處理鍋爐水的方法
時(shí)間：2019-10-17 15:47:43 作者 ：管理員
一、鍋爐用水處理有四個(gè)目的：
1．防止結(jié)垢和泥渣堆積
1) 硫酸鹽和硅：硫酸鹽和硅酸鹽常在鍋爐金屬上沉淀而不形成泥渣，較難防止沉淀。
2) 鐵和鈉：溶解或懸浮的鐵也會(huì)沉積在金屬表面。由于鈉化合物的溶解度很高，通常只在水近乎蒸干時(shí)才會(huì)沉積。
3) 硬度：溶解的鈣和鎂的鹽類稱為硬度。當(dāng)水蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽時(shí)硬度在管子表面沉積。此因鈣和鎂化合物在水中的溶解度比較低而容易沉淀出來(lái)，此結(jié)垢物降低熱傳導(dǎo)且引起管子金屬過(guò)熱。
天然水的硬度有幾ppm到超過(guò)500ppm的差異，高壓鍋爐只能容許0～2ppm。
可使用沸石和/或藉化學(xué)方法除去硬度。
A沉積物和泥渣產(chǎn)生的問(wèn)題：
沉積物和泥渣會(huì)引起堵塞或部分管子閉塞，導(dǎo)致管子過(guò)熱和破損。沉積物底下會(huì)產(chǎn)生腐蝕。鍋爐效率降低，有時(shí)其程度十分嚴(yán)重，且可能發(fā)生非計(jì)劃性停車。
B鑒別鍋爐沉積物
1) 硅——此為一種非常堅(jiān)硬的沉積物，質(zhì)地很脆，和瓷器相似，不溶解于鹽酸。
2) 硫酸鹽——硫酸鹽堅(jiān)硬許多，質(zhì)脆，酸不會(huì)使之冒泡。
3) 鐵——此為深色，通常具有磁性，且溶于熱酸。
4) 磷酸鹽——此為容易去除的泥渣，是磷酸鹽水處理的結(jié)果，通常為松軟、褐色或灰色的沉積物。
5) 碳酸鹽——溶解的鈣和鎂的碳酸氫鹽在鍋爐內(nèi)的高熱下分解，放出二氧化碳并形成不溶解的碳酸鹽。當(dāng)酸溶液滴在碳酸鹽沉積物上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生二氧化碳?xì)馀荨?nbsp;
2.腐蝕和點(diǎn)蝕防止
氧氣和二氧化碳：腐蝕的最常見(jiàn)形態(tài)為水中容存氧所引起和因二氧化碳存在而PH偏低所產(chǎn)生。CO2直接來(lái)自飼水或源自飼水中碳酸鹽分解，反應(yīng)如下：
HCO3-→OH- + CO2
CO32- + H2O →2OH- + CO2
在凝結(jié)水中，CO2與水結(jié)合而生成碳酸：
CO2 + H2O→H2CO3
然后碳酸解離，產(chǎn)生氫和碳酸氫根離子：
H2CO3→H+ +HCO3-
當(dāng)鐵因低PH而發(fā)生腐蝕時(shí)，鐵在腐蝕電池的陽(yáng)極部位進(jìn)入溶液中：
Fe→Fe2+ +2e-
在腐蝕電池的陰極部分以兩個(gè)連續(xù)步驟發(fā)生氫離子還原：
2H+ +2e-→2H→H2
當(dāng)這些陽(yáng)極/陰極反應(yīng)發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的亞鐵離子將與碳酸氫根離子結(jié)合，形成碳酸氫亞鐵：
Fe2+ +2HCO3-→Fe(HCO3)2
碳酸氫根會(huì)分解而以下列化學(xué)反應(yīng)形成碳酸亞鐵或氫氧化亞鐵：
Fe(HCO3)2→FeCO3 + H2O + CO2
Fe(HCO3)2 →Fe(OH)2 + 2 CO2
這些反應(yīng)放出CO2，使循環(huán)周而復(fù)始。
碳酸引起的低PH會(huì)侵蝕金屬，尤其在螺紋管（threaded pipe）及受力(stressed)部位最為嚴(yán)重。
因空氣泄入或氧氣脫氧不良而使蒸汽或凝結(jié)水中含溶存氧，會(huì)導(dǎo)致全面（general）和局部(localized)腐蝕，其反應(yīng)如下：
H2 + 1/2O2 → H2O
1/2O2 + 2e- +H2O → 2OH-
只要前述還原反應(yīng)發(fā)生，腐蝕電池將持續(xù)進(jìn)行。
氮和硫化氫：當(dāng)這些氣體存在于水中，會(huì)增加對(duì)銅合金的腐蝕。
螯合劑（chelates）：水處理有時(shí)經(jīng)常使用螯合劑，然而過(guò)量螯合劑殘余――超過(guò)20ppm（以CaCO3計(jì)）――也可產(chǎn)生腐蝕。
腐蝕與點(diǎn)蝕的問(wèn)題：鍋爐金屬的高溫和應(yīng)力加速腐蝕過(guò)程。腐蝕破損也可能成為鍋爐的問(wèn)題。因快速加熱和冷卻產(chǎn)生的周期性應(yīng)力集中在被腐蝕和點(diǎn)蝕削弱的部位而可能產(chǎn)生管子破損，而更換被腐蝕的設(shè)備十分昂貴。這些問(wèn)題在飼水中適當(dāng)脫氣就可得到解決，酸可用堿中和。
3.防止挾帶（carry over）
起泡（foaming）是水份、油、處理藥品、溶解鹽類等挾帶的基本原因。有些物質(zhì)，如堿、油、脂肪、油脂（grease）、有機(jī)物及懸浮物，已知會(huì)引發(fā)起泡。
爐水誘出（priming）是因鍋爐負(fù)荷突然變化而發(fā)生爐水突然涌出。水負(fù)載太高也會(huì)發(fā)生爐水誘出。
爐水中的溶解和懸浮固體會(huì)引發(fā)起泡而污染系統(tǒng)（過(guò)熱器和渦輪機(jī)）引起過(guò)熱和腐蝕，嚴(yán)重可能過(guò)熱器管子破損。排放和消泡劑可幫助對(duì)抗挾帶。適當(dāng)?shù)腻仩t設(shè)計(jì)和操作也可減少挾帶。
4.防止脆化（embrittlement）
高堿度引起脆化。在正常操作條件下，當(dāng)堿在爐鼓縫隙，鉚釘?shù)紫录霸谒W沸成蒸汽的管子末端濃縮時(shí)會(huì)發(fā)生脆化。至少必須有一些硅存在以防止脆化。使用丹寧（tanin）、木質(zhì)素（lignin）或硝酸鈉可解決此問(wèn)題。
1.鍋爐水處理分為三個(gè)步驟：
1) 原水（raw water）處理——將大部分不純物除去
2) 爐前（preboiler）處理，外處理（external）或預(yù)處理（pretreatment）——將少量的殘余不純物加以處理
3) 內(nèi)（internal）處理——在鍋爐本體內(nèi)直接處理爐水
2.天然水中不純物包括：
1) 溶解固體（碳酸鹽，氯化物，鈣鹽）
2) 懸浮物（砂，泥渣等）
3) 氣體（氧，二氧化碳等）
3.水處理的目的在于防止：
1) 泥渣和結(jié)垢沉積（多為鈣和鎂的鹽類）
2) 腐蝕和點(diǎn)蝕（溶解氣體和酸）
3) 脆化（embrittlement）（高堿度的存在）
4) 挾帶（carryover）（起泡）
原水處理包括：
凝集（coagulation）和沉淀（precipitation）：原水也含懸浮物質(zhì)（如油），必須將之去除（至1ppm以下）以防止起泡及鍋爐沉積。
極小的顆粒不會(huì)沉降下來(lái)，且會(huì)穿透過(guò)濾器。要除去這些微細(xì)顆粒（通常為膠體（colloidal）物質(zhì)）須用凝集劑。凝集沉淀劑使微細(xì)和膠體顆粒充電及中和而成為能快速沉降的團(tuán)塊，然后過(guò)慮。這是由于膠體物質(zhì)帶負(fù)電荷而相互排斥，直到凝集劑中和電荷并使它們凝結(jié)在一起。
常用的凝集劑是鐵和鋁鹽，如聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸鐵、硫酸鋁及鋁酸鈉。有機(jī)聚合物和特種黏土也用于凝聚處理。
澄清：飼水中大的懸浮顆粒很快沉淀，沉降池及過(guò)濾器用于處理此類懸浮物。砂濾器常作澄清之用，一般可預(yù)期將懸浮固體控制在5ppm以下。
逆滲透（reverse osmosis）：在此過(guò)程中，用一半透膜使離子可自較濃溶液流向較稀溶液，而不致相逆發(fā)生。這樣，原水中的溶解固體可明顯降低，設(shè)備建造及操作費(fèi)用高。
脫氣（deaeration）：溶解氣體（氧、二氧化碳、硫化氫）在脫氣器中以蒸汽將水加熱，利用物理原理可以去除。將部分蒸汽排除，溶解氣體大多隨之排出。此物理方法通常與化學(xué)處理并用以維持低氣體濃度：
O2：<0.005ppm(供高壓鍋爐)；二氧化碳：堿與CO2之比>3:1；H2S：<5ppm
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