中提出 2 噸 /小時(shí)以下鍋爐可以不做爐外處理是分不開的，使鍋爐運(yùn)行人員放松了爐內(nèi)處理，導(dǎo)致大量鍋爐無故消耗能源，至少縮短一半壽命。爐內(nèi)處理一般以加藥劑實(shí)現(xiàn)，使用的藥劑有五部分，即阻垢劑、 淤渣分散劑、除氧劑、消泡劑，蒸汽系統(tǒng)保護(hù)劑。五種藥劑中個(gè)別藥劑如阻垢劑、分散劑，在鍋爐操作中得到了一定程度的推廣，但大都使用極不規(guī)范，如不少現(xiàn)場是每天加一次磷酸三鈉或磷酸二鈉與聚磷酸鈉。目前一些高級賓館、飯店、小區(qū)采用了許多高效燃?xì)忮仩t，操作中規(guī)定要求使用藥劑保護(hù)，一般是先加阻垢分散劑后加蒸汽保護(hù)劑，操作比較麻煩，費(fèi)用也較高，效果也可能由于藥劑不穩(wěn)定而有所下降。 無機(jī)阻垢劑 無機(jī)阻垢劑常見的有 爐水中加入它們主要是在保證鍋爐水適當(dāng)?shù)膲A度和 條件下和硬度雜質(zhì)反應(yīng)生成易隨 排污排出的水渣。加藥過程中必須科學(xué)控制鍋爐排污，否則水渣會形成二次水垢。 于會與鋼鐵反應(yīng)生成磷酸鐵保護(hù)膜而具有防腐作用。兩者使用時(shí)的加藥量可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算或反應(yīng)方程式計(jì)算。 般在兩種情況下使用：一是鍋爐啟動階段適當(dāng)添加可使鍋爐水的堿度、 有利于金屬表面迅速形成完整致密的 是對高硅含量的軟化水，在保證鍋爐水相對堿度合格的情況下，適當(dāng)少量添加可防止受熱面結(jié)硅垢 。 對于高堿度水，可以使用 少因堿度偏高引發(fā)的堿度腐蝕和氣水共騰現(xiàn)象。 以上這幾種無機(jī)阻垢劑共同的不足就是無法消除鍋爐水中的鐵雜質(zhì)。 有機(jī)阻垢劑 目前，我國鍋爐水處理應(yīng)用的藥劑集中在無機(jī)鹽類的復(fù)合配方上，主要成分是：氫氧化鈉、磷酸三鈉、碳酸氫鈉、腐殖酸鈉和烤膠等。隨著國外對復(fù)合有機(jī)藥劑的研究，復(fù)合有機(jī)水處理藥劑呈現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)，不僅有良好的阻垢作用，可以防止二次防垢，達(dá)到無垢運(yùn)行，而且用量少，使得蒸汽品質(zhì)提高。因此，高效有機(jī)阻垢劑的研究對鍋 爐水處理是十分重要的。 乙二胺四乙酸二鈉鹽 為了研究有機(jī)阻垢劑 據(jù)水質(zhì)情況配制水樣，并且考慮到堿度的變化，配制水樣為硬度（ 7,堿度（ 別為 3、 4、5 和 6。采用掛片試驗(yàn)方法，測定不同水樣條件下 13 圖 圖 堿度為（ 3 4） 的低堿度范圍內(nèi) 且隨著 阻垢率越高；在堿度較高的情況下， 隨著用量增多，其致垢效果越弱，超過一定用量又有了阻垢作用。由此可以看出有機(jī)藥劑 氨基三亞甲基磷酸 工業(yè)用氨基三亞甲基磷酸（ 純度未必必要控制的很高，但是在試驗(yàn)階段時(shí)要用高純度的產(chǎn)品，這是由于氨基三亞甲基磷酸（ 阻垢效果不但和水質(zhì)情況關(guān)系很大，同時(shí)也和自身加入量的關(guān)系極為密切 ，投加量的少許改變就有可能導(dǎo)致阻垢效果的強(qiáng)度變化。因此在考慮到其本身純度的同時(shí)，也必須嚴(yán)格控制水樣的配制，使其在特定的硬度和堿度下進(jìn)行試驗(yàn)。在硬度（ 7 的實(shí)驗(yàn)室自配水質(zhì)條件下做 阻垢試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表 由表 阻垢性能隨著加入量和水樣堿度的變化，阻垢效果的變化也很大。 過一定用量又致垢，但總體趨勢還是隨著堿度的增大，其阻垢率減小。堿度為（ 3 4） 的范圍時(shí)，阻垢率達(dá)以達(dá)到 90%以上。因?yàn)?用量很少，這時(shí)候微量的變 化會引起阻垢和致垢這兩種完全不同的效果。但是在確定其水質(zhì)條件后，準(zhǔn)確用量，其阻垢效果甚佳。 質(zhì)堿度 阻垢率 R% 0 6 0 14 有機(jī)藥劑和無機(jī)藥劑阻垢效果比較 當(dāng)鍋爐壓力為 鍋水中 0%水解，所以試驗(yàn)室用純堿和 擬鍋爐中投加純堿作為阻垢劑的情況，以硬度 7、堿度為 3 的水質(zhì)進(jìn)行阻垢劑實(shí)驗(yàn)研究。為了更加直觀的反映出有機(jī)藥劑 的優(yōu)勢，同時(shí)在圖 ，無機(jī)曲線按碳酸鹽用量繪制，相應(yīng)投加的氫氧化鈉為等量碳酸鹽水解的質(zhì)量）。 從圖 著純堿加入量的增加，其阻垢率開始增加，當(dāng)達(dá)到一個(gè)最大值后，繼續(xù)加入純堿，其阻垢率反而減少。并且即使在阻垢率最大時(shí)也沒有超過 75%。最大的阻垢率出現(xiàn)在大約 ,量為 ，而在這種情況下鍋爐水濃縮兩倍，其堿度就能達(dá)到 30 以上，這就很容易產(chǎn)生汽水共騰，嚴(yán)重影響蒸汽的品質(zhì)。無論是 用量，在其較少用量的情況下就可以達(dá)到較高的阻垢效果。而對于這兩種有機(jī)藥劑，無機(jī)藥劑碳酸鈉在遠(yuǎn)多于有機(jī)藥劑用量的情況下卻難以達(dá)到理想的阻垢效果。由此可見，有機(jī)藥劑的阻垢性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于無機(jī)藥劑。 另外，試驗(yàn)結(jié)果還表明，在該水質(zhì)條件下有機(jī)藥劑 阻垢效果優(yōu)于 15 圖 聚合磷酸鹽 聚合磷酸鹽中常用的是六偏磷酸鈉和三聚磷酸鈉。他們都能和水中的 成的絡(luò)合物