第五节 锅炉水处理

第五节 锅炉水处理 一、锅炉水处理的意义 锅炉的补水来自船舶装载的淡水或是船上造水机制造的淡水。这些淡水大都含有各种盐类、气体和多种杂质，若不经过一定的处理就进入锅炉，会使锅炉和加热设备及其管道附件结垢、腐蚀和发生汽水共腾现象，危害很大。 1(炉水硬度带来的危害 ，，，，2222炉水硬度即水中含有Ca和Mg离子的浓度。Ca和Mg形成的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐等即易在锅炉的受热面上生成水垢。一般水垢的导热系数很小，约为钢板的1/30,1/50，因而在锅炉的受热面上稍有附着，就会使管壁温度急剧增加，严重时会将受热面管子烧坏，影响锅炉工作的可靠性。同时形成水垢后，由于受热面的传热系数降低，锅炉的排烟温度升高，效率降低，燃料消耗增加。一般锅炉受热面内壁产生1mm厚的水垢，会使燃料耗量增加2~3,。此外，水垢生成后，会减小受热面管子内水的流通面积，使流阻增加，严重时会堵塞，从而破环了锅炉正常的水循环，导致管子烧坏，甚至破裂。另外，结垢后往往促使电化学腐蚀作用加强，引起所谓的“垢下腐蚀”，加速受热面管子的损坏。 2(炉水碱度不适带来的危害 ,2炉水的碱度就是使水带碱性的氢氧根(OH?)、碳酸根(CO)、碳酸氢根(HCO?)和磷酸33,3根(PO)等离子在水中的当量浓度之和。如果炉水的碱性不足，并且溶有较多的氧气或二4 氧化碳，以及含有大量的盐和氯离子，将会促进锅炉受热面的腐蚀。但是当炉水的碱性太强，在高度浓缩的碱性溶液和高度应力的作用下，加上炉水中缺少硝酸盐、磷酸盐这些保护性盐类时，这会使锅炉金属结晶之间产生细微裂纹。这种腐蚀称为苛性脆化。由于细微裂纹很难发现，苛性脆化可能引起锅炉爆炸事故。苛性脆化通常发生在铆钉接缝处，所以当锅炉由焊接代替铆接后，苛性脆化已很少见，偶尔发生在管口扩接处。 3(炉水盐度带来的危害 当炉水中含盐量达到某一极限值时，锅炉的蒸发面上会产生很厚的泡沫层，即所谓汽水共腾。汽水共腾的原因是含盐量大的炉水粘度增加，泡沫强度提高，不易破裂。当含盐量超过临界值时泡沫寿命会显著增长，故形成汽水共腾。这将导致蒸汽带水过多，对设备和管路带来腐蚀，甚至引起蒸汽机械的水击。 据不完全统计，有一半以上的锅炉事故是由于水质引起的。所以必须对淡水进行处理，使水中的的有关成分控制在规定的范围之内。为此需要定期的检验炉水和给水的质量，查明给水、炉水中的硬度、碱度和盐度是否符合 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。若发现给水不符合标准，必须采取对水处理装置如离子交换器还原、磁性水改器换新等 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 。若炉水不符合标准，要向炉内投药或排污，以抑制炉水对锅炉的腐蚀和防止受热面上沉积水垢。投药的种类、比例和量及排污量要根据化验结果确定。 二、锅炉水处理的基本知识 1(常用浓度单位 为了表明各种物质在水中的含量，经常采用下列几种单位(换算见表13-5): (1)毫克/升(ppm或mg/1)它是指每升水中含有某物质的毫克数。 3(2)毫克/米(ppb或mg/t)它是指每立方米水(即每吨水)中含有某物质的毫克数。 表13-5 常用浓度单位的换算 3mg/1 mg/m mg当量/1 g当量/1 1 1000 1/N 1/1000N 61000 1 1/1000N 1/N×10 N 1000N 1 1/1000 61000N 10N 1000 1 N:物质的当量 1(3)毫克当量/升或克当量/升( N或N)当每升水中所含某物质的毫克数(或克数)正好1000 是它的当量时，此时水溶液的浓度称1毫克当量/升或1克当量/升(1mg当量/1或1g当量/1)。 当几种物质混合发生化学反应生成新物质时，它们在质量上有一定的比例关系。因此，在化学计算中引出了“当量”的概念，其含义相当于比例量。例如氢氧化钠(NaOH)的当量 ,2为40，碳酸钙(CaCO)的当量为50，碳酸根(CO)的当量为30等等。1升溶液中含有4033 克NaOH，我们就称此时NaOH的浓度就是1克当量/升，简写为1N，毫克当量就是克当量的千分之一。在化学反应中，1克当量的任何物质只能和1克当量的另一种物质发生完全化学反应，所得到的化合物也是1克当量。 2(水的酸碱性 ，,，不论在纯净的水中，还是在水溶液中，都是既含有H，也含有OH，当水中的H的 ,浓度C大于OH的浓度C时，水溶液呈酸性;C小于C时，水溶液呈碱性;C,,H+OHH+OHH+等于C时，水溶液呈中性。同时由实验测定发现，C与C之间存在一定的关系，即,,OHH+OH,14在室温下，C?C=10。所以当水中C一定时，C也随之被确定。这样，只用C,,H+OHH+OHH+就可以表示水的酸碱性。为计算和表示方便起见，用氢离子浓度的负对数来表示水溶液酸碱性的强弱程度，称之为水的pH值，即pH,,lg C。于是: H+,7 中性溶液C,10 pH =7 H+,7 酸性溶液C>10 pH <7H+, 7 碱性溶液C<10 pH >7H+ 酸、碱、盐溶解于水中时，多以离子状态存在。如将HSO、HNO和HCl溶于水中，243，,,,2它们分别离解出氢离子H和硫酸根离子SO、硝酸根离子NO、氯离子Cl。凡溶于水43，+中的物质能离解出H者，都能使水呈酸性。NaOH溶于水，则离解为钠离子Na和氢氧根 ,,离子OH。凡溶于水中能离解出OH的都是碱性物质。 ,,,,23除OH外，水中所含的CO、HCO和PO离子浓度也是水的碱性的间接表征。这334,2是由于CO与水发生下列反应: 3,,,2CO，H2O,?HCO，OH 33,,HCO，H2O,?HCO，OH 33 HCO的离解性甚弱，由于C增加，C势必减少，所以使C,C，水呈碱性。,,23OHH+OHH+,3PO与水发生类似的反应。为了使炉水呈碱性，防止金属发生腐蚀，海船上使用的药剂有4 NaCO、NaPO?12HO(俗称三钠)、NaHPO?12HO(俗称二钠)，就是利用它们溶于水23342242,,23后，生成CO或PO，使水呈碱性。 34 pH值的测量有各种不同的方法。常用特殊的指示药剂来测定水的反应，药剂的颜色会 ，随着H的浓度而变化。作为指示药剂用的试剂有酚酞、石蕊素和橙黄色的甲基等，遇水后 ，随H浓度的不同而变化颜色。用pH试纸检测水的pH值，操作简单快捷，在船上使用比较方便。 3(水中的含有物分类 由于水中的盐类是以离子状态出现的，所以炉水中的含有物可分为: (1)金属阳离子: ，，，，222Ca、Mg、Na、Fe; (2)阴离子: ,,,,23投药处理生成的有:OH、CO、PO、NO; 343,,,,2天然水中包含的有:Cl、SO、HCO和SiO; 432 (3)气体:O和CO; 22 (4)油污和悬浮物 ，，，,,,2222其中，Ca、Mg、Fe、SO、SiO和油污能生成水垢和泥渣;O、CO、Cl和4222,,,,,,2323SO能引起腐蚀;Cl、PO、油污和悬浮物能引起汽水共腾;CO、OH、PO和NO44343 ,能抑制腐蚀和防垢。 三、炉水的主要质量特性 碱度、硬度和盐度统称为炉水的主要质量特性。锅炉在运行过程中，只要将炉水的这几项质量特性指标控制在经过长期实践 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出来的数值范围以内，就可以从水质方面保证锅炉的正常工作。由于锅炉结构形式的多样性，各种锅炉对水质的要求也不一样，一般水管锅炉比火管锅炉高，高压锅炉比低压锅炉高。船舶低压锅炉的水质指标见表13-6。1981年交通部颁布的“交通部直属水运船用锅炉水质标准及处理 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 (试行)”规定的水质指标如表13-7和表13-8所示。 原子量元素的当量, 化合价 酸的分子量酸的当量, 酸分子中的氢原子数 碱(或盐)的分子量碱或盐的当量, 分子中金属原子数×金属化合价数 表13-6 船舶低压锅炉水质指标 水质指标 碱 度 硬 度 盐 度 锅炉型式 (mg/1CaCO) (德国度) (mg/1NaCl) 3 烟管锅炉 125,200 <0.25 <1000 水管锅炉 100,275 <0.25 <700 表13-7 船用锅炉炉水标准 锅炉工作压力MPa ?1.0 1,2.5 2.5,4.9 封存船舶 水质指标 ,3 酚酞碱度N?103.0,6.0 2.5,5.0 2.5,5.0 ,3 总碱度N?10,12 ,10 ,10 ?12 pH值(25?) 10,12 10,12 10,12 含盐量mg/1(NaCl) ,1000 ,700 ,400 ,3磷酸根(PO)mg/1 10,30 10,30 10,30 4 含油量mg/1 ,20 ,15 ,5 表13-8 船用锅炉给水标准 自来水 软化水 蒸馏水 冷凝水 悬浮物mg/1 ?20 ,3总硬度N?10 ?3.5 ?0.04 ?0.04 ?0.04 含盐量mg/1(NaCl) ,30 ,30 ,10 ,10 含油量mg/1 近似0 近似0 0 ,5 炉水主要特性说明如下: 1(碱度 碱度表示水溶液碱性的强弱，是水的主要质量特性之一。 )和微量的NaHCO;给水中含通常锅炉补给水(自来水)中含有Ca(HCO)、Mg(HCO32323有NaOH或NaHCO、NaCO、NaPO;炉水中含有NaOH、NaCO、NaPO。 323342334 目前我国海运部门使用的碱度单位为克当量/升，即N。 2(硬度 硬度用来衡量使锅炉结垢的两种主要盐类，即钙盐和镁盐的含量大小。硬度愈大，表示 结垢能力愈强。 水的硬度可分为暂时硬度、永久硬度和总硬度。 暂时硬度是指水中含有Ca(HCO)和Mg(HCO)而形成的硬度。Ca(HCO)受热会发生323232分解而生成CaCO沉淀，因而暂时硬度可以用加热的方法除去。永久硬度是指水中含有3 CaSO、CaCl和CaSiO等而形成的硬度。永久硬度不能用加热的方法除去。总硬度为暂时423 硬度与永久硬度之和。 ，，22港口补给水中的Ca和Mg主要是由其中所含有溶于水的Ca(HCO)和Mg(HCO)3232所生成，其硬度主要为暂时硬度。 各国使用的硬度单位不一，我国海运部门除使用毫克当量/升外还使用的是德国度(?H)。1德国度是指1升水中含有10毫克的氧化钙(CaO)时所具有的硬度。 1?H=10 mg/l(CaO) 281毫克当量的氧化钙为28毫克，故1升水中含有1毫克当量氧化钙时的硬度为 =2.810德国度，所以毫克当量与德国度的的关系为 1 1?H= 毫克当量/升=0.36毫克当量/升 2.8 3(盐度(或含盐度) ,因为在海轮上炉水中的盐以氯盐居多，Cl的含量多少可以间接反映炉水中含盐量的多 ,少。所以通常把炉水中的Cl的当量浓度称为盐度。除了当量浓度外，炉水盐度还可以氯化钠在炉水中的质量浓度mg/l(NaCl)来表示。 1 mg/l(NaCl)=0.606 mg/l(Cl?),0.0171毫克当量/升 但如果加入某些水处理药剂，如磷酸钠、硝酸钠(可用于除氧)太多，氯离子浓度虽不增加，含盐量也会增大。 4(透明度或浊度 这是表示水中所含有悬浮物数量的水质指标。悬浮物越多，透明度就越低，浊度就越高。 5(pH值 它表示溶液的性质或水呈酸性、碱性、中性的程度。纯水是中性的。 pH值随温度变化而变化。温度升高时，pH值降低。一般以25?时的Ph值作为标准。 pH值 水溶液性质 ,5.5 酸性 5.5,6.5 弱酸性 6.5,7.5 中性 7.5,10 弱碱性 ,10 碱性 pH值能反映出溶液或水对金属材料腐蚀的影响。例如，当Ph值,7时，溶液中有较多 ，，，的H，H是阳性的去极化剂，2 H，2e?H?，会加速腐蚀。当水中同时溶有O 时，形22，成的氧化层保护膜被H破坏，变得很松软，也会加速金属腐蚀。由于锅炉材料中Fe的比例最大，故pH值的限制首先是铁的腐蚀减小。 在船上，炉水的pH值常用pH试纸测试。 四、锅炉水质的测定 为了查明锅炉的水质情况，通常要进行下列几项化验:碱度的化验、硬度的化验、盐度的化验。蒸发量大、工作压力高的锅炉应每天化验一次;蒸发量小，工作压力较低的辅助锅炉，可2,3天化验一次。 1(水样的采取 (1) 取样前应先将取样阀开放2,3 min，排出管路中的残水后，再正式取样。 (2) 进行一次性投药的船舶，应在投药后4小时取样。 (3) 取炉水水样应通过冷却器。没有安装冷却器的船舶，取样时应使用干净的、可以减少炉水蒸发的器皿，以免影响水样的浓度。取样前，用炉水洗涤取样器皿2,3遍。取出水样后，应迅速装入玻璃瓶中，盖上瓶塞，冷却至30,40?可化验。 2(碱度化验 仪器:量筒、烧杯、滴定管和搅棒。 试剂:酚酞指示剂、0.05N浓度硝酸溶液。 方法: (1)正确量取水样50ml(c.c.)，例入烧杯里。 (2)滴入2,4滴1,酚酞指示剂，如果炉水是碱性的即呈粉红色。 (3)用0.05N浓度硝酸溶液滴定，直到水中粉红色退尽为止。 (4)记下用去的硝酸溶液量xml。每耗酸1ml相当于水的碱度为1毫克当量/升，如果用去xml，则碱度为x毫克当量/升。在用mg/1(CaCO)为单位时，则为50×x mg/1(CaCO)。 33,,,23因为酚酞变色时，硝酸没有全部将碱中和，只是将CO转变为HCO，PO转变为334,,2HPO，而对水中存在的HCO全然未起作用，此时水中的pH?8.4。所以用上述方法测43 得的碱度称为酚酞碱度。 (5)在滴定过酚酞碱度的水样中，再加入2滴1,甲基橙指示剂，溶液呈橙黄色。继续用0.05N硝酸标准溶液滴定至溶液变为橙红色为止。 (6)记录再次所消耗的0.05N硝酸标准液的毫升数y，甲基橙碱度即为y毫克当量/升。 总碱度,酚酞碱度x，甲基橙碱度y ,因为炉水中含有HCO很少，所以一般用酚酞碱度作为炉水的指标。只有在测定港口3,补给水的碱度时，因其碱度主要由HCO所造成，才使用总碱度。 3 3(硬度化验 推荐使用特利隆滴定法，其操作步骤如下: (1)取水样50 ml，加入测酚酞碱度时所用的同量硝酸(0.05 N)，使水呈中性反应(但不加入酚酞)。 (2)加入2.5 ml氨缓冲液使水呈碱性(相当于pH,10)。 (3)滴入3,4滴铬兰黑指示剂，水呈葡萄酒红色。 (4)用0.05 N的特利隆溶液(己二胺四己酸二钠，又称EDTA)滴定，边滴边摇动，至水呈蓝色为止。 (5)记下EDTA标准液的耗量xml，此时水的硬度即为x毫克当量/升，再乘2.8就是德国度。 4(盐度化验 仪器:量筒、烧杯、滴定管和搅棒。 试剂:酚酞指示剂、0.05 N浓度硝酸溶液、铬酸钾指示剂和硝酸银溶液。 方法: (1)量取25 ml的水样放于烧杯中。 (2)加入2,3滴酚酞指示剂，溶液呈红色。 (3)用0.05 N的硝酸中和，使溶液呈无色。 (4)滴入10,铬酸钾指示剂3,4滴，水样呈黄色。 (5)此时再用0.0855N的硝酸银溶液滴定，直至水样带砖红色为止。 (6)记下硝酸银溶液耗量xml，盐度即为200 xmg/l(NaCl)。 我国海运部门配制的硝酸银溶液浓度为0.0855N，相当于每升水中含硝酸银14.5 g。每1ml配好的硝酸银溶液恰好与5 mgNaCl完全反应，所以炉水的盐度为200×xmg/1(NaCl)。 硝酸银与氯化钠起作用，生成白色的氯化银沉淀，当水中的氯化物全部与硝酸作用后，多滴入的硝酸银立即与铬酸钾指示剂作用，生成铬酸银，并使溶液呈砖红色。 ,35(磷酸根(PO)含量的测定 4 低压锅炉一般要求将硬度控制在0.25?H以下。使用磷酸盐处理炉水的方法中，有时只 ,3测量和控制水中过剩PO的浓度，而不直接控制硬度。 4 (1)取10 ml炉水水样倒入有刻度的比色管中(若水混浊应过滤)。 (2)加6 ml黄色试剂(钼酸)，摇匀，放置2分钟。 (3)缓慢加白色试剂(氯化亚锡)4 ml，摇匀。 (4)与标准色阶比较(蓝色)深浅，决定其磷酸根含量。若比色管中溶液无色，则说明水中无磷酸根存在。 五、锅炉水处理措施 防止在锅炉受热面上结水垢和使受热面遭受腐蚀的有效办法是对给水在炉外进行处理(采取电渗析、水磁化处理、阳离子交换等硬水软化措施)，但这大多需要较多的设备，而且为使其运行正常，还需要进行经常的水质化验，这对小型的辅锅炉是较难实现的，所以大多数船用辅锅炉需要对锅内水进行处理。 锅内水处理的任务是通过加药剂的方法使炉水的钙、镁盐类形成泥渣，在通过排污的方法把它们排除，防止结垢;并使炉水保持足够的碱性(PH值在10,12之间)，防止发生腐蚀。 为了使锅炉安全运行，并达到减少受热面结垢的目的，常常在锅炉里添加化学药剂，进行炉内水处理。 我国海运公司采用采用磷酸盐为主要药剂，掺配栲胶使用。常用的水处理药剂有:磷酸 ，，22钠NaPO?12HO,其离解生成的磷酸根离子能把形成硬度的盐类(Ca、Mg)沉淀为松软342 的泥渣，又有一定的碱性，是炉内水处理的主要药剂;磷酸氢二钠NaHPO?12HO，能降242低硬度，弱碱性，在炉水有硬度而碱度够用时使用;碳酸钠，能迅速提高炉水碱度;亚硫酸钠NaSO，能消除溶于水中的氧气;硝酸钠NaNO，有防止苛性脆化作用，也有防腐作用。 2323 栲胶外观呈黄棕色，是粉状或块状的弱酸性天然有机物，可溶，毒性很低，其主要成分是丹宁(约占65,,70,)。丹宁可吸附和凝聚炉水中的钙、镁离子，阻止炉水中钙、镁离子以水垢的形式沉析出来，使它们变成流动性很好的泥渣而随排污排出炉外。同时丹宁在碱性 ,3介质中能吸附水中的氧，以及与过剩的PO离子一起形成一层中性保护膜，防止金属表面4 的腐蚀。栲胶用量按下列标准投放:初次投放量为每吨水80g;日常补给水投放量为每吨水100 g。 (6) 定期对炉水进行化验，并进行投药处理。 油船及客船一般每天一次，其它货船每周两次。 (7) 经常进行上下排污。 当含盐量高、碱度太大、炉水进油或大修后初次使用时及每次点火升汽结束后都要进行上排污。为了排除炉内泥渣等沉积物和盐分应定期进行下排污。每天至少一次，排污时间不能过长，一般阀门全开时间不超过30秒，并重复3,5次。 (8) 经常查看凝水观察柜是否有油。 若发现凝水观察柜或热水井中有油时，应将此水泄放舱底。如果换水后仍旧有油，表明油舱加热管漏泄，应停止油舱凝水返回热水井。