搞好锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要环节之一。锅炉用水的水质必须满足规定的水质要求,如果水处理搞得不好,就会使锅炉结垢、腐蚀,不仅浪费燃料而且易引起堵管、爆管等事故,严重时还将使锅炉报废的重大经济损失。
1.锅炉用水的基本概念
锅炉用水大致可分为:原水、给水、补给水、锅水、排污水、凝结水等。它们的概念是:
原水:也称生水或水源水,指未经处理的天然水或城镇供水网的自来水。
给水:指经过各种处理工艺处理后,送进锅炉的水。
补给水:指生水经过各种处理工艺处理后,补充锅炉汽水损失的水。
锅水:指锅炉本体内蒸发系统中流动着的水。
排污水:为厂改善蒸汽品质和防止锅炉结垢,用排污的方法排出。。。部分锅水,这部分排出的水称为排污水。
凝结水:蒸汽作功或付其他物质加热后,经冷凝而成的水称为凝结水。
此外,在水处理工艺中,把含有硬度的水称为硬水;把经纳离子交换处理后,除去硬度的水称为软水;把经阴、阳离子交换处理后,除去盐类物质的水称为除盐水。
2、锅炉结生水垢的原因及危害
含有硬度等杂质的给水如果不经处理就进入锅炉,运行一段时间后,锅炉水侧受热面上则会粘附一些固体沉积物,这种现象称为结垢,这些粘附着的悬浮状固体沉积物称为水垢,在一定的条件下,固体沉积物也会在锅水中析出,呈松散的悬浮状,称为水渣,可随排污除去。但如果排污不及时,部分水渣也会在受热面上沉积而转化成水垢(通常称为“二次水垢”)。
锅炉结生水垢,首先是因为水中含有硬度物质,其次是由于锅炉的高温高压条件。其结生的主要过程为:
(1)受热分解
在高温高压下,原来溶于水的某些钙、镁盐类(如碳酸氢盐)受热分解,变为难溶物质,沉积析出。
(2)溶解度降低
在高温高压下,有些盐类(如硫酸钙、矽酸钙等)物质的溶解度随温度升高而大大降低,达到一定程度后,沉淀析出。
(3)水的蒸发、浓缩
在高温高压下,锅水不断因蒸发而浓缩,水中的盐类物质达到饱和时,沉淀析出。
(4)相互反应及转化
给水中原来溶解度较大的盐类,在锅炉的具体条件下,与其他盐类相互反应,生成了难溶化合物,它们中有些是具有粘性的水渣,由于未被排污除去而转化成了水垢。
上述这些沉淀物如粘结在锅炉受热面上就形成了水垢,温度越高的部位,越容易形成坚硬的水垢。
由于水垢的导热性很差,其导热系数仅是钢的导热系数的几十分之一至数百分之一,所以锅炉结垢后就会严重阻碍传热并引起下列危害:
(1)浪费燃料
锅炉结垢后将严重影响受热面传热,降低热效率,减少蒸汽出力,增加燃料消耗,从而增加运行成本。
(2)影响安全运行
受热面结垢后,金属的热量由于受水垢的阻碍而难于传递给锅水,致使自身温度急剧升高,材料强度显著降低,从而导致金属过热变形,严重时将造成鼓包、裂缝,甚至爆破等事故。
(3)破坏水循环
如果水管内结垢,就会减少流体截面积,增加水的流动阻力,破坏正常的水循环,严重时还会完全堵塞管道,造成爆管事故。
(4)缩短锅炉寿命
锅炉结垢后还会引起垢下腐蚀等危害。另外,有些体积小、结构紧凑的锅炉,一旦结垢将极难清除,严重时只好采用挖补,割换管子等方法。这些危害都将大大缩短锅炉的使用寿命。
3、 软水处理
为保证锅炉给水水质符合规定要求,需对原水进行处理,通常采用离子交换软水处理器,配以强酸性阳离子交换树脂,其型号一般为001×7(旧牌号为“732”树脂),通过阳离子吸附作用除去水中的大部份钙、镁离子,以得到软化水。
常用的离子交换器有:顺流再生式、逆流再生式和浮动床等,再生时液流流向运行时流向一致(一般从上到下)的称为顺流再生离子交换器。顺流再生式由于再生不彻底,盐耗大,周期短,目前国内生产、使用已不多。但由于其操作简单,便于自动控制,大多数进口的全自动软化器几乎都常用了顺式再生式。
再生式液流流向与运行流向相反的称为逆式再生离子交换器。逆式再生式具有出水质量好、盐耗低、周期制水量大等优点,但再生操作时需注意防止乱层。
浮动床(即运行时水从上到下,树脂往上浮起,再生时树脂落下,从上至下进行再生、清洗)实际上也是逆流再生,具有运行流速高、出水量大、操作容易,盐耗低等优点,但要求有一定的进水压力,以便能稳定成床。浮动床比较适用于连续运行的锅炉,如果停、启过于频繁则不宜采用。目前国产全自动钠离子交换器多采用浮动床。
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