锅炉水处理基础知识和检验方法.docx
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锅炉水处理基础知识和检验方法
锅炉水处理学习报告
一、学习内容系统图
二、化学基础知识的学习
⒈化学基本概念
⑴元素:
是具有相同核电核数的同一类原子的总称.
⑵分子:
是保持原物质的一切性质的最小微粒。
⑶原子:
是物质进行化学反应的最小微粒。
⑷化学变化:
物质本身发生变化,生成一种或几种新的物质的变化。
⑸物理变化:
物质没有发生本质的变化。
⑹摩尔质量:
1摩尔物质的质量,叫做摩尔质量。
也就是6.02*（10）23个分子或原子的总量。
符号常用M表示,单位是克/摩尔﹝g/mol﹞。
⑺原子量:
把一种碳原子（原子核内有6个质子和6个中子）的质量定为12作标准,而把其他原子的质量与它相比较,所得出的数值就是该原子的原子量。
⑻电解质:
把溶解于水或熔融状态下能够导电的物质。
⒉物质的组成
世界是由物质组成的;构成物质的元素只有109种。
⒊物质的分类单质:
以单质存在的分子。
（例:
Au、S、C等等）
⑴有机物:
（无）
纯净物酸:
电离生成的阳离子全部是氢离子,就叫酸。
2无机物:
化合物碱:
电离生成的阴离子全部是氢氧根离子,就叫碱。
盐:
电离生成的有酸根与金属离子的,就叫盐。
混合物:
由不同种分子存在的物质。
三、锅炉用水及水质分析
⒈锅炉用水的水源
⑴地表水:
由雨水、雪水汇聚而成并存在于地壳表面的水。
特点:
受自然界影响较大水当中的悬浮物可溶解盐类随着季节的不同变化幅度较大。
2地下水:
也是有雨水雪水和地表水经过地层的渗流而形成。
特点:
由于在地层的渗透过程当中通过土壤和砂粒过滤作用去除了大部分的悬浮物和菌类,又由于与大气层和水界隔绝,水体不容易受到污染,但是,因水流经各类矿层,所以地下水中的盐量通常比地表水高。
3自来水:
由天然水经过自来水厂净化处理后经过管子输送到用户的水。
特点:
由于净化的过程当中,投加混凝剂、杀菌剂等药物,所以自来水中悬浮物、有机物和碱度都明显降低,但为了防止自来水中微生物的繁殖,通常向水中投加漂白粉或注入氧气,当这种成分过量时,对离子交换树脂具有较大的破坏作用。
⒉锅炉用水的杂质
⑴悬浮物:
颗粒≥10–4mm
悬浮物的危害:
①进入离子交换器后污染离子交换树脂,降低交换剂的容量。
②影响出水水质和进水量。
③进入锅炉后受热很快下沉影响锅炉的传热和锅水循环,严重时可堵塞炉管造成停炉。
⑵胶体:
颗粒10–6mm～10–2mm
特点:
有较小的直径,较大的表面积,胶体通常带有相同的电荷.虽经较长时间静止也较难自然下沉。
危害:
进入锅炉后很快下沉形成沉积物,并在受热面上形成水垢泥和水渣,有机胶体引起锅水起沫,当浓缩到一定程度时会产生汽水共腾。
⑶溶解物质:
颗粒＜10–6mm主要是溶解在水中阴—阳离子及气体杂质。
阳离子:
Ca2＋、Mg2＋等反应生成水垢。
①离子杂质:
危害:
阴离子:
碳酸根、硫酸根等反应生成酸。
氧气:
溶解氧对金属有强烈的腐蚀作用。
②气体杂质:
二氧化碳:
溶解于水中的二氧化碳具有酸性
对金属直接产生腐蚀,而且破坏金属的保护
膜,从而加剧氧腐蚀。
⒊锅炉用水的名称
⑴原水—俗称生水,没有经过任何净化处理的水。
①清水:
锅内加药使用的水。
⑵给水—②软水:
去除了硬度的水。
（锅外化学处理）
③除盐水:
去除了水中全部阴阳离子的水。
（高压锅炉）
⑶锅水—受热沸腾的水（在锅内）
①上排污:
也称连续排污,排放掉含盐量、油污、泡沫等。
⑷排污水—
②下排污:
也称定期排污,排放掉水垢、水渣、泥垢等
排放掉一部分含盐量高和水污水垢的锅水。
⒋给水水质不良对锅炉的危害
⑴结垢
⑵腐蚀
⑶影响蒸气的品质
⒌水质指标和水质标准
水质:
是指水和其中杂质所共同表现出来的综合特性。
水质指标:
表示水中杂质的种类和含量,用来判断水质的优劣。
锅炉的水质指标
⑴悬浮物:
①悬浮固形物单位mg/L②浊度单位FTU
⑵含盐量:
①导电率②溶解固形物单位
⑶硬度（YD）:
构成硬度金属阳离子①钙硬度②镁硬度③碳酸盐硬度④暂时硬度⑤永久硬度（非碳酸盐硬度）
⑷碱度（JD）:
（构成碱度非金属阴离子）单位
碱度的成分:
①天然水中:
碳酸氢根
②锅水:
氢氧根和碳酸根
酚酞碱度
碱度的分类:
甲基橙碱度
JD全＝JD酚﹢JD甲
酚酞指示剂PH终点8.2～8.4
甲基橙指示剂PH终点4.2～4.5
⑸PH值:
锅水10～12防垢防腐能形成保护膜
⑹溶解氧单位mg/L
⑺含油量单位mg/L
⑻有机物
⑼亚硫酸盐单位mg/L
⑽磷酸盐单位mg/L
⒍水质指标间的关系
⑴硬度与碱度之间的关系
YDT
YDF
YD负
YD＞JD
JD
YD﹣JD
0
YD＜JD
YD
0
JD﹣YD
YD＝JD
YD
0
0
⑵碱度与PH值之间的关系
锅水碱度＝CO2﹢OH-
合格了碱度一定合格,反之异然。
PH值＝OH-
四、锅内加药处理方法
⒈基本原理
⑴防垢机理:
锅内加药机理是向锅内投加合适的药剂与锅水中的结垢物质发生化学或物理作用生成水渣,通过锅炉的排污,达到防止或减轻锅炉结垢和腐蚀的目的。
⑵关于“软化”含义的说明
锅外化学处理—完全是化学反应的过程。
区别
锅内加药处理—化学反应与物理反应并存。
⒉锅水中的沉淀物的形态及改变方法
⑴沉淀物的形态
①水渣—悬浮在锅水中
②水垢—积附在锅炉金属受热面上
⑵改变沉淀物的方法
1创造条件使水垢变成水渣
2向锅水中引入水渣的结晶核心
3投加高分子聚合物
4创造锅炉受热面清洁条件
⑶使用特点
1水处理设备简单投资小,操作方便
2锅内加药是最基本的水处理方式,又是锅外化学处理的延续
3锅内加药使用的配方它需与给水水质匹配
4锅内加药对环境几乎没有污染,非常环保
⒊锅内加药处理常用药剂
⑴防垢剂—也叫软化剂,主要消除给水中的硬度。
1碱性药剂
2有机胶体
3水质稳定剂
⑵降碱剂
⑶缓蚀剂
⑷消沫剂
⑸防油垢剂
⒋国内常用水处理药剂的性能
⑴NaOH（烧碱）
作用:
①能够有效的去除给水中的碳酸盐硬度
②保持锅水的碱度,调节PH值防止锅炉腐蚀
⑵Na2CO3（纯碱）
作用:
①能够有效的消除水中的钙镁离子
②在锅内Na2CO3可以部分水解成NaOH所以具有NaOH的作用
③保持锅水的碱度
⑶Na3PO4·12H2O（磷酸三钠）
作用:
①它能沉淀给水中的钙镁盐类
②增加泥垢的流动性
③能够使硫酸盐和碳酸盐等老的水垢脱落
④保持锅水的碱度,防止金属的腐蚀
⑷磷酸氢二钠和磷酸二氢钠
作用:
与磷酸钠相似,不同是能够降碱度
⑸六偏磷酸钠
作用:
①可以消除由于水质硬度而引起的给水系统注水器堵塞的故障
②可以代替磷酸二氢钠
⑹栲胶（红色）
作用:
①在金属表面生成中性的绝缘层
②防止结晶的生成
③能够使老的水垢脱落
④能够吸收水中的溶解氧
⒌几种常用的锅内加药的方法
⑴天然碱法当JD＞YD时当YD＞4mmol/L带有负碱度的水作为给水直接使用
⑵加碱处理
⑶有机防垢剂处理
⑷复合防垢剂
⑸其他方法
⒍锅内加药应注意的问题
⑴先除垢再防垢
⑵运行控制与管理
⑶锅炉的排污,先排污在加药
⑷定期停炉检查
⑸水处理方法的选择
⒎工业锅炉水质标准（GB1576—2001）
项目
给水
锅水
额定蒸气压力,MPa
≤1.0
＞1.0≤1.6
＞1.6≤2.5
≤1.0
＞1.0≤1.6
＞1.6≤2.5
悬浮物,mg/L
≤5
≤5
≤5
–
–
–
总硬度,mmol/L
≤0.03
≤0.03
≤0.03
–
–
–
总碱度,mmol/L
无过热器
–
–
–
6～26
6～24
6～16
有过热器
–
–
–
–
≤14
≤12
PH（25℃）
≥7
≥7
≥7
10～12
10～12
10～12
溶解氧,mg/L
≤0.1
≤0.1
≤0.05
–
–
–
溶解固形物,mg/L
无过热器
–
–
–
＜4000
＜3500
＜3000
有过热器
–
–
–
–
＜3000
＜2500
SO3,mg/L
–
–
–
–
10～30
10～30
PO4,mg/L
–
–
–
–
10～30
10～30
相对碱度（游离NaOH/溶解固形物）
–
–
–
–
＜0.2
＜0.2
含油量,mg/L
≤2
≤2
≤2
–
–
–
含铁量,mg/L
≤0.3
≤0.3
≤0.3
–
–
–
五、锅外离子交换水处理
⒈离子交换剂:
当水通过时,能将本身所含的某种离子与水中带有相同电荷的离子进行交换
Ca
Mg
Ca
Mg
⒉软化原理
2RNa﹢R﹢﹢2Na
⒊钠离子的交换再生
Ca
Mg
Ca
Mg
R﹢2Na2RNa﹢
⒋影响再生效果的因素
⑴再生方式:
①顺流再生（用盐较多）
②逆流再生（效果好,省盐）
⑵再生剂用量
Mz＝VR*E*K*M/∈×1000Kg
VR:
树脂填装体积
E:
工作交换容量（800～1500mol/㎡*m）
K:
比耗（逆流取1.2～1.8,顺流取2～2.5）
M:
再生剂的摩尔量（例:
Na＝23,Cl＝35.5NaCl＝23+35.5＝58.8）
∈:
再生剂的纯度
⑶再生浓度（浓度比:
5﹪/1/3～10﹪/2/3）
⑷再生液的流速（化学反应有一个滞后的过程一般流速4～8m/h无顶压逆流2～4m/h）
⑸再生液的温度（一般取50℃再生效过最好）
⑹再生剂纯度
⒌顺流离子交换器的再生操作
反洗进再生液（从上往下）置换正洗运行
⒍全自动离子交换软水器
⑴时间型:
——单机单柱,再生方式:
顺流.适用间歇运行锅炉
组成设备—①控制器②交换柱③盐水罐
⑵流量型:
——单机双柱或以上,再生方式:
顺流.适用连续运行锅炉
⑶运行天数的计算
（时间型）Q＝VR·E/YD·Qd·T
VR:
树脂填装体积
E:
工作交换容量
Qd:
单位时间的产水量
T:
原水的硬度
（流量型）Q＝VR·E·∈/YD
VR:
树脂填装体积
E:
工作交换容量
∈:
余量
YD:
原水硬度
六、锅炉水处理知识
一、锅内水处理特点锅内水处理是通过向锅炉内投入一定数量的软水剂,使锅炉给水中的结垢物质转变成泥垢,然后通过排污将泥垢从锅内排出,从而达到减缓或防止水垢结生的目的。
这种水处理主要是在锅炉内部进行的,故称为锅炉内水处理。
锅内水处理有以下特点:
1.锅内水处理不需要复杂的设备,故投资小、成本低,操作方便。
2.锅内加药处理法是最基本的水处理方法,又是锅外化学水处理的继续和补充。
经过锅外水处理以后还可能有残余硬度,为了防止锅炉结垢与腐蚀,仍加一定的水处理药剂。
3.锅内水处理还不能完全防止锅炉结生水垢,特别是生成的泥垢,在排污不及时很容易结生二次水垢。
4.锅内加药处理法对环境没有污染,它不像离子交换等水处理法,处理掉天然水多少杂质,再生后还排出多少杂质,而且还排出大量剩余的再生剂和再生后产物。
而锅内加药处理方法是将水中的主要杂质变成不溶性的泥垢,对自然不会造成污染。
5.锅内加药纯理法使用的配方需与给水水质匹配,给水硬度过高时,将形成大量水渣,加快传热面结垢速度。
因而一般不适用于高硬度水质o
二、锅内加药适用范围
根据锅内水处理特点,只要符合下列条件,就可以采用锅内加药水处理法:
1.锅炉没有水冷壁管;
2.在运行中能保证可靠地排除锅炉内所形成的水渣;
3.通过加药而形成的泥垢,不会影响锅炉安全运行;
4.使用单位对蒸汽品质要求不高o
三、锅内水处理常用药剂配方
1.纯碱法
此法主要向锅内投用纯碱（Na2C03）,Na2C03在一定压力下,虽然能分解成部分NaOH,但对于成分复杂的给水,此法处理效果并不能令人满意。
2.纯碱一栲胶法
由于纯碱和栲胶的协同效率,要比单用纯碱效果好。
3.纯碱一腐殖酸钠法
此法又要比纯碱一栲胶法效果好,主要是腐殖酸钠的水处理效果要比栲胶优越的缘故。
4.“三钠一胶“法
“三钠一胶“法指的是碳酸锅,氢氧化锅、磷酸三钠和栲胶。
此种方法在我国铁路系统有一套完整的理论和使用方法,管理得好,防垢率可达80×10-2以上。
5.“四钠“法
“四钠“法指的是碳酸锅、氢氧化锅、磷酸三钠和腐殖酸锅,此法处理效果优于三钠一胶法,对各种水质都有良好的适应性。
6.有机聚磷酸盐,有机聚竣酸盐和纯碱法。
此法是近几年才发展起来的阻垢剂配方,效果比较理想。
7.有机聚磷酸盐、有机聚起酸盐、腐殖酸钠和纯碱法。
此法也是近几年才发展起来的新的阻垢剂配方,纯碱不但其本身具有良好的防垢作用,而且还为有机聚磷酸盐和有机聚竣酸盐提供了阻垢条件,腐殖酸做是很好的泥垢调解剂,所以效果比上述配方就更为理想。
四、锅内水处理常用药剩用量的计算水处理药剂的用量一般需要根据原水的硬度、碱度和锅水维持的碱度或药剂浓度及锅炉排污率大小等来确定。
通常无机药剂可按化学反应物质的量进行计算;而有机药剂（如栲胶、腐殖酸锅、磷酸盐或竣酸盐等水质稳定剂）则大多按实验数据或经验用量进行加药。
下面主要介绍氢氧化钠、碳酸锅、磷酸三钠用量计算。
1.氢氧化钠和碳酸钠加药量的计算
（1）空锅上水时给水所需加碱量
X1=（YD-JD+JD+JDGMV
式中:
X1一一空锅上水时,需加NaOH或Na2C03的量,g;
YD一一给水总硬度,mmol/L;
JD一一给水总碱度,mmol/L;
JDG一一锅水需维持的碱度,mmol/L;
V一一锅炉水容量,m3;
M一一碱性药剂摩尔质量;用NaOH为40g/mol,用Na2C03为53g/mol。
（2）锅炉运行时给水所需加碱量
1）对于非碱性水可按下式计算
X2=（YD-JD+JDGP）M
式中:
X2一一每吨给水中需加NaOH或Na2C03的量,g/t;
PL一锅炉排污率,10-2;
其余符号同上式。
如果NaOH和NazC03同时使用时,则在上述各公式中应分别乘以其各自所占的质量分数,如NaOH的用量占总碱量的η×10-2,则Na2C03占（1-η）×10-2,两者的比例应根据给水水质而定。
一般对于高硬度水、碳酸盐硬度高或续硬度高的水质宜多用NaOH,而对于以非碳酸盐硬度为主的水质,应以Na2C03为主,少加或不加NaOH。
2）对于碱性水,也可按上式计算,但如果当JDG以标准允许的最高值代入后,计算结果出现负值,则说明原水钠钾碱度较高,将会引起锅水碱度超标,宜采用偏酸性药剂,如Na2HP04、NaHJ04等。
2.磷酸三纳（Na3P04·12H20）用量计算
磷酸三纳在锅内处理软水剂中,一般用来作水渣调解剂
和消除残余硬度用。
当单独采用锅内水处理时,加药量是按经验用量计算。
〈1）空锅上水时磷酸三销用量Yl的经验计算式:
Y1=（65十5YD）VU）（7-8）
（2）锅炉运行时磷酸三销（Y2）的经验计算式:
Y2=5YDU/m3）
3.常用有机药类的用量有机类防垢剂一般每吨水的经验用量如下:
（1）拷胶:
5~1Og/t;
（2）腐殖酸销:
每lmrnol/L的给水硬度投加了3~5g;
（3）有机聚磷酸盐或有机聚宠酸盐:
根据不同的水质,一
般在1~lOg/t。
dc
上述各式的加药量仅为理论计算值,实际运行时,由于Vh各种因素如（锅炉负荷、实际排污率的大小等）的影响,加t药后的锅水的实际碱度有时与欲控制的碱度会有一定差别,这时应根据实际情况,适当调解加药量和锅炉排污量,使锅水指标达到国家标准ρ-aA五、加药方式与操作’7“
将药剂放在耐腐蚀的容器内,用50~60。
C的温水溶解成
糊状,再加水稀释至一定浓度后过滤弃去杂质,然后按照锅炉给水量和规定的加药量均匀地加λ锅内。
1.利用注水器加药
用注水器向锅炉注水时,同时将药剂注入锅炉,其装置见图7-4所示。
操作方法如下:
（1）先开启给水阀6和截止阀4,再开启蒸汽阀2,向锅炉给水。
（2）开启药液控制阀5,稍关小给水阀6向锅炉给水的同时也将药液注人锅内。
（3）察药液计量箱的液位计,当加药结束时开大给水阀6,关闭药液控制阀5,停止进药。
当给水上足时先关闭蒸汽阀2,后关闭给水阀6,停止进水。
2.水箱加药
利用存水箱,将药液投放在给水中的装置如图7-5所示。
事先应测定存水箱容积大小,打开药液控制阀3将药液按存水箱容水量滴人所需药液,关闭阀3,然后将原水放入存水箱到一定液位,依靠水流将药液混合均匀,在锅炉给水的同时将药液投入锅内。
3.压力式加药
上述两种系统均为间断加药,给水量与进药量的比例难以控制。
为提高炉内水处理效果,最好采用压力式加药装置进行连续加药。
压力式加药装置（图7-6）的安装位置应尽量靠近锅炉、利用管道系统造成的压差,将药液和给水按照一定比例连续加入锅炉。
每六、加药注意事项
1.为了使药性充分发挥作用,向炉内加药要均匀,每班
可分为二三次进行,避免一次性加药,更不要在锅炉排污前加药。
加药装置最好设在给水设备之前,以免承受给水设备出口的压力。
但加药装置必须符合受压部件的有关要求。
2.加药后,要保持锅水碱度在10~2Ommol/L,pH值在10~12范围内。
3.凡是通过给水往锅内加药时,只能在元省煤器或者省煤器出口给水的温度不超过70~80。
C时采用。
对省煤器出口温度超过70~80。
C的锅炉,药剂应直接加入锅筒或省煤器出口的给水管道中,以防止水在省煤器中受热后结垢。
4.在初次加药后,锅炉升压时,如果发现泡沫较多,可以通过少量排污来减少,待正常供汽后,泡沫就会逐渐消失。
5.锅炉不要经常处于高水位运行,防止蒸汽带水时夹带药液。
6.严格执行排污制度,坚持每个班都排污,防止大量水渣沉积,生成二次水垢。
排污量的控制要掌握既经济又合理的原则,即在保证除掉锅筒底部泥渣的前提下,尽量减少排污量,以免损失过多热量。
7.对有旧水垢的锅炉,最好在第一次加药前将旧水垢彻底清除,或者在加药后每月开炉检查一次,把脱落的旧水垢掏净,、以免堵塞管道。
以后再根据旧水垢脱落和锅炉运行情况,逐渐延长检查间隔时间。
七、水质的测定
一硬度的测定
（一）所需试剂：
NH4—（NH4）CL缓冲溶液。
0.5%铬黑T指示剂。
ＥＤＴＡ（Ｃ＝0.02mol/l）
（二）水样的硬度﹥0.5mmol/l时；
（1）取透明水样50ml注于250ml锥形瓶中，用除盐水稀释至100ml。
（2）加入5mlNH4—（NH4）CL缓冲溶液和2~5滴铬黑T指示剂,在不断摇动下,用0.02mol/lEDTA标准溶液滴定至溶液由酒红色转变为蓝色为终点,记录所耗EDTA的体积数（V）.
（三）水样硬度≤0.5mmol/l时;
（1）取100m透明水样注于250ml锥形瓶中.
（2）加3mlNH4—（NH4）CL缓冲溶液和2滴铬黑T指示剂,在不断摇动下,用0.001mol/lEDTA标准溶液滴定至蓝色为终点,记录所耗EDTA的体积数（V）.
（四）计算方法
硬度（YD）=C*V*103/Vs…………..mmol/l
（1）
或（YD）=C*V*106/Vs…………..mmol/l
（2）
式中：
C—C1/2EDTA标准溶液的摩尔浓度，mol/l；
V—滴定时所耗EDTA标准溶液的体积，ml；
Vs—水样的体积，ml。
二碱度的测定
（一）所需试剂：
1%酚酞指示剂。
0.1%甲基橙指示剂。
甲基红—亚甲基蓝指示剂。
硫酸标准溶液（C=0.1000mol/l`0.050mol/l`0.0100mol/l）。
（二）测定方法：
1`碱度大的水样，如锅水`化学净水`生水……单位mmol/l
（1）取100ml透明水样注于250ml锥形瓶中。
（2）加入3滴1%酚酞指示剂，若显红色，用0.1mol/l硫酸标准溶液滴定至恰好无色,记录耗酸量（V1）。
再加入2滴甲基橙指示剂，用硫酸标准溶液滴定至溶液呈橙红色为终点，记录耗酸量（V2）
2碱度小的水样，如凝结水`回水……单位mmol/l
（1）取100ml透明水样注于250ml锥形瓶中。
（2）加入3滴1%酚酞指示剂，若显红色，用微量滴定管用0.01mol/l硫酸标准溶液滴定至恰好无色,记录耗酸量（V1）。
再加入2滴甲基红—亚甲基蓝指示剂，用硫酸标准溶液滴定至溶液呈橙红色为终点，记录耗酸量（V2）
（三）计算方法
酚酞碱度（JD）酚=C*V1*10…………mmol/l
（1）
全碱度（JD）=C*V2*10…………..mmol/l
（2）
式中：
C—硫酸标准溶液的摩尔浓度，mol/l；
V2、V2—所耗硫酸标准溶液的体积，ml；（V2不含V2）
三氯化物的测定：
（一）所需试剂：
氯化钠标准溶液（1ml含1mg氯离子）；硝酸银标准溶液（1ml相当于1mgCL-）；1%酚酞指示剂；10%铬酸钾指示剂；氢氧化钠标准溶液（C=0.1mol/l）；硫酸标准溶液（C=0.1mol/l）；
（二）测定方法：
（水样温度最好在20~250C为宜）
1量取100ml水样于锥形瓶中，加2~3滴1%酚酞指示剂，若显红色，用硫酸标准溶液滴至无色；若不显红色，用氢氧化钠溶液中和至微红色，再用硫酸标准溶液滴至无色。
再加入1ml10%铬酸钾指示剂。
2用1ml=1mgCL-（相当于）硝酸银标准溶液滴至橙色，记录所耗硝酸银标准溶液体积V1。
同时作空白试验，记录所耗硝酸银标准溶液体积V2
（三）计算方法：
氯化物的含量=（V1——V2）*
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