七台河蒸汽锅炉水处理

七台河蒸汽锅炉水处理

七台河蒸汽锅炉水处理

一、锅炉定义及分类：

         锅炉是利用燃料燃烧所释放出的热量或工业生产中的余热，生产蒸汽或热水的设备。由于我国的锅炉种类繁多，很难用统一进行分类，以下介绍工业锅炉常用的几种分类方法。

（1）按用途分类：有电站锅炉、工业锅炉和生活用炉。

（2）按输出介质分类：有蒸汽锅炉、热水锅炉和汽水两用锅炉。

（3）按燃料分类：有燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉。

（4）按蒸发量分类：有小型锅炉（蒸发量小于20T/h）中型锅炉（蒸发量为20-75T/h）和小型锅炉（蒸发量小于75T/h）

（5）按压力分类有：低压锅炉（工作压力不大于2.5兆帕）和高压锅炉（工作压力为8.0-11.0兆帕）。

二、锅炉供热系统的水汽循环：

         水循环对锅炉安全运行具有很重要的意义。锅炉金属受热在高温状态下工作。如果没有连续不断的水汽混合物冷却，则管壁温度会很快升高，当温度超过了管子金属的耐热极限时，管壁就有可能发生鼓包和蠕变严重时经过处理。管壁就会结生水垢，congregation破坏锅炉水循环。这就是为什么所有锅炉都应安装软化水装置的道理。

三、锅炉给水水质的不良对锅炉的危害：

         水质不良，是指给水中含有较多的有害杂质，这种水如果不经过任何处理，将会带来以下危害。

（1）结垢：

         水在锅炉内受热后沸腾蒸发的结果，为水中的杂质提供了化学反应和不断浓缩的条件。当这些杂质在锅水中达到饱和时，便有固体物质析出。所析出的固体物体，如果悬浮在锅水中，就称为水渣；如果牢固地附着在受热面上，则称为水垢。人们称水垢为锅炉的“百害之源”，关键是水垢的导热性太差。锅炉钢板的导热系数约为40-50千卡/米·小时·℃，而水垢的导热系数要比锅炉钢板小数十倍到数百倍。这样就会造成锅炉出力下降。如果锅炉结有水垢，又要保持一定的出力（工作压力和蒸发量）。这样只有增加火侧的温度才行，水垢越厚，导热系数越差，锅炉火侧的温度就得越高。国家试验数据，对于工作压力为1.4MPa的锅炉，火侧温度在900~1200℃之间，火侧的温度为197℃，没有结水垢是的钢板温度只有215~250℃。同样的锅炉，当锅板结有0.8~1.0毫米水垢后，锅板温度比无垢时提高了134~160℃。20#锅板当达到315℃时，金属的各种塑性指标开始下降，当达到450℃，金属就会因过热而蠕动变形。因此水处理不好，锅炉结生水垢，是很容易是锅炉金属燃损的。

         据统计仅东北三省，每年因燃损，报废的锅炉就达1000多台。长春一家锅炉修造厂统计，每年大修的锅炉中有60%是因水垢烧坏的。吉林省某县的一个化肥厂，没进行水处理之前，几乎每年都要烧坏一台4吨/小时的快装锅炉，诸如上述的例子是很多的。

（2）大量浪费燃料。

         试验证明当锅炉结有水垢时，对于工作鸭梨为1.4MPa的锅炉结生1毫米的水垢，可浪费燃料8%据统计，仅东北三省，每年因锅炉结垢浪费的煤炭就达200多万吨。

（3）降低处理：

         当锅炉蒸发面结有水垢时，火侧的热量不能很快传递给水侧就会降低锅炉的出力，如果化肥厂因水处理不好，锅炉结垢，使锅炉蒸发能力降低了三分之一，因供气不足自动作业线不能开车，造成全厂停产。

（4）增加锅炉检修量。

         锅炉板或管道结有水垢以后，非常难以清除，特别是由于水垢引起锅炉的泄漏，裂纹，折损，变形，腐蚀等病害。不仅损害了锅炉，而且耗费大量人里，物力去检修，不但缩短了运行的时间，也增加了检修费用。如山西吕梁市一饭店，因没搞水处理，锅炉两年多报废一台，每年还得停炉检修，一个多月，自从上了离子交换软水设备后，锅炉已安全运行了五年，每年只做一些例行检修，保养。

（5）危及安全

         锅炉因水垢引起的事故，占锅炉事故总数的20%以上，不但造成设备损失，也威胁这人身安全。

         据美国统计资料介绍，锅炉进行水处理，从全局讲是“一本万利”的事，而水处理的基建和运行费用，之占各项节约费用的四分之一。

         锅炉水处理的方法一、是加药处理法；二、是采用软化水设备。那么二者有什么不同呢？

加药处理法就是通过向锅炉给水加一定数量的软水剂也称除垢剂，阻垢剂。使锅炉给水中的结垢物质转变成水渣，然后通过排污将其从锅内排出，从而达到减缓水垢结成的目的。这种水处理的好处是投资小，成本低。但是不足之处主要有：

         （1）必须对症下药：即一定要做到什么样的水质，选择什么样的药剂。

         （2）必须量水投药：按上水的数量和质量，投加一定数量的药剂，切不可多投或少投。

         （3）必须科学排污：一定要按照化验结果进行科学的排污。

         （4）必须严格监督：一定要严格地监督锅水的品质，以指导加药和排污作业。苏联曾建议在1.5MPa以下的锅炉，都可以采用加药处理法，但其前提条件是：没有水冷壁管；在运行汇总能保证可靠地排除锅内形成的水渣，而不会影响运行安全；使用单位对锅炉蒸汽质量要求的不高等。

         锅炉进水加药处理时限制给水总硬度≤3.5毫克当量/升。这要求锅炉需定期清洗，保证热强度最大的受热面上每年可结水垢厚度不超过0.5毫米。如果给水硬度再大，锅炉的安全经济运行就较难保证了。

         采用软化水装置供水（一般采用离子交换法），限定的给水硬度可达0.03毫克当量/升，在锅炉定期清洗的情况下，能保证热强度最大受热面上每年积垢不超过0.1毫米，就国产离子交换树脂和软化设备来讲，也完全能够满足这一要求，但国产设备对设备操作人员的要求比较高，如果操作不当，或用水波动大时及不容易达到这一指标。针对这一堆难题国外在20世纪已开发出利用凸轮杆控制阀板开闭的多路阀式软化水发生装置，由于些类设备运行→再生过程全自动定时运行动作。该方式产生量稳定。价格便宜，易于操作。很快得到广泛采用。

         对进入锅炉之前的水，即锅炉给水中的悬浮物、胶体物、有机物、各种溶解的盐类和气体进行处理，并对锅内水质进行调整，使锅炉给水和锅水的品质符合标准的过程。

         锅炉水处理的目的是为了防止锅炉水汽系统结垢、积盐和腐蚀。锅炉给水品质不良会引起：

         ①在锅炉管子内壁上结水垢；

         ②蒸汽品质恶化，在过热器和汽轮机通流部分生成沉积物；

         ③锅炉和水汽通道内壁发生金属腐蚀。

         这些后果都直接影响锅炉的传热效果，降低锅炉、汽轮机的效率，严重时甚至会造成锅炉爆管事故。

         由于水垢的导热能力只有钢铁的几十分之一到几百分之一，有些低压锅炉受热面上积1毫米厚的水垢，燃料耗量就会增加1.5~2。

         锅炉水处理的任务就是针对锅炉的炉型、参数和原水品质，按照锅炉水质标准选择合适的处理方法以保证锅炉安全、经济地运行。高参数大容量的电站锅炉对给水品质的要求很高。

         以一台蒸发量为1000吨/时的直流锅炉为例：

         每千克给水所含的盐分不超过0.05毫克，即为干净自来水（每千克约含盐0.1~0.7克）所含盐分的万分之一左右，甚至比医用蒸馏水的含盐量还少。即使这样，在一年运行期中还会有几百公斤的盐分进入锅炉。

         当然，最终留在锅炉中的仅是一部分。许多国家都制定有各类锅炉的给水质量标准。

         简 史

         早期的小型锅炉直接采用天然水，或仅用一些简单的方法除去水中的悬浮物和大颗粒杂质，这种锅炉常常需要停炉清除水垢。后来，人们采用钠沸石等天然软化剂对给水进行处理，并在锅水内添加某些药品以减缓水垢的生成，延长锅炉的连续运行期、

         随着锅炉参数不断提高，进入锅炉的水量越来越大，锅炉单位受热面积的吸热量也不断增加，锅炉水汽系统对锅炉水质也提出来更高的要求。为此而采用了蒸发器，用蒸馏水来补充锅炉给水。

         20世纪30年代，人造离子交换树脂（一种不溶于水的颗粒状高分子化合物）问世，并被用于锅炉给水除盐，取得了良好的效果，这是锅炉水处理技术的一项大进展。

         此后，除盐装置普遍采用离子交换树脂。从50年代末期，又陆续研究成功多孔型树脂、大孔型树脂和其他种类的新型树脂。各种更为新型的现代除盐设备也相继出现，进一步促进了锅炉水处理技术的发展。

         处理范围：锅炉水处理主要包括补给水（即锅炉的补充水）处理、凝结水（即汽轮机凝结水或工艺流程回收的凝结水）处理、给水除氧、给水加氨和锅内加药处理四部分。

         补给水处理：因蒸汽用途（供热或发电）和凝结水回收程度的不同，锅炉的补给水量也不相同。凝汽式电站锅炉的补给水量一般低于蒸发量的3%，供热锅炉的补给水量可高达100%。

         补给水处理流程如下：

         ①预处理：当原水为地表水时，预处理的目的是除去水中的悬浮物、胶体物和有机物等。通常是在原水中投加混凝剂（如硫酸铝等），使上述杂质凝聚成大的颗粒，借自重而下沉，然后过滤成清水。

         当以地下水或城市用水作补给水时，原水的预处理可以省去，只进行过滤。

         常用的澄清设备有脉冲式、水力加速式和机械搅拌式澄清器；

         过滤设备有虹吸滤池、无阀滤池和单流式或双流式机械过滤器等。

         为了进一步清除水中的有机物，还可增设活性炭过滤器。

         ②软化：采用天然或人造的离子交换剂，将钙、镁硬盐转变成不结垢的盐，以防止锅炉管子内壁结成钙镁硬水垢。对含钙镁重碳酸盐且碱度较高的水，也可以采用氢钠离子交换法或在预处理（如加石灰法等）中加以解决。

         对于部分工业锅炉，这样的处理通常已能满足要求，虽然给水的含盐量并不一定明显降低。

         ③除盐：随着锅炉参数的不断提高和直流锅炉的出现，甚至要求将锅炉给水中所有的盐分都除尽。这时就必须采用除盐的方法。

         化学除盐所采用的离子交换剂品种很多，使用最普遍的是阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，简称“阳树脂”和“阴树脂”。

         在离子交换器中，含盐水流经树脂时，盐分中的阳离子和阴离子分别与树脂中阳离子（H）和阴离子（OH）发生变换后被除去。

         当水的碱度较高时，为了减轻阴离子交换器的负担，提高系统运行的经济性，在阳离子交换器之后一般都要求串连脱碳器以除去二氧化碳。含盐量特别高的水，也可采用反渗透或电渗析工艺，先淡化水质，再进入离子交换器进行深度除盐。

         对高压以上的锅筒锅炉或直流锅炉，还必须除去给水中的微量硅；

         中、低压锅炉则按含量情况处理。

凝结水处理：凝结水在循环过程中，会受到汽轮机凝汽器冷却水泄漏和系统腐蚀产物等引起的污染，有时也需要进行处理。其典型的处理流程为：

         凝结水的处理量与锅炉的参数、炉型（如有无炉筒或分离器）和凝结水的污染情况有关。

随着锅炉参数的提高，凝结水的处理量一般逐渐增加。对超临界压力锅炉应全部处理；对超高压及亚临界压力锅炉处理量为25~100%；对有锅筒的高压以下锅炉一般不进行处理。

常用的凝结水处理设备有纤维素覆盖过滤器和电磁过滤器等。凝结水在其中除去腐蚀产物（氧化铜和氧化铁等）后，再进入混合床或粉末树脂覆盖过滤器进行深度除盐。

         给水除氧：锅炉给水中的溶解氧会腐蚀热力系统的金属。腐蚀产物在锅炉热负荷较高处结成铜铁垢，使传热恶化，甚至造成爆管或在汽轮机高压缸中沉积，使汽轮机效率降低。因此，经过软化或除盐的补给水和凝结水，在进入锅炉之前一般都要除氧。常用的除氧方式有热力除氧和真空除氧等，有时还辅以化学除氧。

         所谓热力除氧，就是当给水在除氧器中被加热到沸腾时，气体在水中的溶解度降低，使气体从水中逸出，排入大气。按工作压力来分，应用较多的热力除氧器有0.12兆帕和0.6兆帕的。热力除氧时水必须加热到饱和温度，除氧水的表面积要大（如采用淋水或雾化播散装置），以便逸出的气体能够迅速地排出。真空除氧常在汽轮机凝汽器中进行。化学除氧就是在给水中添加联胺或亚硫酸钠，将水中含氧量进一步减少。

         给水加氨和锅内加药处理：经补给水处理、凝结水处理和给水除氧后的锅炉给水。

一般都要求添加氨或有机胺等以提高给水的PH值，防止酸性水对金属部件的腐蚀。

对有锅筒的锅炉一般都要进行锅内处理。处理时，在锅筒内投加磷酸三钠或其他化学剂，把水中能形成水垢的盐类杂质变成可以在排污时拍掉的泥渣，以防止或减缓水垢的形成。

趋势：锅炉给水处理的总趋势是：

① 随着化学工业的迅速发展，越来越广泛地采用化学除盐，以提高锅炉给水品质。

② 发战各种大容量、高流速和高效率的新型水处理设备，以降低水处理的投资和运行费用。

③提高水处理设备的自动化程度。