低压锅炉水处理技术分析及应用

Posted 2023-01-12 锅炉水处理

篇首语：没有锯不倒的树，没有敲不响的钟。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了低压锅炉水处理技术分析及应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

锅炉的水质管理及水处理是保证锅炉安全、经济运行的重要措施之一。当锅炉给水不良，尤其是给水中存在硬度物质，又末进行合适的水处理时，在锅炉内壁上会形成水垢，不仅影响传热，浪费燃料，甚至引起爆管，堵塞管道。因此搞好水处理，对保障锅炉安全、高效经济运行是至关重要的，本文通过对各种软化和除碱流程的分析，给出了针对不同原水水质应采取的化学水处理流程。。
低压锅炉水质不良，特别是水的硬度高、pH值低的水，还会对锅炉金属产生腐蚀，使金属构件变薄甚至穿孔，进而发生恶性事故，锅炉金属的腐蚀不仅会缩短设备本身的使用寿命，而且由于金属腐蚀产物转入水中，增加了水中杂质，从而加剧了结垢过程，又会促进垢下腐蚀，这样的恶性循环更会导致锅炉事故的发生。因此，搞好锅炉水处理是关系到锅炉安全经济运行的一项重要工作。低压锅炉水处理必须执行现行国家标准—《低压锅炉水质》(GB1576-1996)，它是我们选择水处理流程的依据。
1.化学水处理流程的选择
1.1选择合适、有效、经济简便的处理方法和设备水处理技术发展早期多是使用锅内加药处理的方法，一般小型锅炉和热水锅炉单纯采用锅内加药处理，而不用锅外水处理方法，按照需要按量加药，并做到及时正确排污，可以达到GB/Tl576—2008工业锅炉水质的要求。但对于4t/h以上，且额定蒸汽压力≥1.3MPa的锅炉就最好不采用单纯锅内加药的方法，因为投放药剂多，水渣多，影响水处理效果。现在离子交换水处理方法已是成熟技术，且能满足大部分水处理工作的要求。
锅炉使用部门应当根据所用锅炉品种、炉型、结构和容量等采取合适的水处理方式，以保证锅炉水质，并能经济性运行。锅炉种类繁多，原水水质复杂，不同类型的锅炉对给水水质的要求不同，不同的水处理方法和设备适用于不同的原水水质和制备不同的锅炉用水。
1.2钠离子交换软化流程
钠离子交换软化是目前工业锅炉给水软化最常用的一种方法。其软化过程是：将具有一定硬度的原水，流经装有钠离子交换剂的软化器时，原水中的Ca2+、Mg2+等阳离子被交换剂所吸附，而交换剂中可交换离子(Na+)则转入水中，从而达到去除原水中Ca2+、Mg2+，使原水得到软化，当树脂失效时，再用食盐再生，流程如下：

对于硬度很高的原水，单纯进行离子交换软化，虽然消除了硬度，但软化后的水含盐量有所增加；对于碱度较高的原水，单纯进行钠离子交换软化后，仍保持原来的碱度。这种较高的碱度和含盐量，对提高锅水质量和蒸汽品质都是不利的。因此对于高硬度和高碱度的水质，不宜单纯采用钠离子交换软化，而必须采用氢—钠离子交换软化，甚至要进行部分除盐或全部除盐处理。
1.3软化除碱流程
当原水硬度高、碱度也高，或者硬度不高而碱度很高时，为了防止锅炉腐蚀和蒸汽污染，除了将水软化外，还必须对水进行降碱处理。所谓降碱，就是通过离子交换或其他方法，适当降低给水的碱度。由于锅水通常是碱性水，pH值保持在10～12，因此并不要求除去给水的全部碱度，仅仅要求给水碱度不致过高从而造成锅水碱度过高。原水中的碱度通常以暂硬Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2及钠碱NaHCO3的形式存在。在进行钠离子交换软化时，暂硬碱度也转化为钠盐碱度。当原水及软化水中碱度较高时，在锅内一定温度和压力的作用下，NaHCO3转化为NaCO3并在一定程度上水解成NaOH，同于蒸发浓缩，使得锅水碱度及相对碱度过高，造成汽水共腾、苛性脆化等等严重后果。因此，当原水的碱度超标时，对原水不仅需要软化，还需进行降碱处理。降碱往往是和软化配合进行的。它又分石灰-钠流程、氢钠串并联流程、不足量酸再生磺化媒氢钠串联流程、铵钠离子交换法。其中铵钠离子交换流程的出水中的铵盐在锅内分解会污染蒸汽品质，磺化媒氢钠串联流程中用的交换剂磺化媒的工作交换容量较低，这两个流程现在已较少采用。
1.3.1石灰-钠流程
当原水用石灰处理时，实际上在水中发生了下列反应：

因此，在用石灰处理时，首先消失的是游离CO2，然后是Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2，它一方面降低了原水的硬度，另一方面又降低了原水的碱度，是一个软化除碱的过程。由于石灰处理时有一个沉淀的过程，生成的沉淀物有少量呈胶体状态残留于水中。所以石灰处理不可能将碳酸盐硬度全部除去，而是有一定的残余硬度和残余碱度。这部分硬度和原水中永久硬度可靠后置的Na离子交换器来除去，Na离子交换器中发生的反应同式
(1)、
(2)。
1.3.2氢-钠串联和氢-钠并联流程
(1)采用钠离子交换后的软水其碱度不变，若要降低碱度，需要加酸处理，而氢离子交换后的水呈酸性。它是以H床出水中生成的强酸与原水的碱度发生中和反应。在氢钠串联流程里，原水一部分流经氢离子交换器，其出水与另一部分原水混合，进行中和反应后，进行除CO2器除去CO2，然后进入中间水箱，再由水泵打入钠离子交换器进行软化，其流程如下：
在氢钠串联流程里，原水分两部分，一部分送至H型交换器中，其流程如下：

串联离子交换系统适用于硬度较高的水质，因为原水与氢离子交换后的出水混合之后，总硬度相应降低了，这种水再流经钠离子交换器，既可减轻钠离子交换器的负担，又能提高软化水的质量。在氢钠并联流程里，原水经分配装置，一部分流经钠离子交换器，另一部分流经氢离子交换器，然后将氢离子交换器产生的酸性水与钠离子交换器产生的碱性水混合，最后进入除CO2器中除去CO2。其流程如下：

H离子交换器内的反应同式(11)、(12)、(13)、(14)、(15)，Na离子交换器内的反应同式
(3)、
(4)。在混合器内发生下列反应：

1.3.3氯-钠流程
氯离子交换可不同程度地将水中各种酸根离子转化为氯离子，从而有效地降低水的碱度，但不能降低水的硬度和含盐量。将氯离子交换与钠离子交换配合使用，即可达到除硬降碱的目的。氯-钠离子交换都是以串联方式进行的，无需考虑水量分配问题。串联氯-钠离子交换又分为双床串联系统和单床双层系统两种。双床串联系统是将钠离子交换器与氯离子交换器串接，让原水先后流经两个交换器。根据两个交换器的排列次序不同，又分为两种运行方式。因钠离子交换剂的抗污染能力较强，通常布置在前面。当氯离子交换器的出水残余硬度超过允许值时，两交换器同时失效，并均用食盐溶液进行再生。单床双层系统是将氯离子交换剂和钠离子交换剂填装在同一交换器内，上部为氯离子交换剂，下部为钠离子交换剂，分层处装有中间排液管。原水从上部进入交换器，通过氯型交换剂层、钠型交换剂层和排水装置，由底部流出除硬降碱水。氯-钠离子交换剂再生时，食盐溶液分别从交换器的顶部和底部同时进入，从中间排液装置处排出再生废液，这样，使上部氯型交换剂顺流再生，下部钠型交换剂逆流再生。氯-钠离子交换因无需设置原水分配及出水混合装置，无需设置二氧化碳器，且两种交换剂采用共同的再生剂，再生系统简单，因而而整个系统简单，操作方便。但氯型交换剂的交换容量小，价格较高，交换后水中总的含盐量不变，出水的氯离子含量增高，会腐蚀铁质及铜质部件。因此，氯-钠离子交换适用于原水碱度高而氯离子含量低的中小型工业锅炉。
2.结束语
低压锅炉的化学水处理流程的选择依据是国家标准—《低压锅炉水质》(GB1576-2008)。对于不需要除碱的水质，钠离子交换流程仍然是首选流程；对于需要除碱的水质，如原水碳酸盐硬度较高，氢-钠串联流程是首选流程，此系统比较安全可靠，更适合处理高硬度的水。具体采用哪一种流程，要经技术鉴定和研究比较。