工业锅炉水处理及水质监督

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Ksp 可从附表查到;,判断A+m*B-n = Ksp 可知道有无沉淀出现;,离子积 溶度积,沉淀的生成,在氯化钡的洛掖中,参加硫酸钠,就有白色的沉淀生成;,因为硫酸钡是难溶电解质,其Ksp =8.7l0-11 ,而氯化钡和硫酸钠都是易溶的强电解质,它们在溶液中电离后,Ba+2SO42-Ksp,所以产生 BaS04沉淀;,Na+ + Cl- + Ba+2 SO42- Na+ + Cl- + BaSO4 ,我们常称其中一种化合物为另一种离子的沉淀剂。所以参加沉淀剂使难溶电解质的离子积大于溶度积是生成沉淀的必要条件。,随着沉淀反响的进行,离子积逐渐减小,直到等于溶度积时,沉淀反响就到达平衡,不再生成沉淀。,化学分析中,经常耍求离子沉淀尽可能的完全,使用稍过盈的沉淀剂可以到达这个目的。,这种由相同离子作用,使难溶电解质溶解度降低的现象也是同离子效应。,沉淀的溶解,要使沉淀溶解,只需降消沉淀物的任意一种离子的浓度,使离子积小于其溶度积。 降低离子浓度的方法很多,例如使其生成弱电解质:在含有氢氧化镁固体的饱和溶液中参加盐酸,盐酸电离产生的H+ 离子就和氢氧化镁电离产生的OH-离子结合成弱电解质水; Mg(OH)2(固) Mg2+ +2OH- HCl H+ + Cl- H+ + OH- = H2O 说明:因为OH- 的减少,使氢氧化镁的离子积小于其溶度积,氢氧化镁固体就继续溶解;,沉淀的转化,沉淀的转化:,CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4,改为离子方程式:,CaSO4 Ca2+ + SO42-锅内水垢溶解电离,Na2CO3 Na+ + CO32-在锅水中参加纯碱并电离,Ca2+ + CO32- CaCO3形成新的沉淀,为什么?,CaSO4 的溶度积 CaCO3的溶度积,,保持锅水碱度就使锅水中有大量的 CO32- 离子,创造了形成 CaCO3沉淀的条件,水样的采集,对水样的根本要求,样品要有代表性、采出后不被污染、分析测定前不发生变化;其本卷须知有:,合理选择采样点;,采样管应装有取样冷却器;,采样管应充分冲洗;,采样瓶应充分冲洗;,水样的数量应满足试验与复核的需要;,采样后应及时进行分析;,三、锅炉用水的预处理,锅炉用水预处理,自然界的水含有很多杂质,一旦进入离子交换器内,造成阻力增大,堵塞树脂的毛孔,严重降低树脂交换能力;,水的预处理方法:混凝、沉淀如无阀滤池、过滤、曝气除铁、除氯自来水;,高硬度与高碱度水的预处理石灰处理法;,“锅炉用水预处理 是锅外水处理的先决条件!,离子交换树脂的结构及性能,离子交换树脂的组成:单体母体、交联剂、交换基团活性基团;,离子交换树脂的分类:阳离子型、阴离子型;,离子交换树脂的物理性能:形状球形、粒度小的交换能力大但水的阻力大,一般;,离子交换树脂的交换容量:全交换容量和工作交换容量不断变化的、再生交换容量;,离子交换的选择性:,Fe3+Al 3 + Ca 2+Mg2 +K +NH4 +Na + H +,也就是说不容易将前面 Fe3+交换下来称中毒;,离子交换是可逆反响;,锅内加药处理方法,锅内加药处理方法,现代锅内水处理是向给水或锅水中投加适当的药剂,使与锅水中Ca2+、Mg2+或SiO2 等容易结垢的物质发生化学或物理化学反响,形成松散的悬浮在锅水中的水渣,通过排污排出锅外,以到达减轻锅炉结垢的目的;,问题:锅水是清好还是混浊好?,优点:原水适用范围广,设备简单、投资少,操作方便、运行费用低,如能管理得好,防垢达80%以上;,缺点:排污率较高、热量损失大,不能完全防止结垢,易形成二次垢;,锅内的化学反响,锅水在锅炉运行中发生受热、蒸发、浓缩、结晶及物质间的反响等过程,由于这些变化导致了锅水中沉淀物的析出。,锅内的化学反响,重碳酸根的分解:2HCO3- CO32- + CO2+ H2O,碳酸根的水解: CO32- + H2O 2OH- + CO2,难溶物质沉淀: Ca2+ CO32- CaCO3,Ca2+ SO42- CaSO4 , Ca2+ SiO32- CaSiO3,Mg2+ 2OH- Mg(OH)2 ,Ca2+、 Mg2+ 具有负的温度系数,温度升高溶解度下降。,锅内的理化过程,结晶过程:到达过饱和状态,有晶核存在,结晶将更加容易;,蒸发过程:受热面的蒸发浓缩使盐类杂质附着在受热面上,,金属外表状态:粗糙的外表或残留物将成为结晶的晶核,并粘附在受热面上;,因受热不均引起电位差也成为结晶的晶核,原有水垢或腐蚀产物的存在将使沉积速度加快,原有水垢迅速增加。,锅水中沉淀物的形态,锅炉运行中,形成沉淀物的现象是不可防止的,但在不同的外界条件下生成的沉淀物的形态是不同的,即生成水垢与水渣;,水垢:牢固附着在受热面上形成坚硬致密的结晶体;,水渣:存在于锅水中,形成松软絮状或细小晶粒状悬浮物浮在锅水外表或沉于汽包或联箱底部;,水渣又可分为粘附性强和粘附性差的。粘附性强的如不及时排出锅外有可能形成二次水垢;流动性好的水渣有利于通过排污排出。,我们应当设法生成流动性好的水渣,防止生成粘附性强的水垢,因此就必须进行锅内的加药处理。,改变锅水中沉淀物状态的方法,1,根据锅内理化过程,为使沉淀物不形成水垢而形成水渣,需采取以下手段:,1)创造使水垢转变成水渣的条件。例如碳酸钙在锅水pH值较低时,容易沉积在受热面上,形成固定晶体的水垢。当控制锅水的pH值在1012时,碳酸钙沉淀在碱剂的分散作用下,而悬浮在锅水中形成水渣。,(2)向锅水中引入形成水渣的结晶核心投加外表活性较强的物质;破坏某些盐类的过饱和状态,以及吸附水中形成的胶体或微小悬浮物,向锅水中投加石墨等物质。,3投加高分子聚合物,使其在锅内与Ca2+、 Mg2+等离子发生络合或螯合反响,以减少锅水中的 Ca2+、 Mg2+ 浓度,使它们难以到达溶度积,延缓沉淀物的生成。例如腐植酸钠和聚合磷酸盐处理,就起到了这种作用。,(4) 创造锅炉受热面的清洁条件,阻碍水垢结晶萌芽的形成。例如新安装的锅炉进行煮炉,长期停用的锅炉在运行前进行化学清洗,就能够起到这种作用。,改变锅水中沉淀物状态的方法,使沉淀析出的固体微粒外表与受热金属外表具有相同电荷,或使受热金属外表形成电中性绝缘层,从而破坏它们之间的静电作用。例如,拷胶和腐植酸钠等有机药剂就是起着这种作用。,6有效地控制结晶的离子平衡,使锅水易结垢的离子向着生成水渣方向移动,通常采用的纯碱处理和磷酸盐处理即属此例。,创造有利于水循环和加速水循环的条件,以破坏水垢晶体的沉积过程,例如,在锅炉设计及安装水平管段和角度较小的管段时,防止出现水循环不良的死角。,改变锅水中沉淀物状态的方法,锅内水处理方法的评价,石墨处理法: 就是将一定量的石墨粉用水调成期状,通过加药装置注入锅炉中,增加结晶的晶核。,栲胶处理法: 拷胶是一种从某些天然植物中经提炼而制成的有机物质。它的主耍成分是单宁,大约占70% 左右,单宁的分子式为C41H30O28.是多元酚羧酸的衍生物。目前这种方法也很少单独使用,应用较多的是用拷胶和纯碱、苛性钠及磷酸钠配制成的防垢剂联合使用。,电磁水处理法:这类方法已经投放市场的装置有“高频水改器和“磁水器。但从各地调查情况来看,绝大多数使用单位的防垢效果均不理想,因此这种方法目前不宜推广。,碱性药剂处理法:这是目前普遍应用的方法。这种方法如果使用得当,均能起到良好的防垢效果。使用较多的处理方法有:天然碱处理,纯碱处理,磷酸盐处理,复合防垢剂处理。,有机防垢剂处理法:近年来石油、化工、电力等部门相继采用了大分子有机物为水质稳定剂,对工业锅炉冷却水系统进行防垢处理。结果证明,在加药量很少的情况下,取得了较好的防垢效果,所以,称此类药剂为有机防垢剂。目前看来,这是一种很有开展前途的工业锅炉防垢剂。,锅内水处理方法的评价,锅内加药处理方法的选择,锅内水处理方法,无论任何压力和出力的锅炉几乎都在采用。,所不同的是,压力较高的锅炉是在进行锅外水处理的同时,辅以锅内水处理;,压力较低的锅炉,可不需经锅外水处理而直接采用锅内水处理。,对于低压锅妒,因炉型和水质不同,不管采用何种锅内水处理方法,都应到达锅炉水质标准的要求。,锅内加药处理与锅外化学处理的关系,按规定凡蒸发量大于2 吨时的锅炉,都应采取锅外化学水处理措施原水软化处理。,但是采用锅外化学水处理的锅炉,并非完全平安可靠。因为锅炉给水虽经炉外软化处理,还会有不同程度的残留硬度带入锅内,在锅水蒸发缩过程中,仍有可能形成水垢。,况且锅水的碱度和pH值也不一定能够到达规定的控制标准,可能会因给水水质问题引起锅水发泡和锅护腐蚀。所以,有锅外化学水处蕊的锅护,有时还需采取适当的锅内加药处理方法。,常用的锅内加药处理方法有,防垢剂处理使锅水中的残留硬度形成水渣;,碱剂或酸剂处理控制锅水的pH 值和碱度;,复原剂处理除去水中溶解氧,防止锅炉发生腐蚀;,消泡剂处理用来防止汽水共腾或发沫,以提高蒸汽质量和减少锅炉排污。,防垢剂处理时所使用的药剂的规定,锅炉压力,1.3MPa,时,应采用,碳酸盐,处理。,锅炉压力,1.3MPa,时,应采用,磷酸盐,处理。此压力下碳酸盐大量水解。,在锅水中保持适当量的,CO,3,2-,或,O,4,3-,,使残留的,Ca,2+,沉淀成碳酸盐或磷酸盐的水渣以防止生成硫酸钙的沉淀;,对于工作压力,1.3MPa,,蒸发量,2 t/h,的锅炉,为了防止结垢,一般应采用锅外和锅内相结合的水处理方法,并且还需加强锅炉的排污和停炉后的清理。,GB/T1576-2021?工业锅炉水质?对采用锅内加药的规定,原2001版标准规定:额定蒸发量小于等于2t/h,且额定蒸汽压力小于等于1.0MPa的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉如对汽、水品质无特殊要求也可采用锅内加药处理。,GB/T1576-2021已额定蒸发量小于等于4t/h,且额定蒸汽压力小于等于1.3 MPa的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉,但必须对锅炉的结垢、腐蚀和水质加强监督,认真做好加药、排污和清洗工作,其水质应符合表2规定。,锅内加药的锅水控制标准GB/T1576-2021,天然碱处理法的原理,给水中含有碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度;,碳酸盐硬度进入锅炉后受热自行分解,在沸腾的锅水中只要保持一定的碱度和pH值,析出的沉淀将成为水渣而不是水垢;,Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2 + H2O,Mg(HCO3)2 Mg(OH)2+ 2CO2,原水中的天然碱负硬度也发生分解:,NaHCO3 Na2CO3 +CO2 + H2O,Na2CO3 + H2O 2NaOH + CO2,纯碱处理法的原理,纯碱处理法主要针对原水上的非碳酸盐硬度;主要作用为:,降低锅水中,Ca,2+,、,Mg,2+,、,SO,4,2-,、,SiO,3,2-,等离子的浓度;,Ca,2+,+,CO,3,2-,Ca,CO,3, (,溶度积,4.810,-9,),Ca,2+,+,SO,4,2-,Ca,SO,4, (,溶度积,6.110,-5,),Mg,2+,+ 2,OH,-,Mg(OH),2,(,溶度积,5.010,-12,),Ca,2+,+ P,O,4,3-,Ca,3,(P,O,4,),2,(,溶度积,2.010,-29,),2,、保持锅水的碱度和,pH,值,使碳酸钙沉淀分散成无定形水渣;,纯碱处理法加药量的计算,空炉上水加碱量 G0g计算:,G0=53( H-A+A0) W; H给水硬度,,A给水碱度,A0 给水控制;毫克当量/升,W-锅炉水容积;53- Na2CO3 的当量;,锅炉正常运行时的加碱量 G1g/t计算:,G1=53( H-A+A0P) ;P- 锅炉排污率,调整锅炉碱度时的加碱量 G2g/t计算:,G1=53(A0-A低)W; ; A低- 实测锅炉碱度低,纯碱处理法防垢效果的评价,如控制锅水碱度为8-20,pH值在10-12的条件下,防垢效果普遍较好;,原有结生的老垢有明显脱落;这是因为原有硫酸钙或硅酸钙垢在CO32- 作用下使沉淀发生转化的结果;,处理费用减低,燃料消耗减少;,设备简单,操作简便,运行平安可靠;,必要时应采用人工清理,防止脱落的老垢形成二次水垢或造成锅炉鼓包或爆管;,当锅炉压力较高或碱度偏高时应采用加磷酸盐法进行锅内水处理。,锅内水处理的加药方法,空炉上水一定要加药,保证锅水达标;,尽可能减少锅水指标的较大波动加药间隔不能太长;,药品必须溶解后才能参加锅内,先排污后加药;,如有老垢加药后必须及时一个月停炉,翻开所有孔盖进行人工清理;,加药后必须加强排污,直到停炉检查无大量垢片脱落和堆积,才可恢复正常;,定期排污应在高水位、低负荷下进行;,随时观察锅水情况,了解加药效果。锅水清那么效果差,锅水混那么效果好;,水垢的分类与组成,按阳离子分类:钙镁垢Cao 30% 、氧化铁垢Fe2O3 70% ;,按阴离子分类:碳酸盐水垢 50% 、硫酸盐水垢 50% 、硅酸盐水垢 20% 、混合水垢,锅内水垢的分布状态,热负荷低、蒸发强度小的部位省煤器、下降管、快装炉的给水管或后管板低温侧容易发生 HCO3- 的分解产生结晶形态的碳酸钙水垢;,2HCO3- CO32- + CO2+H2O,热负荷高、蒸发强度大的部位水冷壁、对流管等因发生剧烈的蒸发浓缩,某些难溶物质容易到达溶度积,在受热面上形成坚硬致密的硫酸盐、硅酸盐水垢;,在锅水沸腾碱度pH值较高的条件下,如产生碳酸盐水垢也是以水渣的形式存在;,热负荷低、水循环缓慢的部位如锅筒、下联箱等由于水渣沉积而形成二次垢;间隔运行的锅筒部位容易结生水垢并可能发生鼓包变形;,当给水水质变化或负荷变化易形成夹层水垢。,碱洗除垢方法介绍,适用于硫酸盐、碳酸盐水垢且用盐酸清洗效果较差的情况;,除垢原理:将某些碱性药剂参加锅水中,在一定压力和温度下进行煮炉;主要作用是对水垢的疏松,次要作用是对水垢的溶解;,常用药剂是氢氧化钠和磷酸三钠,,SiO2+2NaOH Na2SiO3(水玻璃易溶于水)+H2O,CaSO4+2Na3PO4 Ca3(PO4 )2 +Na2SO4,CaCO3+2Na3PO4 Ca3(PO4 )2 +Na2CO3,可用对磷酸根的含量来控制碱煮的终点;,碱煮后的人工及时清理非常重要。,水处理相关规那么介绍,TSG G50012021,锅炉水处理监督管理规那么,TSG G5002-2021,锅炉水处理监督检验规那么,TSG G5003-2021,锅炉化学清洗规那么,水质化验记录或监督报告的审查,水质化验记录的审查要点:化验人员、化验设备、标准溶液、取样方法、位置和时间间隔、化验记录和有效数字,加药方法和加药量的计算、排污通知和记录;,重点审查:新炉上水后的加药量、加药间隔时间等、排污位置和方法、人工清理的落实;,水质化验报告讲评:,报告,1,、报告,2,锅炉水处理学习小结,锅炉结生水垢有哪些危害?,在用锅炉为什么会结生水垢?,如何防止锅炉结生水垢?,为什么要保持锅水的碱度和,pH,值?,是否安装了钠离子交换器就能解决锅炉结垢问题?,简述锅炉排污操作在防垢除垢中的作用;,哪些物质组成了锅水碱度,哪些物质组成了给水硬度?,简述锅炉碱煮在防垢除垢中的作用;,在用锅炉内部检验后发现大量水垢并堆积,应要求使用单位做好哪些工作?,请分析锅水中的碳酸钙物质有时形成粘附在受热面的水垢,有时形成松散的水渣的原因。,谢,谢,大,家,
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