鍋爐水處理技術(shù)綜述

劉春陽

（北安熱電有限公司，黑龍江 北安 164039）

1 鍋爐水處理要解決的問題

熱力設(shè)備在使用中因水質(zhì)不良造成受熱面上的結(jié)垢和腐蝕，對于蒸汽鍋爐，還要注意鹽類的沉積。以上不利現(xiàn)象的形成是一個(gè)積累過程，有時(shí)問題不易發(fā)現(xiàn)，只有在爐管堵塞，鍋爐受熱面發(fā)生鼓包、變形、泄露時(shí)，導(dǎo)致鍋爐經(jīng)常修理，甚至于報(bào)廢鍋爐。有時(shí)雖然采取了水處理措施，但因方法選擇不當(dāng)，也給用爐單位造成了一定的浪費(fèi)。

2 腐蝕機(jī)理

熱水鍋爐的腐蝕機(jī)理，是因?yàn)殄仩t用鋼板是由鐵素體和滲碳體組成，鐵素體的電極電位低，滲碳體的電極電位高，同時(shí)，鋼板中還含有各種雜質(zhì)，當(dāng)其表面與水接觸時(shí)，即構(gòu)成無數(shù)個(gè)微電池，產(chǎn)生電流引起化學(xué)腐蝕，再則就是因?yàn)闆]有可靠的除氧措施，水中的溶解氧在鍋爐加溫的同時(shí)相繼析出，附著在管壁及鍋筒壁上形成氧去極化腐蝕。其電極處化學(xué)反應(yīng)式如下：

如果兩極間的擴(kuò)散作用強(qiáng)烈，補(bǔ)水中又在不斷有氧進(jìn)入，還會(huì)發(fā)生以下二次反應(yīng)：4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓

3 水處理方式有爐內(nèi)與爐外兩大類

3.1 原水的預(yù)處理

它主要是除掉水中的懸浮雜質(zhì)和膠體雜質(zhì)。通常采用混凝、沉淀和過濾等方式。預(yù)處理水質(zhì)的好壞對下一步爐外水處理有很大影響。這些雜質(zhì)若進(jìn)入交換器內(nèi)，使樹脂層的阻力增大，更容易吸附在樹脂表面影響樹脂的交換能力，縮短樹脂使用壽命。特別是使用江水，懸浮物含量太高，必須經(jīng)過預(yù)處理。

3.2 爐外水處理

3.2.1 鈉離子交換軟化處理

它是用 Na+置換水中 Ca2+、Mg2+，從而去除水中的硬度離子，失效后再用食鹽水進(jìn)行再生。

①單級鈉離子交換系統(tǒng)，通常用兩臺交換器，一臺運(yùn)行，一臺備用，此系統(tǒng)簡單緊湊，投資少，基本上能保證連續(xù)不斷的供水。

②單級鈉離子串聯(lián)運(yùn)行。此系統(tǒng)雖然較復(fù)雜，但交換器內(nèi)樹脂的交換容量得到了完全利用，并能降低鹽耗，它適合于硬度較高的原水。

③雙級鈉離子交換系統(tǒng)。它雖然第二級鹽耗較高，但可利用再生二級交換器的廢鹽液去再生一級交換器，而且二級交換器運(yùn)行周期較長，其總鹽耗比單級鈉離子交換還要低一些，鈉離子交換法適用于堿度較低的原水。

再隨作者的妙筆看下去，戴著耳機(jī)的女士站在電梯唯一的按鈕位置前，小男孩和其他人無法操作按鈕，梯內(nèi)梯外的人都很著急。也許過了七八秒，時(shí)尚女士得意地笑了，笑容中凝固了尷尬難堪的風(fēng)景。文中后一部分的“電梯心理學(xué)”也很耐人尋味。尤其是文章最后一句，巧用詩句，又帶有哲理和雜文氣息?！澳阍陔娞堇锟达L(fēng)景，看風(fēng)景的人也在電梯里看著你。”

3.2.2 軟化降堿聯(lián)合處理

水中的堿度成分是HCO3-，它在高溫下發(fā)生分解和水解反應(yīng)，使水中游離OH-增加，蒸汽中CO2濃度增加。

①鈉離子交換加酸系統(tǒng)（通常加H2SO4）。該系統(tǒng)設(shè)備簡單，占地面積小，能降低鍋爐排污率，提高蒸汽品質(zhì)，但對碳鋼防腐不利。其適用于原水堿度大，特別是對有負(fù)硬度的水。

②石灰-鈉離子交換系統(tǒng)。。此系統(tǒng)先是石灰與游離 CO2、Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2反應(yīng)，再用鈉離子交換器進(jìn)行軟化處理，既降低了堿度又降低了硬度。它適用于碳酸鹽硬度比較高，過剩堿度不是很高的原水。

③氫-鈉離子交換系統(tǒng)。它是一部分原水經(jīng)強(qiáng)酸H型離子交換樹脂，另一部分原水經(jīng)鈉型離子交換樹脂，兩部分水經(jīng)離子交換反應(yīng)混合在一起，從而達(dá)到降堿和去除硬度的目的。

另外，還有 NH4-－Na+離子交換和 Cl-－Na+離子交換，這里不作討論。

3.2.3 水的預(yù)脫鹽

當(dāng)原水中的溶解固形物含量過高或相對含鹽量過高時(shí)，可以用電滲析或反滲透法進(jìn)行預(yù)脫鹽，再進(jìn)行軟化及除堿處理。

對于給水中的溶解氧含量超標(biāo)時(shí)，還要進(jìn)行熱力除氧，鐵屑除氧和亞硫酸鈉除氧等。

3.3 爐內(nèi)水處理

這種方法適用于任何壓力和出力的鍋爐。壓力較高的鍋爐是進(jìn)行爐外水處理的同時(shí)，輔以爐內(nèi)處理；對于壓力較低的鍋爐可直接采用爐內(nèi)水處理而不用爐外處理。常用藥劑：

3.3.1 純堿（Na2CO3），它與鈣離子反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，同時(shí)Na2CO3水解使水中OH-含量增大，氫氧根與鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀。在鍋水堿度和PH值較高條件下，新生成的碳酸鈣結(jié)晶核的表面易吸附OH-，阻礙了結(jié)晶的增長，使碳酸鈣沉淀分散成無定形水渣。

3.3.2 磷酸鈉（Na3PO4、12H2O），它是使磷酸根保持一定濃度，與鈣離子維持一定的平衡關(guān)系，防止CaSO4、CaSiO3等水垢的生成，對防止硅酸鹽垢的形成效果更為明顯，但對防止鎂垢的形成效果很差。

3.3.3 燒堿（NaOH），它能維持鍋水的堿度和PH值，使磷酸鹽與鈣鎂反應(yīng)時(shí)，不生成磷酸鈣、磷酸鎂等易形成二次水垢的物質(zhì)，且能與鈣鎂離子反應(yīng)，阻礙碳酸鹽等沉淀物在金屬表面形成水垢。

3.3.4 栲膠，它具有絡(luò)合、凝聚、吸氧防腐作用，還具有絕緣層作用。只單一使用以上藥劑防垢效果不很理想，常用復(fù)合防垢劑。

純堿、磷酸鹽復(fù)合防垢劑，它是以純堿為主，磷酸為輔；磷酸、燒堿復(fù)合防垢劑，它以磷酸為主，燒堿為輔，它對易形成硫酸鹽垢和硅酸鹽垢的水質(zhì)有良好的防垢效果。

三鈉一膠復(fù)合劑，它是將純堿、磷酸鈉、火堿和栲膠按一定比例配制而成。碳酸鹽硬度大的水質(zhì)，宜適當(dāng)增加火堿用量；對非碳酸鹽硬度大的水質(zhì)，要多加純堿；而硫酸鹽及二氧化硅含量高的水質(zhì)，要增加磷酸鈉用量；堿度大于硬度的水質(zhì)，適當(dāng)減少純堿和火堿用量；含鎂離子較高的水質(zhì)，要減少磷酸鈉用量；硬度大于4mgN/L的水質(zhì)，適當(dāng)增加栲膠用量，當(dāng)給水有機(jī)物含量高時(shí)，減少栲膠用量。當(dāng)給水硬度大于3-4mgN/L時(shí)，采用復(fù)合防垢劑更經(jīng)濟(jì)。

3 實(shí)用舉例

3.1 某臺WNN型蒸汽鍋爐，冬季供暖，常年供洗澡水，安裝運(yùn)行后一直用鈉離子交換器進(jìn)行爐內(nèi)水處理，根據(jù)水樣化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行排污，因爐水堿度常超標(biāo)，不得不加大排污，排污率超過25%。后改為爐內(nèi)水處理，根據(jù)水質(zhì)情況準(zhǔn)確、合理計(jì)算各藥劑投入量，使?fàn)t水堿度保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，排污率控制在5%以內(nèi)，經(jīng)一年試運(yùn)行，節(jié)約燃料率為15%。

3.2 又有某企業(yè)自備電廠原設(shè)計(jì)水處理系統(tǒng)采用電滲析預(yù)處理后再加一級串聯(lián)陰-陽離子交換除鹽系統(tǒng)，經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行，企業(yè)感到制水成本太高，后經(jīng)合理改進(jìn)，選擇串聯(lián)氫-鈉離子交換水處理方式，再生液的消耗大大降低，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

鍋爐水處理方法的選擇應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厮|(zhì)狀況，依據(jù)水樣分析結(jié)果，對照國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)計(jì)算得出結(jié)論，合理選擇。對于不需除堿的水質(zhì)，首選鈉離子交換處理，對需除堿的，如有負(fù)硬度的水選擇鈉離子加酸；如碳酸鹽硬度較高，選用石灰一鈉離子交換系統(tǒng)，對原水含鹽量高，先預(yù)脫鹽再軟化降堿處理。對一些低壓鍋爐，選用爐內(nèi)加藥處理，合理調(diào)整藥劑配比，做到經(jīng)濟(jì)有效。

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[2]陳堅(jiān)剛.淺談熱水采暖鍋爐水處理技術(shù)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005-06-30.

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