熱水采暖水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

熱水采暖水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：當(dāng)前撫順地區(qū)熱水采暖鍋爐的給水，基本上都是用城市自來(lái)水。因?yàn)榻^對(duì)純凈的水是沒(méi)有的，其中必然含有一些雜質(zhì)。如果對(duì)鍋爐給水不進(jìn)行處理，鍋爐運(yùn)行不久就結(jié)有很厚的水垢，水垢的導(dǎo)熱系數(shù)僅為金屬的1/20～1/50。鍋爐結(jié)垢后將使排煙溫度增高、鍋爐供暖效率降低，耗煤量增加。關(guān)鍵字：熱水采暖鍋爐水處理一、水中雜質(zhì)對(duì)對(duì)鍋爐的影響響當(dāng)前撫順地區(qū)熱熱水采暖鍋爐爐的給水，基基本上都是用用城市自來(lái)水水。因?yàn)榻^對(duì)對(duì)純凈的水是是沒(méi)有的，其其中必然含有有一些雜質(zhì)。如如果對(duì)鍋爐給給水不進(jìn)行處處理，鍋爐運(yùn)運(yùn)行不久就結(jié)結(jié)有很厚的水水垢，水垢的的導(dǎo)熱系數(shù)僅僅為金屬的1/20～1/50。鍋爐結(jié)垢垢后將使排煙煙溫度增高、鍋鍋爐供暖效率率降低，耗煤煤量增加。鍋爐結(jié)垢能造成成熔孔和爆管管。鍋爐結(jié)垢垢后除耗煤量量增加外，能能使鍋爐在運(yùn)運(yùn)行過(guò)程中，由由于受熱面內(nèi)內(nèi)壁結(jié)有堅(jiān)硬硬密實(shí)的垢層層，在爐水和和管壁之間形形成夾層高溫溫區(qū)。使管壁壁溫度上升到到900℃以上，超過(guò)過(guò)管材的熔點(diǎn)點(diǎn)，造成熔孔孔或爆管。結(jié)結(jié)垢后的水冷冷壁升高溫度度近似公式如如下：T1=tg+((1/α+δ2/λ2)Q熱

℃T2=tg+((1/α+δ2/λ2+δ1/λ1)Q熱

℃式中T1———水冷壁管內(nèi)內(nèi)溫度℃T2——管外外面溫度℃tg

——采采暖系統(tǒng)鍋爐爐供水溫度℃

tg=85℃α——管內(nèi)表面面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/m2.℃α=46552W/m22.℃δ2——水垢厚厚度m

δ2=7mm==0.0077mλ2——水垢熱熱傳導(dǎo)率W/m2.℃

λ2=1.2WW/m2.℃λ1——水冷壁壁管壁厚度m

δ1=4mm==0.0044mQ熱——熱負(fù)荷荷

Q熱=1163300～1950000W/mm2取Q熱=1511190WW/m2那么T1=885+（）×1511190=9994.4℃T2=85+（+）×1511190=10007.4℃在水垢和管壁之之間，有透過(guò)過(guò)垢縫的少量量水存在，高高溫會(huì)使這些些水急劇地汽汽化，嚴(yán)重時(shí)時(shí)會(huì)爆管。采采暖系統(tǒng)中熱熱水鍋爐結(jié)垢垢后，不僅使使鍋爐熱效率率降低，檢修修清理困難，嚴(yán)嚴(yán)重時(shí)會(huì)使部部分管子被水水垢堵塞、引引起鍋爐爆管管。因此，為為使鍋爐經(jīng)濟(jì)濟(jì)安全運(yùn)行，保保證供暖，熱熱水采暖給水水必須經(jīng)過(guò)處處理。二、熱水鍋爐的的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)

目熱水溫溫度≤95℃采用爐爐內(nèi)加藥處理理>95℃采用爐爐外化學(xué)處理理補(bǔ)給水循環(huán)水補(bǔ)給水循環(huán)水懸浮物(mg//L)總硬度(mge//L)PH值溶

解

氧≤20≤6>7710～12≤5≤0.7>>7≤0.18.5～10≤≤0.11懸浮物：懸浮物物是指水中呈呈懸浮狀態(tài)的的物質(zhì)，包括括細(xì)菌、藻類類、原生物、泥泥沙、粘土和和其它不溶解解的物質(zhì)。一一般城市供給給的自來(lái)水中中均不含有懸懸浮物?？傆捕龋褐杆兄心苄纬伤腹傅膬煞N主要要鹽類——鈣鹽和鎂鹽鹽的含量?，F(xiàn)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)常用用硬度單位有有以下三種：：（1）.毫克當(dāng)當(dāng)量/升(微毫克當(dāng)量/升)：既每升水水中含有多少少毫克當(dāng)量鈣鈣、鎂離子。（2）.德國(guó)度度（簡(jiǎn)稱度）：：每升水中含含有的鈣、鎂鎂離子相當(dāng)于于含有10mgCCaO時(shí)的硬度，叫叫做1度。由于CaO的當(dāng)量是28，所以1度==0.3357mgee/L反之1mmge/L==2.8044度（3）.百萬(wàn)分分單位（ppm）：每一百百萬(wàn)份重量的的水中含有一一份重量的CaCO3(或每升水中中含有1mgCCaCO3)時(shí)的硬度，叫叫做1ppm。由于CaCO3的當(dāng)量是50.04，所以1ppm=≈00.02mgge/L1mge/L≈≈50ppmm1度=0.3557×50==17.855ppm鈣、鎂的碳酸鹽鹽或重碳酸鹽鹽〔MgCO3、CaCO3、Mg(HCCO3)2、Ca(HCCO3)2〕形成的硬硬度叫做碳酸酸鹽硬度。這這些鹽類在水水煮沸后會(huì)形形成沉淀，而而大部分被消消除，故也叫叫做暫時(shí)硬度度，用H暫表示。鈣、鎂的其它鹽鹽類（CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2、CaSiOO4等）形成的的硬度叫做非非碳酸鹽應(yīng)度度，這些鹽類類受熱后不易易分解，所以以叫做永久硬硬度，用H永表示。形成硬度的物質(zhì)質(zhì)，又可以分分為鈣硬（H鈣）和鎂硬（H鎂）兩種。因因此，總硬度度H0=H暫+H永=H鈣+H鎂pH值：表示水水中氫離子濃濃度，也即表表示水的酸堿堿性。氫離子子是由于碳酸酸離解的結(jié)果果。H2CO3H++HCO3-一般在實(shí)際際應(yīng)用中，水水的pH值的范圍可可劃分為：pH=7為中性pH<7為酸性pH>7為堿性。含氧量：氧來(lái)源源自大氣中，也也有土壤中有有機(jī)物被微生生物分解和地地質(zhì)化學(xué)過(guò)程程產(chǎn)生的，它它以1L水中溶有氧氧的毫克數(shù)來(lái)來(lái)表示，使用用單位為mg/L。三、熱水采暖鍋鍋爐給水處理理方法簡(jiǎn)介鍋爐給水處理的的方法有物理理化學(xué)法、化化學(xué)法、物理理法等。水的電滲析處理理是一種典型型的物理化學(xué)學(xué)水處理法，它它是用電化學(xué)學(xué)原理除去水水中溶解鹽的的，電滲析水水處理法用于于高度除鹽和和純水的制備備上，因設(shè)備備投資高，水水量損失較大大，目前在鍋鍋爐房水處理理方面應(yīng)用得得不多。尤其其是在采暖爐爐水上用得極極少?；瘜W(xué)軟化法是指指在軟化水過(guò)過(guò)程中發(fā)生化化學(xué)反應(yīng)生成成新的物質(zhì)，具具體方式有爐爐內(nèi)加藥法和和爐外軟化法法兩種。爐內(nèi)內(nèi)加藥法既向向爐內(nèi)加某種種化學(xué)藥劑，改改變沉渣的結(jié)結(jié)構(gòu)型式，防防止或減少硬硬垢的生成。目目前應(yīng)用較廣廣泛的方法是是向爐內(nèi)加入入定量的磷酸酸三鈉、純堿堿和含有單寧寧的有機(jī)物質(zhì)質(zhì)。向爐內(nèi)加加藥雖有防垢垢、老垢脫落落和防腐蝕等等作用，但經(jīng)經(jīng)過(guò)運(yùn)行數(shù)年年后發(fā)現(xiàn)，在在系統(tǒng)的管網(wǎng)網(wǎng)和散熱器有有堵塞結(jié)垢現(xiàn)現(xiàn)象。另外爐爐內(nèi)加藥水處處理，可以減減輕水垢的形形成，但不能能完全防止鍋鍋爐結(jié)垢，仍仍須定期清理理鍋爐。

爐外軟化法：目目前應(yīng)用最多多的是離子交交換法，該法法用鈉離子交交換劑，當(dāng)被被處理的水流流過(guò)裝有交換換劑的過(guò)濾器器時(shí)，Ca2+和Mg2+離子被置置換，并存留留在交換劑中中，使水得到到軟化。鈉離離子用NaR表示，其中R代表陽(yáng)離子子交換劑的復(fù)復(fù)雜的陰離子子團(tuán)。用離自自方程式表示示為：Ca2++2NNaRCaRR2+2Na+Mg2++2NNaRMgRR2+2Na+由上述化學(xué)反應(yīng)應(yīng)可見(jiàn)，鈉離離子既可除暫暫時(shí)硬度，又又可除永久硬硬度。處理后后水的硬度可可降到0.01~~0.03mmge/L，獲得可靠靠的軟化效果果，在熱水采采暖鍋爐中得得到廣泛的采采用。物理水處理：像像高頻水改器器，永磁和電電磁軟水器，都都屬于水的物物理處理方法法。其優(yōu)點(diǎn)是是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體體積小、容易易檢修、運(yùn)行行費(fèi)用低等。在在采暖熱水鍋鍋爐上應(yīng)用可可以肯定的講講是有很好的的防垢、除垢垢效果。但對(duì)對(duì)不同結(jié)構(gòu)的的爐體和水流流速以及水質(zhì)質(zhì)等因素，只只用磁水器，鍋鍋爐防垢不能能得到徹底保保證。四、軟水器和電電子水處理器器聯(lián)合處理采采暖鍋爐給水水為了解決好采暖暖鍋爐的水處處理，采用軟軟水器（陽(yáng)離離子交換法）和和電子水處理理器（水的物物理處理法）兩兩者結(jié)合的方方式，來(lái)處理理熱水采暖鍋鍋爐的給水和和循環(huán)水，通通過(guò)運(yùn)行獲得得了非常好的的效果。利用軟水器（鈉鈉離子交換劑劑）的可靠性性和電子水處處理器對(duì)熱水水采暖鍋爐的的適宜性，兩兩者相輔相成成達(dá)到采暖鍋鍋爐水處理的的最佳效果。軟水器滿足不了了較大系統(tǒng)的的初期充水和和大量跑水的的情況，但電電子水處理器器可以彌補(bǔ)軟軟水器的這個(gè)個(gè)不足,并對(duì)鍋爐起起到防垢和避避免發(fā)生系統(tǒng)統(tǒng)的水力失調(diào)調(diào)和熱離失調(diào)調(diào)的現(xiàn)象。系系統(tǒng)初期充水水和大量跑水水時(shí)均使用電電子水處理器器。水中的鹽鹽類的溶解度度是隨溫度的的升高而降低低，且水垢的的主要成分是是碳酸鈣，當(dāng)當(dāng)熱水的溫度度不超過(guò)50℃時(shí)，水中的的碳酸鈣才有有約40%從水中沉淀淀出來(lái)。就是是說(shuō)水溫較低低時(shí)，水中的的鹽類溶解度度大，不易析析出產(chǎn)生水垢垢。且電子水水處理器還具具有防垢、除除垢的作用，這這時(shí)的電子水水處理器將發(fā)發(fā)揮很好的除除垢、防垢效效果。如果采暖初期的的補(bǔ)充水和大大量補(bǔ)水是未未經(jīng)過(guò)電子水水處理器處理理的生水就很很難除垢和防防垢的效果，如如果使用軟水水器和電子水水處理器聯(lián)合合方式處理采采暖鍋爐的給給水，起到徹徹底的防垢作作用。一般的采暖系統(tǒng)統(tǒng)初期充水和和大量補(bǔ)水占占總補(bǔ)水量的的20%左右。聯(lián)合合方式處理熱熱水采暖鍋爐爐的供水，除除可以節(jié)約再再生劑的用量量和運(yùn)行費(fèi)用用外，最大的的效益是可以以徹底防止鍋鍋爐受熱面結(jié)結(jié)垢和消除系系統(tǒng)因缺水發(fā)發(fā)生的水力和和熱力失調(diào)的的現(xiàn)象。熱水采暖系統(tǒng)有有兩種形式，一一種是靠供給給熱水和回水水的密度差，使使水在鍋爐中中循環(huán)，稱之之為自然循環(huán)環(huán)；另一種是是由鍋爐直接接制備熱水，用用循環(huán)水泵做做機(jī)械動(dòng)力把把熱水送到采采暖用戶，并并在鍋爐中進(jìn)進(jìn)行循環(huán)，這這種系統(tǒng)稱之之為強(qiáng)制循環(huán)環(huán)系統(tǒng)。過(guò)去去分散小型熱熱水采暖系統(tǒng)統(tǒng)，面積小、網(wǎng)網(wǎng)路作用半徑徑短，失調(diào)現(xiàn)現(xiàn)象少，就是是有失調(diào)也容容易消除。聯(lián)聯(lián)片集中供暖暖后的大型熱熱水采暖系統(tǒng)統(tǒng)，在運(yùn)行熱熱負(fù)荷已經(jīng)確確定的情況下下，如何選取取供回水計(jì)算算溫差、確定定系統(tǒng)循環(huán)總總水量，選用用經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)路路直徑是消除除系統(tǒng)水力失失調(diào)和熱力失失調(diào)，保證供供暖的關(guān)鍵。一、系統(tǒng)總循環(huán)環(huán)水量的計(jì)算算G循=kQ需//Δtc×36600=k00.86QQ需/Δtckgg/h式中：k——管網(wǎng)漏損損系數(shù)，一般般k=1.005Q需——供暖區(qū)區(qū)內(nèi)建筑物熱熱指標(biāo)和小區(qū)區(qū)最大供暖面面積相乘的熱熱負(fù)荷，W；Q需=qFq——建筑物的的熱指標(biāo)F——聯(lián)片集中中供暖面積c——水的質(zhì)量量比熱，c=4.1187kJ//kg.℃Δt——供暖系系統(tǒng)總供回水水溫差

℃二、供回水溫差差Δt的選取熱媒的溫度定為為95/70℃,(系指計(jì)算供供水溫度為95℃、回水溫度度為70℃)。計(jì)算供水水溫度95℃是根據(jù)熱水水供暖系統(tǒng)是是帶有開(kāi)式膨膨脹水箱的系系數(shù)。它處于于大氣壓力（1絕對(duì)大氣壓壓）下，熱水水的汽化溫度度為99.1℃，再考慮一一定的安全系系數(shù)，故取95℃。在這個(gè)溫溫度下，對(duì)計(jì)計(jì)算回水溫度度進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分分析，確定計(jì)計(jì)算的回水溫溫度為70℃。鑒于聯(lián)片集中供供暖后，循環(huán)環(huán)水單位耗量量比分散鍋爐爐房系統(tǒng)大得得多。用戶系系統(tǒng)形式不一一。小區(qū)內(nèi)采采暖建筑物有有遠(yuǎn)有近，為為保證供暖，Δt的選定應(yīng)根根據(jù)以下幾點(diǎn)點(diǎn)，第一適合合低溫連續(xù)供供暖并輔之以以質(zhì)調(diào)節(jié)的運(yùn)運(yùn)行方式。第第二提高網(wǎng)路路和用戶系統(tǒng)統(tǒng)的水力穩(wěn)定定性，減輕系系統(tǒng)初調(diào)節(jié)的的工作量，保保證系統(tǒng)正常常運(yùn)行和消除除用戶系統(tǒng)的的豎向失調(diào)。當(dāng)前，在熱水供供暖系統(tǒng)中，常常用的集中調(diào)調(diào)節(jié)方法有下下列幾種：質(zhì)質(zhì)調(diào)節(jié)——改變網(wǎng)路供供水溫度；量量調(diào)節(jié)——改變網(wǎng)路循循環(huán)水量；分分階段改變流流量的質(zhì)調(diào)節(jié)節(jié)；間歇調(diào)節(jié)——改變每天供供暖時(shí)數(shù)。由由于量調(diào)節(jié)很很麻煩、很費(fèi)費(fèi)力，一個(gè)較較大系統(tǒng)的調(diào)調(diào)節(jié)對(duì)安裝和和管理來(lái)說(shuō)常常常是無(wú)能為為力的，而且且會(huì)引起用戶戶系統(tǒng)的失調(diào)調(diào)。所以它不不是一種理想想的集中調(diào)節(jié)節(jié)方法，近幾幾年來(lái)用的調(diào)調(diào)節(jié)方法常采采用質(zhì)調(diào)節(jié)——改變網(wǎng)路供供水溫度。最最近先后設(shè)計(jì)計(jì)的幾個(gè)熱水水采暖系統(tǒng)均均采用Δt=18℃計(jì)算循環(huán)水水量和相應(yīng)的的水泵及管網(wǎng)網(wǎng)。三、采暖管網(wǎng)其其經(jīng)濟(jì)管徑的的計(jì)算當(dāng)采暖系統(tǒng)熱水水量確定后，有有兩種計(jì)算管管徑的方法：：第一是根據(jù)據(jù)流速計(jì)算管管徑，到目前前為止，我們們?cè)O(shè)計(jì)管網(wǎng)系系統(tǒng)時(shí)，不論論管徑大小，也也不分運(yùn)行小小時(shí)數(shù)的多少少，統(tǒng)統(tǒng)用1～2m/s的流速確定定管徑，并非非科學(xué)的。第第二是按給定定的比壓降（或或稱為單位管管長(zhǎng)的沿程壓壓降Ry）計(jì)算管徑徑。有的資料料上說(shuō)：“對(duì)于熱水管管網(wǎng)的干管和和分支管，經(jīng)經(jīng)濟(jì)的單位管管長(zhǎng)沿程壓降降約為30～60Pa//m。其中較小小的數(shù)值用于于直徑為400～500mm的管子，較較大的數(shù)值用用于直徑為50～100mm的管子。”選用高的流速和和壓降，計(jì)算算出較小的管管徑，這樣可可降低管網(wǎng)造造價(jià)和減少熱熱損失。但壓壓力損失按流流速平方增加加的，選用不不當(dāng)會(huì)使循環(huán)環(huán)水泵電耗增增大，并可導(dǎo)導(dǎo)致系統(tǒng)某一一環(huán)路的水力力失調(diào)。而流流速低、壓降降小計(jì)算較大大的管徑，使使基建費(fèi)用增增加。另外，如如果計(jì)算管徑徑很不合理時(shí)時(shí)，會(huì)使得熱熱水在管內(nèi)流流動(dòng)時(shí)形成上上下不同溫度度的分層，導(dǎo)導(dǎo)致管網(wǎng)產(chǎn)生生很大的熱應(yīng)應(yīng)力，引起彎彎曲變形。根據(jù)我國(guó)管網(wǎng)造造價(jià)、熱價(jià)、電電費(fèi)等綜合數(shù)數(shù)據(jù)代入有關(guān)關(guān)公式，導(dǎo)出出熱水管網(wǎng)的的經(jīng)濟(jì)管徑和和經(jīng)濟(jì)比壓降降，其計(jì)算