論工業(yè)鍋爐水處理的重要性

王秀芳

摘 要：工業(yè)鍋爐是一種重要的熱交換設(shè)備，廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、化工以及電力的工業(yè)部門，被喻為企業(yè)的“心臟”，是生產(chǎn)的動(dòng)力源泉，水質(zhì)作為工業(yè)鍋爐的“血液”，在鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中占有非常重要的地位。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源短缺和水質(zhì)污染的問題日益突出，因此鍋爐水處理工作具有重要的意義，本文分析了工業(yè)鍋爐水處理對(duì)于鍋爐安全運(yùn)行的重要性。詳細(xì)介紹了幾種工業(yè)鍋爐水處理方法。

關(guān)鍵詞：鍋爐;處理;水質(zhì)

1 處理工業(yè)鍋爐水的重要性

工業(yè)鍋爐用水的水源一般為自來水和地下水，這些看上去清澈透明的水中卻存在著許多雜志物質(zhì)，水在鍋爐內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)在高溫高壓條件下會(huì)發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象，當(dāng)雜質(zhì)達(dá)到一定數(shù)量時(shí)便會(huì)析出沉淀物，沉淀物在受熱面上便形成了水垢;水垢的存在極大的影響了鍋爐的導(dǎo)熱效率，增加了燃料的消耗，影響鍋爐的水循環(huán)，并且腐蝕金屬，嚴(yán)重危害鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此鍋爐水處理就是利用水處理技術(shù)把水中危害鍋爐安全運(yùn)行的雜質(zhì)和離子除去，保證鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此，工業(yè)鍋爐的水處理對(duì)于鍋爐具有更重要的意義。

2 天然水的化學(xué)特征

2.1 天然水中碳酸化合物

天然水中普遍存在著各種形態(tài)的碳酸化合物，它們是決定水質(zhì)pH值的重要因素，并且對(duì)外加酸、加堿有一定的緩沖能力，同時(shí)對(duì)水質(zhì)和水處理有重要的影響。

2.2 天然水的酸度

水的酸度是指水中能與強(qiáng)堿發(fā)生和作用的物質(zhì)的量，水中的酸質(zhì)通常有三類物質(zhì)的組成：一是強(qiáng)酸，如：HCl、HNO3、H2SO4。二是弱酸，如：H2CO3、H2S、H2SiO4的及各種有機(jī)酸。三是強(qiáng)酸弱堿鹽如：FeCl3、Al2（SO4）3等。這些物質(zhì)在水中會(huì)電離產(chǎn)生H+或經(jīng)過水解產(chǎn)生H+，而這些H+均能與OH發(fā)生中和反應(yīng)。

2.3 天然水的堿度

水的堿度與酸度相反，是指水中能與強(qiáng)酸即H+發(fā)生中和作用的物質(zhì)的量，其組成通常也是三類物質(zhì)。一是強(qiáng)堿，如NaOH、Ca（OH）2。二是弱堿，如：NH3有機(jī)胺類。三是強(qiáng)堿弱酸鹽，如：各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、硫化物。這些物質(zhì)在水中會(huì)全部或部分電離生成OH-或經(jīng)過水解生成OH-，這些OH-與強(qiáng)酸進(jìn)行中和反應(yīng)。此外有些堿性物質(zhì)也可以直接與H+起中和反應(yīng)，如：CO32-+H+=HCO3-，HC03-+H+→H2CO3大多數(shù)天然水中堿度有氫氧化物，碳酸鹽和重碳酸鹽組成，通常稱之為總酸度。

2.4 天然水的硬度

通常以Ca2+和Mg2+的含量來計(jì)算水的硬度，并作為水質(zhì)的一個(gè)指標(biāo)，一般將水中所含鈣鎂離子的總量稱為水的總硬度，按照離子組成，水的硬度可進(jìn)一步區(qū)分為鈣硬度和鎂硬度。按照水中陰離子組成，又可把硬度區(qū)分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。碳酸鹽硬度就是鈣和鎂的重碳酸鹽和碳酸鹽，這種水煮沸后很容易生成碳酸鹽沉淀析出，所以又稱這種硬度為暫時(shí)硬度。而非碳酸鹽硬度是鈣和鎂的硫酸鹽以及氧化物，用煮沸方法不能從水中析出沉淀，所以這種硬度又稱為永久硬度。

3 工業(yè)鍋用水的水質(zhì)要求

鍋爐是將水在一定的溫度和壓力下加熱產(chǎn)生蒸汽，用蒸汽作為傳熱和動(dòng)力的介質(zhì)，一般工礦企業(yè)采用低壓或中壓鍋爐，產(chǎn)生蒸汽傳熱源或動(dòng)力用，這種鍋爐對(duì)水質(zhì)要求稍低，而發(fā)電廠或熱電站通常采用高壓鍋爐產(chǎn)生的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)來發(fā)電，為保證蒸汽對(duì)汽輪機(jī)無腐蝕和結(jié)垢沉積，這種鍋爐對(duì)水質(zhì)的要求非常高，因此，鍋爐用水的水質(zhì)要求根據(jù)鍋爐的工作壓力和溫度的不同而不同，不論何種鍋爐用水，它對(duì)水的硬度都有較嚴(yán)格的要求和限制，其他凡能導(dǎo)致鍋爐給水系統(tǒng)及其他熱力設(shè)備腐蝕、結(jié)垢以及引起汽水共騰現(xiàn)象，使離子交換樹脂中毒的雜質(zhì)如：溶解氧、可溶性二氧化硅、鐵、余氯等都應(yīng)大部或全除去。

4 鍋爐用水水質(zhì)不良對(duì)鍋爐的危害

水質(zhì)不良，會(huì)對(duì)鍋爐受熱面金屬上形成水垢，使鍋爐金屬發(fā)生腐蝕和惡化蒸汽品質(zhì)，必然會(huì)涉及鍋爐安全經(jīng)濟(jì)定的運(yùn)行。

4.1 形成水垢

在鍋?zhàn)o(hù)金屬受熱面上一旦形成水垢時(shí)，對(duì)鍋爐的危害有以下四個(gè)方面：

①導(dǎo)致爐受熱面金屬的損壞，降低鍋爐使用壽命;②降低熱效率，增加燃料消耗量，降低鍋爐出力;③增加鍋爐的化學(xué)清洗次數(shù);④導(dǎo)致金屬腐蝕。

4.2 導(dǎo)致鍋爐金屬腐蝕

鍋水中游離NaOH，過高或水pH值過低，又合有較多中性鹽等情況下，會(huì)導(dǎo)致鍋爐金屬腐蝕，水中合有較多腐蝕產(chǎn)物，又會(huì)導(dǎo)致水冷壁管沉積物下的腐蝕。

4.3 導(dǎo)致蒸汽品質(zhì)化

由于鍋水中存在有害雜質(zhì)，當(dāng)鍋爐不斷的蒸發(fā)濃縮時(shí)，鍋爐水含鹽量濃度逐步增加，鍋水的表面力亦隨之增大，在鍋水沸騰表面產(chǎn)生大量泡沫層，跑泡沫簿層破裂后分離出很多的水滴，這些含鹽量量很高的水滴不斷被蒸汽帶出，從而發(fā)生汽水共騰現(xiàn)象，結(jié)果污染蒸汽使蒸汽品質(zhì)惡化。

5 水處理的方法

5.1 爐外水處理方法

5.1.1 離子交換法

離子交換樹脂的組成：①單體，一種能聚合成高分子化合物的低分子有機(jī)物;②交聯(lián)劑一起橋架作用;③架環(huán)基團(tuán)一可交換離子的基團(tuán)。

離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)：①高分子骨架;②離子交換基團(tuán);③孔。

離子交換樹脂的分類：①按交換基因的性質(zhì)分類：a.陰離子交換樹脂;b.陽離子交換樹脂;②按交換樹脂的孔型分類：a.凝膠型樹脂;b.大孔型樹脂。

離子交換樹脂的工作原理：離子交換樹脂的工作原理是一種離子交換反應(yīng)，并且此反應(yīng)是具有可逆性的，我們把逆向反應(yīng)叫作離子交換樹脂的再生。

離子交換樹脂的工作過程：①交換帶的形成階段：溶液一接觸樹脂就開始發(fā)生離子交換反應(yīng);②交換帶的移動(dòng)階段：隨著離子交換的進(jìn)行，離子交換帶逐浙向下部樹脂層移動(dòng)，這樣在樹脂層中形成了三個(gè)區(qū)域：a.失效層;b.工作層;c.保護(hù)層;③交換帶的消失階段，當(dāng)交換帶的下端達(dá)到樹脂層底部時(shí)，Na+開始泄露，不能滿足出水指標(biāo)要求，視為離子交換樹脂已失效。

5.1.2 膜法除鹽水處理

膜分離法是利用選擇性透過膜為分離介質(zhì)，當(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動(dòng)力（如：壓力差、濃度差、電位差）時(shí)，使溶劑與溶質(zhì)或微粒分離的方法，它包括電滲析，反滲透（RO）EDI，超濾，擴(kuò)散滲析等。其中的反滲透、超濾，相當(dāng)于過濾技術(shù)，用選擇性透式膜進(jìn)行分離時(shí)，使溶質(zhì)通過膜的方法稱為滲析，而使溶劑通過膜的方法則稱為滲透。

5.2 鍋內(nèi)加藥處理方法

鍋內(nèi)加藥處理是作為鍋爐補(bǔ)給水、凝結(jié)水生成返回水處理的補(bǔ)充處理，主要有以下幾種方法。

5.2.1 純堿鹽處理法

鍋水中各種離子存在下列平衡關(guān)系：Ca2++C032-↓=

CaCO3↓，Ca2++SO42-=CaS04↓，Ca2++Si032-=CaSi03。Mg2++

20H-=Mg（OH）2↓純堿鹽處理是人為增加CO32-濃度。在鍋水維持一定堿度和pH值的條件下，生成無定型的水值。

5.2.2 磷酸鹽處理法

在鍋水呈堿性的條件下，加入磷酸鹽溶液，使鍋水磷酸性鹽根維持在一定濃度范國(guó)內(nèi)，水中的鈣離子便與磷酸根反應(yīng)生成堿或磷酸鈣（也稱水化磷灰石）少量鎂離子則與鍋中的硅酸根生成蛇紋石，其反應(yīng)如下：

lOCa2++6PO43-+20H-→3Ca3（PO4）2Ca（OH）2↓

3Mg2++2SiO32-+H2O→3MgO2SiO22H2O↓

堿式磷酸鈣和蛇紋石均屬于難溶化合物，在鍋水中成分散松軟狀水渣，易隨鍋爐排污排出鍋爐，不會(huì)粘附在受熱面形成次水垢。

6 總結(jié)

鍋爐水的處理是具備必要性的，因?yàn)樵谖覈?guó)化學(xué)工業(yè)的卓越發(fā)展中，為提升鍋爐水的品質(zhì)，各種方式被應(yīng)用到水處理中。一定要對(duì)清污處理謹(jǐn)慎對(duì)待，由于結(jié)垢而導(dǎo)致的冷熱溫度不平均，會(huì)嚴(yán)重的危害到鍋爐的壽命。因此，要大力發(fā)展各種高效率、大容量以及高流速的新型水處理設(shè)備，并且要采用高科技的化學(xué)除鹽技術(shù)，這樣的話，不僅可以提高鍋爐水質(zhì)，還能夠使得鍋爐的運(yùn)行費(fèi)用得到節(jié)省，并且鍋爐會(huì)正常的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。那么帶給我們的將會(huì)是嶄新的工業(yè)自動(dòng)化鍋爐運(yùn)行。

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