水處理對(duì)于鍋爐運(yùn)行的重要性以及常用水處理方法

水處理對(duì)于鍋爐的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，現(xiàn)對(duì)工業(yè)鍋爐水處理的目的、水質(zhì)不良的危害、鍋爐給水爐水的監(jiān)測(cè)指標(biāo)和意義進(jìn)行了介紹，并概述了工業(yè)鍋爐常用的水處理方法。

水處理的好壞直接關(guān)系到鍋爐的安全運(yùn)行，很多使用單位卻對(duì)此不重視、不關(guān)注，直到出現(xiàn)鍋爐事故才后悔莫及。水質(zhì)監(jiān)管缺失給鍋爐安全運(yùn)行留下的是定時(shí)炸彈，鍋爐的水處理不僅要關(guān)注，還要重視，規(guī)范水質(zhì)管理，確保水質(zhì)處于受控狀態(tài)。

鍋爐水處理的目的

鍋爐水處理的目的是除去對(duì)鍋爐有危害的雜質(zhì)，防止鍋爐結(jié)垢和腐蝕，保持蒸汽品質(zhì)良好，保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[1]。做好水質(zhì)管理工作，才能保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，才可延長(zhǎng)鍋爐使用壽命，節(jié)約燃料，保證蒸汽品質(zhì)，防止由于水垢、水渣、腐蝕而引起鍋爐部件損壞或發(fā)生事故的目的。

鍋爐水質(zhì)不良的危害

鍋爐的結(jié)垢，每結(jié)垢1mm，約浪費(fèi)5%-8% 的燃料[2]；使傳熱性能差，受熱面壁溫高，超過(guò)材料的允許溫度，金屬材料過(guò)熱，導(dǎo)致受熱面損壞.

鍋爐的腐蝕，會(huì)直接導(dǎo)致金屬受壓元件受到破壞[3]；腐蝕的鐵化物與其他雜質(zhì)結(jié)成水垢附著在受熱面之上，將影響傳熱效果；產(chǎn)生垢下腐蝕。

影響蒸汽品質(zhì)。含鹽量高、皂化反應(yīng)、汽水共騰、蒸汽嚴(yán)重帶水，致使鍋水起沫，影響蒸汽品質(zhì)，還可能使過(guò)熱器管產(chǎn)生積鹽、影響過(guò)熱蒸汽溫度、水位模糊、在蒸汽流動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生水錘效應(yīng)、引起系統(tǒng)腐蝕等問(wèn)題。

水處理監(jiān)測(cè)指標(biāo)和意義

鍋爐給水監(jiān)測(cè)指標(biāo)和意義

監(jiān)督給水是為了防止鍋爐給水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)垢，在鍋爐排污率不超過(guò)規(guī)定值的前提下，確保鍋水水質(zhì)合格，監(jiān)測(cè)的指標(biāo)和意義如下。

懸浮物（濁度）。若不將水中的懸浮物除去，懸浮物的存在會(huì)影響加藥處理除垢效果和鍋外化學(xué)處理工藝的正常進(jìn)行。

硬度。監(jiān)測(cè)硬度是避免生成鈣、鎂水垢，防止鍋內(nèi)加藥處理的用藥量增加，使鍋水中發(fā)生過(guò)量的水渣。

pH值?？刂平o水系統(tǒng)中的酸性物質(zhì)及堿性物質(zhì)。

溶解氧。監(jiān)測(cè)給水中溶解氧濃度，防止鍋爐產(chǎn)生氧腐蝕。

油量。如果給水中含有油，一方面會(huì)形成油垢，另一方面會(huì)影響蒸汽的品質(zhì)。

含鐵量。監(jiān)督含鐵量是為了防止鐵質(zhì)水垢對(duì)鍋爐的危害。

鍋爐鍋水監(jiān)測(cè)指標(biāo)和意義

對(duì)鍋爐鍋水監(jiān)測(cè)的目的在于防止鍋內(nèi)結(jié)垢、腐蝕和產(chǎn)生蒸汽品質(zhì)不良等問(wèn)題。監(jiān)測(cè)的指標(biāo)有：

堿度。有效地監(jiān)控爐水堿度，太高易造成堿性腐蝕或者苛性脆化，同時(shí)防止鍋水起沫，保證蒸汽品質(zhì)；而鍋水中保留一定的堿度，使之與鈣鎂離子反應(yīng)，可達(dá)到防止結(jié)垢的目的。

酚酞堿度。防止鍋爐產(chǎn)生酸性腐蝕或堿性腐蝕。

方便計(jì)算出鍋水pH值：鍋水pH值＝11＋lg[2×酚酞堿度－全堿度]

pH 值。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，爐水pH 值應(yīng)控制在10 ～12 之間[4]。

溶解固形物。為了保證蒸汽品質(zhì)，減少蒸汽溶鹽，防止鍋水中的雜質(zhì)被帶入蒸汽中[5]。

SO32－。采用亞硫酸鹽除氧時(shí)，鍋爐中應(yīng)維持一定量的SO32－，以除去鍋爐中的氧氣。

PO43－。采用磷酸鹽處理時(shí)，鍋水中應(yīng)維持一定量的PO43－，目的是為了防垢[6]。

相對(duì)堿度。當(dāng)相對(duì)堿度小于某一數(shù)值時(shí)，不會(huì)發(fā)生苛性脆化[7]。

工業(yè)鍋爐常用的水處理方法

工業(yè)鍋爐常用的水處理方法有鍋外水處理和鍋內(nèi)水處理[8]。鍋外水處理是在鍋爐外部用水處理設(shè)備將原水進(jìn)行軟化，使給水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，再將給水注入鍋爐內(nèi)部。工業(yè)鍋爐常見(jiàn)的水處理設(shè)備有鈉離子交換軟水設(shè)備、反滲透凈水設(shè)備[9]。鍋內(nèi)水處理是將藥劑加入給水中，再將給水加入鍋爐內(nèi)部，藥劑在爐內(nèi)直接與水中的雜質(zhì)和金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，緩解對(duì)金屬的侵蝕，避免結(jié)垢。

鈉離子交換軟水設(shè)備

鈉離子交換軟水設(shè)備以4t/h一備一用軟水設(shè)備為例，如圖1，整機(jī)工作流程圖，如圖2。

圖1 4t/h 一備一用軟水設(shè)備

通過(guò)鈉型離子交換樹(shù)脂上的鈉離子與水中的鈣、鎂離子進(jìn)行交換，降低水中硬度，鈣鎂等離子的濃度，從而達(dá)到反滲透膜進(jìn)水需求的水質(zhì)硬度標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間，達(dá)到自動(dòng)控制閥所設(shè)定的流量失效后，需要用鹽水對(duì)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行再生處理，已恢復(fù)其處理交換能力。

軟化過(guò)程，原水經(jīng)過(guò)鈉離子交換器，陽(yáng)離子Ca2 ＋、Mg2＋經(jīng)鈉離子樹(shù)脂接觸而被除去，反應(yīng)如下：

Ca2＋（Mg2＋）＋ 2NaR → CaR2（MgR2）＋ 2Na＋

再生過(guò)程，當(dāng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附足夠的陽(yáng)離子達(dá)到飽和后，就需要用6%-10%的鹽NaCl對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生，而鹽中Na離子反過(guò)來(lái)與樹(shù)脂中的陽(yáng)離子交換，反應(yīng)如下：

CaR2（MgR2）＋ 2Na＋→ Ca2＋（Mg2＋）＋ 2NaR

反應(yīng)中生成的各種水溶性鹽，通過(guò)沖洗去除掉，沖洗的初期實(shí)際是再生的繼續(xù)，流速不要太大，可掌握在3-5m/h，當(dāng)沖洗出水基本不咸的時(shí)，可將流速加大到10-15m/h，再生后的樹(shù)脂又可以投入生產(chǎn)使用。

該軟化水設(shè)備的工作程序如下：

供水：未處理的水通過(guò)樹(shù)脂層，發(fā)生交換反應(yīng)，產(chǎn)生軟水。

反洗：水從樹(shù)脂層下部進(jìn)入，松動(dòng)樹(shù)脂，去除細(xì)碎雜物。

進(jìn)鹽水再生：利用高濃度的Nacl 鹽水流過(guò)樹(shù)脂，把失效樹(shù)脂再生還原為鈉型樹(shù)脂[10]。

沖洗：用水沖洗樹(shù)脂，沖洗掉反應(yīng)生成的各種水溶性鹽。

注水：向鹽箱內(nèi)注水，溶解食鹽，以備下次再生所用。

圖2 4t/h一備一用軟水設(shè)備整機(jī)工作流程圖

反滲透凈水設(shè)備

反滲透是最精密的膜法液體分離技術(shù)，在進(jìn)水（濃溶液）側(cè)施加操作壓力以克服自然滲透壓，當(dāng)高于自然滲透壓的操作壓力加于濃溶液側(cè)時(shí)水分子自然滲透的流動(dòng)方向就會(huì)逆轉(zhuǎn)，進(jìn)水（濃溶液）中的水分子部份通過(guò)反滲透膜成為稀溶液側(cè)的凈化產(chǎn)水[11]。

反滲透凈水設(shè)備以2t/h 一級(jí)RO 反滲透純凈水處理設(shè)備為例，如圖3，整機(jī)工作流程圖，如圖4。

圖3 2t/h一級(jí)RO反滲透純凈水處理設(shè)備

該設(shè)備工藝流程說(shuō)明：

一級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)：利用石英砂多介質(zhì)過(guò)濾器，過(guò)濾掉水中含有的泥沙、錳、鐵銹、膠體物、懸浮物等對(duì)人體有害的物質(zhì)。系統(tǒng)可自動(dòng)反洗、正洗。

二級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)：利用活性炭過(guò)濾器，過(guò)濾掉水中的色素、異味、大量生化有機(jī)物等對(duì)人體有害的污染物。系統(tǒng)可自動(dòng)反洗、正洗。

三級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)：利用離子交換樹(shù)脂，降低水中硬度，軟化水質(zhì)，防止?jié)B透膜結(jié)垢，且系統(tǒng)可自動(dòng)反洗、正洗，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂再生。

四級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)：使用精密過(guò)濾器進(jìn)一步凈化，達(dá)到最優(yōu)的濁度和色度，確保反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水要求。純凈水設(shè)備主機(jī)系統(tǒng)采用反滲透技術(shù)進(jìn)行脫鹽處理，反滲透膜孔徑僅為0.0001微米，能去除有害的可溶解性固體及細(xì)菌、病毒等，脫鹽率在99.6% 以上，生產(chǎn)出符合要求的純凈水，主機(jī)部分包含保安過(guò)濾器、高壓泵和反滲透膜，保安過(guò)濾器為以上的第四級(jí)預(yù)處理系統(tǒng)，高壓泵是主機(jī)上的核心設(shè)備之一，為反滲透膜元件提供足夠的壓力，以克服滲透壓及運(yùn)行阻力，滿(mǎn)足裝置達(dá)到額定的出水量。

圖4 2t/h一級(jí)RO反滲透純凈水處理設(shè)備整機(jī)工作流程圖

鍋內(nèi)水處理

按照GB/T 1576-2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，額定蒸發(fā)量≤4t/h，額定蒸汽壓力≤1.0MPa 的自然循環(huán)蒸汽鍋爐和汽水兩用鍋爐可以單純采用鍋內(nèi)水處理、部分軟化或天然堿法等水處理方式，但應(yīng)保證鍋爐受熱面平均結(jié)垢速率不大于0.5mm/a。

鍋內(nèi)加藥水處理方法成本低，不需要復(fù)雜的水處理設(shè)備，方法簡(jiǎn)便，但是鍋內(nèi)加藥水處理是不能完全避免鍋爐結(jié)垢的，做好水質(zhì)監(jiān)控，定期排污，否則產(chǎn)生的水渣泥垢易生成二次水垢。如果該區(qū)域水質(zhì)較差，硬度太高，則不建議鍋內(nèi)加藥水處理，反而會(huì)加速結(jié)垢。

所用的藥劑通常被稱(chēng)為軟水劑或者緩蝕阻垢劑，由高分子聚合物、有機(jī)膦酸鹽、聚羧酸鹽、無(wú)機(jī)鹽、緩蝕劑等復(fù)合制作生成，其用量應(yīng)根據(jù)各個(gè)品牌的使用說(shuō)明指導(dǎo)進(jìn)行控制加藥，并做好水質(zhì)監(jiān)控，根據(jù)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整藥量。

加藥后應(yīng)做好水質(zhì)監(jiān)控，爐水pH 值在10-12 之間，總堿度6-26mmol/L 為宜。要求操作人員認(rèn)真負(fù)責(zé)，做好定期排污，每班至少排污一次，每一次排污應(yīng)保持30-60 秒為宜，如果發(fā)現(xiàn)排污時(shí)，水位沒(méi)有明顯變化，應(yīng)考慮是否是老水垢脫落而導(dǎo)致管道堵塞，若管道堵塞，應(yīng)及時(shí)采取措施。

采用鍋內(nèi)加藥水處理應(yīng)定期停爐檢查，一般鍋爐每運(yùn)行半年左右，停爐打開(kāi)入孔檢查水處理效果，如果不理想，應(yīng)查清原因，及時(shí)調(diào)整，并徹底清除鍋內(nèi)的水渣或水垢

工業(yè)鍋爐的水處理是鍋爐安全運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，如果水質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題，輕則鍋爐損壞，重則人命關(guān)天，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。所以，使用單位要認(rèn)真對(duì)待水質(zhì)管理問(wèn)題，建立健全水處理監(jiān)督管理制度，確保有效準(zhǔn)確的實(shí)施；同時(shí)，提高水處理作業(yè)人員的技術(shù)水平，加強(qiáng)培訓(xùn)不斷學(xué)習(xí)不斷提高，增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)意識(shí)；最后，認(rèn)真正確對(duì)待新技術(shù)、新設(shè)備，選擇適合自身的水處理方法?？傊?，保證水質(zhì)安全可靠，處于我們的有效控制之下，鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行才能得到基本保證。