────=33.%
18-7.1
应作脱碱软化处理,由于原水碱度和处理水量都比较大,选用石灰-钠离子交换水处理在经济上是合理的.
由上面二例可以看出:水处理方法的选择应根据具体情况因地制宜即因炉、因水制宜的原则而定.
注:例1、2公式中的0.5为(1-A).A为回水占给水的比例数
40吨/时
0.5是由( -────────)而来的.
4*20吨/时
按例1、2的水质如没有回水即百分之百的给水完全由不脱碱的软化水组成.此时按碱度计算,用给水量表示的排污率:
1.57
例1应为─────=8.7%
18
7.1
例2应为─────=39%
18
附件四:
低压锅炉因炉、因水制宜选用水处理方法的意见
国家劳动总局锅炉安全监察局
目前我国低压锅炉的数量很多,占锅炉总数的百分比很大.根据九个省、市的调查和在全国锅炉安全会议上其他部分省、市的不完全统计,约有半数的低压锅炉尚未进行水处理,已开展水处理工作的半数中,处理效果不够好的约占三分之二.这些锅炉较为普遍的问题是结生水垢.由于水垢导热性很差,从而降低了锅炉热效率,增加了耗煤量.据估算全国每年为此浪费的燃料竟达一千万吨.由于不进行水处理或处理不当,还会引起金属腐蚀(包括苛性脆化),使锅炉过早损坏,甚至发生爆炸.另外,水质不良,还会引起蒸汽带水,影响蒸汽质量,并造成蒸汽管道结垢及腐蚀.因此必须采取有效的化学水处理,从而达到防止锅炉结垢,防止锅炉金属腐蚀(包括苛性脆化)以及防止蒸汽带水,保证蒸汽品质三个主要目的.这是确保锅炉安全、经济运行中非常重要的一环.目前,应采取有力措施,所以普及锅炉水处理是当务之急.因此在完成新时期的总任务,实现四个现代化,建成社会主义强国的雄伟征途中,保证锅炉应有的出力,提高效率和延长使用年限,对国民经济高速度发展具有非常重大的政治和经济意义.
我国低压锅炉用水,所以出现这种不进行处理或处理不善的局面,其主要原因是由于万恶的"四人帮"为了篡党夺权的需要,废除了有效的规章制度,不讲科学,鼓吹各种谬论,进行干扰破坏所造成的恶果.挫伤和压抑了广大锅炉和水处理人员及司炉工人建设社会主义的积极性.
国家计委(77)计劳字489号文批转的《关于工业锅炉水处理情况的调查报告》,要求各地区、各部门、各单位必须提高对低压锅炉水处理工作重要性的认识,加强领导,充实机构,配备必要的专业人员,建立健全必要的规章制度,切实地把锅炉水处理工作认真地抓紧抓好,在文件中提出了因炉因水制宜的原则和"争取在两三年内实现普及锅炉水处理"的具体任务,各地区和各部门,确实取得了很大的成绩,但还应清醒看到,目前的进度同新时期社会主义建设总任务的需要相比,还有很大的距离.我们面前普及水处理的任务还很艰巨,这也是广大水处理和锅炉人员的光荣任务.各级领导水处理工作的同志,都要发扬党的优良传统,实事求是地把冲天的革命干劲和严格的科学态度紧密结合起来,扎扎实实地抓紧普及水处理的工作.要把水处理工作必须抓紧宣传抓好的重要意义,宣传到尽人皆知,大家重视,大家出力.在工作中即要抓重点,又要抓薄弱的环节,研究制订普及水处理工作的规划和有效措施,发动群众,集中各方面的智慧和力量,认真地,不断地解决必然会出现的困难,不断总结经验,提高有关人员的技术水平,夺取普及水处理工作的全面胜利.
二
根据我国炉型繁多,水质复杂,水处理方法也很繁杂的客观情况.为具体落实国家计委(77)计劳字489号文件精神,拟将低压锅炉分为水管、火管、水火管混合式(即快装式)三类;将水质中可结垢物即硬度(H)与可防垢物即碱度(A)的相对大小分为H〈A、H〉A、H=A三类;将当前确实有效的化学水处理方法也分为炉内加药处理、炉外沉淀软化和炉外离子交换(以钠离子交换法为主)三类,制订了低压锅炉因炉、因水制宜选用水处理方法的初步意见.
下面就分类的原则简述如下:
(一)低压锅炉的炉型
目前综合国内设计制造和改造的锅炉来看,蒸发量在2吨/小时以下的主要采用各种型式的火管锅炉,这种锅炉,水容量大,运行方便,汽压稳定,且占地面积较小,锅炉房造价比较低,对水质要求不高.
蒸发量在2吨/小时以上时,一般采用水管锅炉.这种锅炉的热效率较火管锅炉高,单位蒸发量耗钢量较少,但对水质有较高的要求.
快装锅炉是一种新型炉,在出厂前就整体组装好,使用单位可以快速安装投产,这种锅炉单位受热面蒸发量高,锅炉体积小,相应的锅炉房也较小.由于使用轻型火墙和密封外壳散热损失较小,热效率较高.但要特别注意锅炉结垢,积灰,出力不足和蒸汽带水,否则就会出现许多问题.这种锅炉结垢后,内部清除较困难,必须采用化学清洗.因此对水质要求较严格.我国目前快装锅炉容量一般在1￣4吨/小时,以2吨/时的为最多.
(二)低压锅炉用水的分类
下面先介绍几种与低压锅炉关系密切的水质指标,然后再按照水质进行分类.
1.几种重要的水质指标.
(1)含盐量:含盐量是水中所含盐类的总和,不包括悬浮物和有机物.其量一般以毫克/升表示.
(2)硬度(H):硬度一般指钙、镁离子的总浓度.由镁盐形成的硬度称镁硬,由钙盐形成的硬度称钙硬.其量的表示方法有德国度、PPm等,通常用的是毫克一当量/升.硬度又可分为暂硬和永硬.
暂硬即碳酸盐硬度,是指水中的重碳酸钙、镁,它们在炉内可以成为沉淀而除去,故名暂硬度.加热后沉淀反应式如下:
永硬即非碳酸盐硬度是指水中钙镁的氯化物、硫酸盐、硝酸盐等,在加热后不能除去,故称永久硬度.
(3)碱度(A):碱度是指水中OH-、CO3--和HCO3-的总和.它们在水溶液中呈碱性,可以用酸中和,所以总称碱度.天然水中一般只有HCO3-,锅炉水中根据压力不同还会使HCO3-全部分解为不同比例的CO3--和OH-.其量也以毫克当量/升表示.
如果水中碱度大于硬度(A〉H)即HCO3-〉(Ca+++Mg++)就称为碱性水.这种水中的钙镁都是重碳酸盐,即都是暂硬.没有永硬.过剩的HCO3-和钠钾结合,称为负硬.
如果水中硬度等于碱度(H=A),即全部都是暂硬,无永硬 ,也无负硬.
(4)PH值:PH是氢离子浓度的负对数,用来表示 液中酸碱性的强弱.H+浓度越小,OH-浓度越大,PH值越大,碳性越强,反之H+浓度越大,OH-浓度越小,PH值越小,酸性越强.PH值,H+和OH-浓度和溶液酸碱性之间的关系如下表:([H+]和[OH+]是H+和OH-的浓度,以克离子/升表示)
┏━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┯━━┓
┃ pH │ 1 2 3 4 5 6 │ 7 ┃
┠───┼───────────────────┼──┨
┃[H+] │10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6│10-7┃
┠───┼───────────────────┼──┨
┃[OH-] │10-13 10-12 10-11 10-10 10-9 10-8│10-7┃
┠───┼───────────────────┼──┨
┃性 质│ 酸性增强 │中性┃
┃ │ ←───── │ ┃
┗━━━┷━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┷━━┛
┍━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
│ 8 9 10 11 12 13 14 ┃
├─────────────────────┨
│10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14 ┃
├─────────────────────┨
│10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 10-0 ┃
├─────────────────────┨
│ 碱性增强 ┃
│ ───────→ ┃
└─────────────────────┚
当然H+浓度可以大于10°也可以小于10-14,那末P小于0和大于14.但一般就不再用PH值来表示,而是直接用克离子/升或其他方式表示.(见附表)
(5)悬浮物:是指悬浮在水中固形物以毫克/升表示.测量悬浮物操作麻烦,所以常用浑浊度来代替.
还有其他一些指标如二氧化硅、硫酸根、油脂、含氧量用HCI或NaOH调整纯水PH值的用量和PH值的变化表
━┯━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━┯━━━
│加 入 盐 酸(HCI)有 深 度│加入 火 碱 (NaOH)的 浓 度│
PH├───┬───┬─────┼─────┬───┬───┤ POH
│毫克当│ 毫克 │ [H+]克离 │[OH-]克离 │ 毫克 │毫克当│
│量/升 │ /升 │ 子/升 │ 子/升 │ /升 │量/升 │
─┼───┼───┼─────┼─────┼───┼───┼───
0│ 1000│ │ 1 │ │ │ │ 14
1│ 100│3650 │ 0.1 │ │ │ │ 13
2│ 10 │ 365 │ 0.01 │ │ │ │ 12
3│ 1 │36.5 │ 0.001 │ │ │ │ 11
4│ 0.1│3.65 │ 0.0001 │ │ │ │ 10
5│ 0.01│0.365 │ 0.00001 │ │ │ │ 9
6│ 0.001│0.0365│0.000001 │ │ │ │ 8
─┼───┼───┼─────┼─────┼───┼───┼───
7│0.0001│ │0.0000001 │ 0.0000001│ │0.0001│ 7
─┼───┼───┼─────┼─────┼───┼───┼───
8│ │ │ │ 0.000001│0.04 │ 0.001│ 6
9│ │ │ │ 0.00001 │ 0.4 │ 0.01│ 5
10│ │ │ │ 0.0001 │ 4 │ 0.1│ 4
11│ │ │ │ 0.001 │ 40 │ 1 │ 3
12│ │ │ │ 0.01 │ 400 │ 10 │ 2
13│ │ │ │ 0.1 │4000 │ 100│ 1
14│ │ │ │ 1 │40000 │ 1000│ 0
━┷━━━┷━━━┵─────┴─────┴───┴───┴───
注:中性纯水H+=0.0000001=1*10-7=,pH
1
=-lg10-7=lg────=7 中性纯水的OH-=0.00000崐
10-7
1
1
1=1*10-7=───,POH=-lg10-7=lg────=7 含盐崐
107 10-7
量水───含盐量在200毫克/升以下; 中等含盐量水──含盐量在200￣500
毫克/升; 较高含盐量水──含盐量在500￣1000毫克/升; 高含盐量水
──含盐量在1000毫克/升以上.
(一般水中盐粝离子存在状态如下图示意).
等.这里不再一一介绍.
(一般水中盐粝离子存在状态如下图示意).
2.低压锅炉用水可按下同方法分类:
(1)按含盐量分:
我国江河水属于低含盐量的水约占一半以上,其他都是中等含盐量的水.地下水大部
分是中等含盐量的水.高含盐量的水,一般不宜直接用于低压锅炉.
(2)按硬度分:
极软水一硬度在1.0毫克当量/升以下;
软水一硬度在1.0￣3.0毫克当量/升;
中等硬度水一硬度在3.0￣6.0毫克当量/升;
硬水一硬度在6.0￣9.0毫克当量/升;
极硬水一硬度在9.0毫克当量/升以上.
我国江河水的硬度,东南沿海一带,大都小于1.0毫克当量/升,为极软水区,越向西北硬度越大,最大可达3￣6毫克当量/升,甚至更高;东北地区由北向南,硬度增大,松花江及东北沿海硬度可低至0.5￣1.0毫克当量/升.
(3)按硬度与碱度的关系分:
碱性水:碱度大于硬度(A〉H),有重碳酸钾钠,硬度全部是暂硬,无永硬.有负硬(H＿)、H＿=A-H0
非碱性水:无重碳酸钾钠,碱度等于硬度(A=H),全部是暂硬.无永硬.即其中暂硬理和碱度量相同.碱度小于硬度(A〉H)无碳酸钾钠,有永碍(H+)、量为H+=H-A.
对于不同的水质、不同的炉型应采取不同的水处理方式.
(三)低压锅炉化学水处理方法:
1.化学水处理的目的和要求
(1)保证低硬度,防止或减少炉内水垢和水渣的生成:
在锅炉受热面与水接触的地方会生成一些固态附着物,称为水垢.有些在锅炉水中析出的固体物质.悬浮在水中,也有的沉积在水流缓慢处,形成沉渣.这些悬浮状态和沉渣状态的固形物,称为水渣.
低压锅炉中的水垢和水渣的成分主要是碳酸钙(CaCO3),硫酸钙(CaSO4)和氢氧化镁(Mg(OH)2).产生水垢的主要原因是锅炉给水中有硬度,当水中钙、镁离子和某种阴离子的浓度,超过它们的成盐的溶度积时,就会沉淀出来.析出的沉淀物如果是附着在金属上.且较缓慢的形成,常常形成坚硬的水垢,如果沉淀物是较快的在炉水中形成,就容易成为水渣.炉水的碱性较强时(pH〉10),给水中的硬度进入锅炉后,就能较快地形成松软水渣.因此要避免锅炉结垢,主要应降低给水和炉水中的硬度另外维持炉水一定的碱度和pH值也是十分重要的.
(2)保证炉水一定碱度以防止锅炉腐蚀,同时也要避免碱度过高,以防止苛性脆化、碱性腐蚀及蒸汽带水:
关于低压锅炉的腐蚀,这里主要介绍以下几种:
①酸性腐蚀:水呈酸性时,(如CO2含量较大的给水),氢离子(H+)就会与钢铁作用,使锅炉受到腐蚀.(2H++Ee→H2+Ee2+),因此要避免锅炉酸性腐蚀,就必须降低炉水的H+浓度,也就是保持给水和炉水有一定的pH值(给水pH〉7,炉水pH10~12).
②氧腐蚀:水中溶有氧气时,就会使钢铁氧化,从而受到腐蚀.其反应为:
2Ee+O2+2H20→2Ee(OH)2
生成的Ee(OH)2进一步和深氧作用:
4Ee(OH)2+2H20+O2→Ee(OH)3
Ee(OH)2+2Ee(OH)3→Ee3O4+4H2O
溶氧对钢铁的腐蚀速度,除水中的溶氧量外,还和PH的大小有关,PH〈9.5时,腐蚀速度加快.温度越高,腐蚀速度也越快.
③苛性脆化:苛性脆化是一种特殊的腐蚀形式,它常发生在锅炉铆钉口和胀口处.在锅炉钢板上发生苛性脆化时,裂纹在铆打孔周围呈放射状,裂纹会深入金属内部,以至整个穿透.
苛性脆化的初期不易发现,但腐蚀速度却是加速进行的.当能观察到裂纹时,可能已达到严重的程度,轻者使锅炉报废,重者会发生锅炉爆炸,造成严重事故.这在我国是有沉痛经验教训的.
发生苛性脆化的主要原因有:
①炉水含有一定量的游离碱(NaOH).
②锅炉是铆接或胀接的,而且在这部位有不严密的地方,因泄漏而造成局部浓缩.
③金属有很大的应力(特别是拉伸力是很重要的因素).
为了防止苛性脆化,一方面不能使炉水的碱度过高(应使相对碱度即游离NaOH与含盐量的比值─────〈0.2).更重要的是锅炉应按设计要求安装,即要避免泄漏又不能使金属有很大的应力.
综合以上所述,炉水必须要保持一定的碱度,以防止腐蚀和结垢,但碱度不能过高,否则又有可能引起苛性脆化.
(3)保证炉水低含盐量,防止蒸汽带水.减少锅炉排污:
低压锅炉蒸汽品质下降,主要是由于蒸汽带水,炉水的含盐量对蒸汽带水的影响较大.炉水的含盐量未超过某一数值时,蒸汽带水量基本不变,当超过这一数值时,蒸汽的带水量就增加.这一数值需用实验(热化学试验)来确定.一般炉水的含盐量应控制不超过水质标准.
此外炉水含有油脂、有机物、过多的水渣,或含有较多的NaOH等碱性物质时,容易引起泡沫,增加蒸汽带水.
总之,低压锅炉化学水处理的目的,是要做到三保证、三防止:即保证低硬度,防止或减少生成水垢水渣;保证炉水一定碱度,防止锅炉腐蚀和苛性脆化;保证炉水低含盐量,以防止腐蚀炉和蒸汽带水.
2.低压锅炉的水处理方法:
低压锅炉给水的化学处理有炉外处理和炉内处理,校正等方法.现分述如下: (1)炉外处理:
我国目前的水处理技术水平,已可制取纯度极高的水(接近纯水).但低产锅炉对水质的要求无需达到如此高的纯度.考虑我国目前的情况以及水处理的经济性,这里着重介绍沉淀软化法和离子交换法及炉内加药处理法.
①沉淀软化法:
水的沉淀软化法,就是在炉外向水中加入某些化学药剂与水中钙、镁离子生成难溶物质沉淀析出.这是至今国内外仍广泛应用的一种水处理方法.
这种方法所用的化学药剂以石灰为主,石灰(CaO)加水后生成氢氧化钙〖Ca(OH)2〗,与水中的暂硬〖Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2〗和CO2,按下式生成沉淀,起到部分除盐作用.
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H3O
Mg(HCO3)2+2Ca(OH)2→2CaCO3↓+
Mg(OH)2↓+2H2O
CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O
如水中有永硬时,应当配加纯碱.纯碱与水中的永硬生成沉淀,但此种