锅炉水处理基础知识.docx

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锅炉水处理基础知识

锅炉水处理作业

锅炉水处理工作直接关系到锅炉的安全和经济运行，对锅炉水处理工作的重要性要有足够的认识。

若锅炉水未经处理而直接注入锅炉，锅炉水日积月累就会结成水垢，直接降低锅炉运行效率，增加耗煤量。

据科学推断，如果锅炉结水垢厚度1毫米，其耗煤量会增加4%。

如果结水垢4毫米，耗煤量将将增加10%以上。

锅炉水处理目的，在于将水处理合格后注入锅炉从而防止锅炉结水垢，避免腐蚀，节约能源，保证锅炉安全经济运行，这也是锅炉水处理工作被纳入锅炉安全监察管理工作重要环节的立法依据。

目前，全国在用锅炉超过60万台，但由于存在管理与运行操作不当、锅炉水质达标率低等原因，锅炉运行平均效率尚不足65%，与工业发达国家相比约低15%。

因此，节能空间和潜力相当大，为了防止和减少锅炉事故，保障人民群众生命和财产安全，促进经济发展，国务院授权国家质检总局，对锅炉设备依法实行安全与节能审查和监督管理。

国家质检总局规定，锅炉用水必须符合国家标准GBT-1576工业锅炉水质或GBT-1214火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量的要求，并且要求从事锅炉水处理作业的人员应当具备以下条件：

一、是年满18周岁；

二、身体健康，矫正视力正常无色盲；

三、具有一定的文化程度，其中一级水处理作业人员允许对热水锅炉和额定工作压力小于或者等于二点五兆帕的蒸汽锅炉的水处理作业需要具有初中以上文化；二级水处理作业人员允许对任何压力参数蒸汽锅炉的水处理作业，需具有高中以上文化程度；

四、有相应的锅炉水处理理论知识和实际操作技能；

五、熟悉国家有关法律、法规、规章、安全技术规范和标准，掌握有关安全技术知识。

已经具备以上条件还需经过培训，参加理论知识和实际操作技能双重考试合格并且取得县级以上质量技术监督部门颁发的特种设备作业人员证，方可从事批准的锅炉设备类别和水处理作业级别，一级或者二级作业。

锅炉水处理基础知识

一、天然水及锅炉用水

1.天然水

第一部分来讲天然水，天然水是由三部分组成，包括雨水、雪水等自然形成的大气水，江水、河水、湖水、海水等地表水，井水、泉水等地下水。

天然水的杂质

天然水当中的杂质有三种:

悬浮物质、胶体物质和溶解物质。

悬浮物质

指水中所含有的砂粒、泥土、细菌、藻类及原生动物等不溶性杂质，其颗粒较大，粒径在10-4mm以上。

这些杂质当中比重大的自然就下沉了，形成沉淀，比值小的就是悬浮在水面上，就成为悬浮物，它可以通过自然的沉降过滤出去。

胶体物质

天然水中的胶体分为两类：

一是矿物质胶体，由硅、铁、铝等矿物质形成的微粒；

二是有机胶体，由动物、植物腐败后的腐殖质形成的微粒。

胶体物质的粒径一般是在10-6毫米到10-4毫米之间，因为胶体微粒带有同性电荷而相互排斥，彼此之间不能够联合，因而依靠自身的重力自行下沉，就是在水中能够长时间的稳定的存在，因此说要除去胶体物质需要向水中加入混凝剂来破坏胶体的稳定性，可以通过混凝、成晶还有过滤等方法把它去除掉。

溶解物质，指颗粒小于10-6mm的微粒，包括矿物质盐类和溶解于水中的气体，因极其细微，人眼已无法观测得到。

在天然水中溶解的盐类主要有钠盐、钾盐、钙与镁的重碳酸盐还有氯化物等，而且它多数是以离子状态存在的，比如阳离子主要有钙离子、镁离子还有钠离子等，阴离子主要有碳酸氢根离子、氯离子、硫酸根离子等。

在天然水当中溶解气体是以分子状态存在的，比如氧气、二氧化碳等。

2.天然水中的杂质对于锅炉运行的危害

悬浮物质的危害：

水中的悬浮物质进入锅炉内受热后会很快下沉，沉积物最容易进入锅水流速缓慢的锅筒、联箱内，以及炉管的弯曲部位，不仅影响锅炉传热，降低热效率，严重时还会堵塞炉管，造成爆管事故，威胁锅炉安全运行。

比水轻的悬浮物进入锅炉后，往往漂浮在蒸发面上，容易引发汽水共腾，降低蒸汽品质。

悬浮物如进入离子交换器，会污染离子交换树脂，降低树脂的交换能力，减少周期制水量，并影响离子交换器的出水质量。

胶体物质的危害：

水中的胶体物质进入锅炉，同悬浮物质一样，很快形成沉积物，并在受热面上结生水垢和泥渣粘附物；

有机胶体还会引起锅水发生泡沫，当泡沫浓缩到一定程度时，会产生汽水共腾现象形成假水位，导致司炉工做出错误判断而发生事故。

胶体物质如进入离子交换器，会将离子交换树脂的表面包裹起来，降低树脂的交换能力，严重时会使树脂“中毒”，迫使出水质量达不到合格标准。

溶解物质的危害：

水中的盐类离子，分为阳离子和阴离子两种。

阳离子主要就是钙离子和镁离子，它们在锅水浓缩的时候溶液形成一种难容的化合物，沉积在受热面上，然后形成水垢，比如有碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢等。

另外当锅水当中钠离子达到一定程度的时候会引起锅水产生泡沫，之后也会出现汽水共腾的现象。

水中的阴离子主要是HCO3-和SO42-。

HCO3-进入锅内受热后，容易发生下列分解和水解反应：

2HCO3-→↑CO32-+CO2↑+H2O↑

CO32-+H2O→2OH-+CO2↑

在这个反应产物中碳酸根离子容易结成一些结垢性物质，氢氧根离子会提高锅水的相对的碱度，二氧化碳被蒸汽带走了，溶解于蒸汽的凝结水中，最后提高了水的酸性。

还有硫酸根离子容易与水中的钙离子形成难于去除的硫酸盐水垢，严重影响锅炉的热效率和传热效果。

3.锅炉用水

为了防止天然水中的杂质进入锅炉对锅炉运行造成的危害，必须将天然水经过预先处理后方可作为锅炉用水。

下面是锅炉用水当中的一些常用术语及定义：

原水：

未经过任何处理的水，即天然水。

给水：

直接进入锅炉的水，通常由补给水、回水和疏水组成。

补给水：

原水经过处理后，用来补充锅炉排污和汽水损耗的水。

回水：

锅炉产生的蒸汽、热水，做功后或热交换后回到给水中的水。

疏水：

蒸汽温度与压力降低后的凝结水。

软化水：

除掉全部或大部分钙、镁离子后的水。

除盐水：

通过有效的工艺处理，去除全部或大部分水中的悬浮物和无机阴、阳离子等杂质后，所得成品水的统称。

锅水：

锅炉运行时，存在于锅炉中并吸收热量产生蒸汽或热水的水。

排污水：

从运行锅炉内排出的含有杂质和盐类的锅水。

二、锅炉的基本知识

1.锅炉工作原理与分类

锅炉，顾名思义是由“锅”和“炉”两大部分组成的设备。

锅就是盛水和汽的部件，它的主要作用就是吸收炉放出来的热量，然后把锅水给加热到一定的温度或者加热到具有一定压力的蒸汽。

炉就是锅炉中燃烧燃料的部件，炉主要就是提供燃料燃烧的条件，然后使燃料产生的热量供锅来吸收。

锅与炉一个就是水一个就是火，一个是吸热一个是放热，锅炉最后形成一个把化学能转化为热能的这样一个设备。

锅炉的种类很多，很难用一个统一的方法来分类。

输出热能、用于工农业生产及人们生活方面的锅炉，称为工业锅炉或称供热锅炉。

以发电为主的电站锅炉或称动力锅炉，以及安装在机车、船舶上的移动式锅炉。

锅炉按照输出介质分类：

蒸汽锅炉、热水锅炉、汽水两用锅炉和有机热载体锅炉。

锅炉按燃料分类：

燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉。

锅炉按照蒸发量分类：

小型锅炉（蒸发量小于等于20t/h）、中型锅炉（蒸发量大于20t/h~75t/h）和大型锅炉（蒸发量大于75t/h）。

锅炉按压力分类：

常压锅炉（表压为零）、低压锅炉（工作压力小于2.5MPa）、中压锅炉（工作压力大于2.5MPa~3.8MPa）和高压锅炉（工作压力大于3.8MPa）。

2.锅炉的结构

首先看一下锅炉的生产流程：

锅水吸收热量之后源源不断的产生蒸汽和热水，满足用户的需要，工作之后的冷凝水也就成为回水又被送回到锅炉房与经过水处理后的补给水一起进入锅炉，然后锅水继续吸热、产生热水或者是汽化后产生蒸汽、补水循环工作。

因此说，锅炉设备整体不仅仅是锅炉本体，还包括风机、水泵等其他的一些辅助的系统，才能保证锅炉运行过程连续正常进行，确保安全可靠、经济有效。

下面是锅炉设备结构表

锅炉设备结构表

锅炉设备

锅炉本体

锅炉受热面

（锅）

主要受热面

水冷壁

辅射受热面

对流管束

对流受热面

附加受热面

蒸汽过热器

尾部受热面

省煤器

空气预热器

安全附件

压力表、安全阀、温度计、水位表、低水位报警及联锁保护装置、蒸汽超压报警及联锁保护装置等

锅炉燃烧设备（炉）

炉墙、钢架和平台扶梯

锅炉设备

锅炉辅助设备系统

水汽系统

给水和回水管道及水箱、水泵、蒸汽或出水管道及分汽（水）缸等

水处理系统

给水软化、脱盐、除氧设备等

烟风系统

送风机、引风机、风渣、烟渣、烟囱等

除尘系统

烟气除尘及脱硫净化设备等

运煤除渣系统

锅炉房内外运煤、除渣、除灰设备等

仪表自控系统

安全运行监控仪表、经济计量仪表、自控与温控装置等

供热系统

热网循环泵、换热器、热网补水定压装置、管道及附件等

3.锅炉的燃烧与传热

煤的燃烧，是指煤中的可燃物质（C、H、S等元素）与空气中的氧气，在一定温度下发生剧烈的化学反应，并发出光和热的现象。

燃烧基础，产生蒸汽和热水是主要目的，这两者通过传热连接在一起。

煤在炉膛内燃烧产生的热量，由火焰或烟气通过金属壁（受热面）传给水、蒸汽或空气（统称介质）的过程，称为传热。

传热就是从温度高的物体向温度低的物体进行的，两个物体的温差越大，传热的速度越快、效果越好。

传热分对流、传导、辐射三种形式。

4.锅炉排污

（1）锅炉排污的目的

锅炉排污，是指排除锅水中污秽物质的过程。

因为含有杂质的回水进入锅炉之后随着锅水的不断蒸发浓缩，水中杂志的浓度逐渐增大，当达到一定限度的时候，就会给锅炉运行带来不良的影响。

锅炉排污目的主要就是在于确保锅炉的安全经济运行，排除锅水中过剩的盐类和碱类等杂质、锅水表面的油渍和泡沫以及锅内结成的水渣，同时补入洁净的给水，使锅水的水质各项指标保持在相关规定标准规定的范围内。

锅炉排污的方式

锅炉排污的方式，有连续排污和定期排污两种。

连续排污又称表面排污，是连续不断地从锅水表面将含盐量和含碱量较高的锅水排出，达到降低锅水中的盐类杂质以及排出锅水表面的油脂和泡沫、净化水质的目的。

定期排污又称间隙排污或底部排污，是在锅炉系统的最低点（如下锅筒底部、下集箱底部）将锅内形成的水渣和其他沉积物排出锅外。

定期排污还能迅速有效的调节锅水的浓度，以弥补连续排污的不足。

因此说，不论大型、中型还是小型锅炉都需要设置定期排污装置，

锅炉排污的要求

锅炉定期排污要按照“勤排、少排，均衡排”的要求进行，才能达到排出水量少、尽量减少热量损失；排出污秽杂质多，尽量提高锅水质量。

锅炉排污率计算

锅炉排污量的大小常以排污率，即锅炉排出水量占锅炉蒸发量的百分数来表示。

P=（Q污/Q汽）×100％

式中P—锅炉排污率，％；

Q污—锅炉排污量，t／h；

Q汽—锅炉蒸发量，t／h。

但在实际应用中，锅炉排污率通常不按上式计算，而是根据水质分析结果用如下方法计算：

排污率为：

P=（Q污/Q汽）×100％=[S给/（S污-S给）]×100％

S给就是给水中某物质的含量，S污就是排污水某物质的含量。

给水中的溶解物质进入锅炉后，随着锅水的不断蒸发而逐渐浓缩，当达到最大允许含量时，锅水的蒸发倍率（K）就是所允许的最大蒸发倍率或称锅水最大浓缩倍数。

锅水的最大蒸发倍率近似等于排污率的倒数。

即：

K=Q汽/Q污=1/P（倍）

以软化水为补给水或者单纯采用锅内加药处理的锅炉正常排污率一般不能超过10%，以除盐水为补给水锅炉的正常排污率不应该超过2%，否则会加大锅炉排污的热量损失，降低锅炉运行的经济性。

综上所述，当求得锅炉排污率P或锅炉最大蒸发倍率K之后，就可以用通常的化验锅水中氯离子含量的方法来控制锅水的浓度。

即锅水中氯离子的最大含量为：

Cl高=K·Cl给（mg/L）

式中：

Cl高——锅水中氯离子的最大含量，