────=33.%
18-7.1
應(yīng)作脫堿軟化處理,由于原水堿度和處理水量都比較大,選用石灰-鈉離子交換水處理在經(jīng)濟上是合理的.
由上面二例可以看出:水處理方法的選擇應(yīng)根據(jù)具體情況因地制宜即因爐、因水制宜的原則而定.
注:例1、2公式中的0.5為(1-A).A為回水占給水的比例數(shù)
40噸/時
0.5是由( -────────)而來的.
4*20噸/時
按例1、2的水質(zhì)如沒有回水即百分之百的給水完全由不脫堿的軟化水組成.此時按堿度計算,用給水量表示的排污率:
1.57
例1應(yīng)為─────=8.7%
18
7.1
例2應(yīng)為─────=39%
18
附件四:
低壓鍋爐因爐、因水制宜選用水處理方法的意見
國家勞動總局鍋爐安全監(jiān)察局
目前我國低壓鍋爐的數(shù)量很多,占鍋爐總數(shù)的百分比很大.根據(jù)九個省、市的調(diào)查和在全國鍋爐安全會議上其他部分省、市的不完全統(tǒng)計,約有半數(shù)的低壓鍋爐尚未進行水處理,已開展水處理工作的半數(shù)中,處理效果不夠好的約占三分之二.這些鍋爐較為普遍的問題是結(jié)生水垢.由于水垢導熱性很差,從而降低了鍋爐熱效率,增加了耗煤量.據(jù)估算全國每年為此浪費的燃料竟達一千萬噸.由于不進行水處理或處理不當,還會引起金屬腐蝕(包括苛性脆化),使鍋爐過早損壞,甚至發(fā)生爆炸.另外,水質(zhì)不良,還會引起蒸汽帶水,影響蒸汽質(zhì)量,并造成蒸汽管道結(jié)垢及腐蝕.因此必須采取有效的化學水處理,從而達到防止鍋爐結(jié)垢,防止鍋爐金屬腐蝕(包括苛性脆化)以及防止蒸汽帶水,保證蒸汽品質(zhì)三個主要目的.這是確保鍋爐安全、經(jīng)濟運行中非常重要的一環(huán).目前,應(yīng)采取有力措施,所以普及鍋爐水處理是當務(wù)之急.因此在完成新時期的總?cè)蝿?wù),實現(xiàn)四個現(xiàn)代化,建成社會主義強國的雄偉征途中,保證鍋爐應(yīng)有的出力,提高效率和延長使用年限,對國民經(jīng)濟高速度發(fā)展具有非常重大的政治和經(jīng)濟意義.
我國低壓鍋爐用水,所以出現(xiàn)這種不進行處理或處理不善的局面,其主要原因是由于萬惡的"四人幫"為了篡黨奪權(quán)的需要,廢除了有效的規(guī)章制度,不講科學,鼓吹各種謬論,進行干擾破壞所造成的惡果.挫傷和壓抑了廣大鍋爐和水處理人員及司爐工人建設(shè)社會主義的積極性.
國家計委(77)計勞字489號文批轉(zhuǎn)的《關(guān)于工業(yè)鍋爐水處理情況的調(diào)查報告》,要求各地區(qū)、各部門、各單位必須提高對低壓鍋爐水處理工作重要性的認識,加強領(lǐng)導,充實機構(gòu),配備必要的專業(yè)人員,建立健全必要的規(guī)章制度,切實地把鍋爐水處理工作認真地抓緊抓好,在文件中提出了因爐因水制宜的原則和"爭取在兩三年內(nèi)實現(xiàn)普及鍋爐水處理"的具體任務(wù),各地區(qū)和各部門,確實取得了很大的成績,但還應(yīng)清醒看到,目前的進度同新時期社會主義建設(shè)總?cè)蝿?wù)的需要相比,還有很大的距離.我們面前普及水處理的任務(wù)還很艱巨,這也是廣大水處理和鍋爐人員的光榮任務(wù).各級領(lǐng)導水處理工作的同志,都要發(fā)揚黨的優(yōu)良傳統(tǒng),實事求是地把沖天的革命干勁和嚴格的科學態(tài)度緊密結(jié)合起來,扎扎實實地抓緊普及水處理的工作.要把水處理工作必須抓緊宣傳抓好的重要意義,宣傳到盡人皆知,大家重視,大家出力.在工作中即要抓重點,又要抓薄弱的環(huán)節(jié),研究制訂普及水處理工作的規(guī)劃和有效措施,發(fā)動群眾,集中各方面的智慧和力量,認真地,不斷地解決必然會出現(xiàn)的困難,不斷總結(jié)經(jīng)驗,提高有關(guān)人員的技術(shù)水平,奪取普及水處理工作的全面勝利.
二
根據(jù)我國爐型繁多,水質(zhì)復(fù)雜,水處理方法也很繁雜的客觀情況.為具體落實國家計委(77)計勞字489號文件精神,擬將低壓鍋爐分為水管、火管、水火管混合式(即快裝式)三類;將水質(zhì)中可結(jié)垢物即硬度(H)與可防垢物即堿度(A)的相對大小分為H〈A、H〉A(chǔ)、H=A三類;將當前確實有效的化學水處理方法也分為爐內(nèi)加藥處理、爐外沉淀軟化和爐外離子交換(以鈉離子交換法為主)三類,制訂了低壓鍋爐因爐、因水制宜選用水處理方法的初步意見.
下面就分類的原則簡述如下:
(一)低壓鍋爐的爐型
目前綜合國內(nèi)設(shè)計制造和改造的鍋爐來看,蒸發(fā)量在2噸/小時以下的主要采用各種型式的火管鍋爐,這種鍋爐,水容量大,運行方便,汽壓穩(wěn)定,且占地面積較小,鍋爐房造價比較低,對水質(zhì)要求不高.
蒸發(fā)量在2噸/小時以上時,一般采用水管鍋爐.這種鍋爐的熱效率較火管鍋爐高,單位蒸發(fā)量耗鋼量較少,但對水質(zhì)有較高的要求.
快裝鍋爐是一種新型爐,在出廠前就整體組裝好,使用單位可以快速安裝投產(chǎn),這種鍋爐單位受熱面蒸發(fā)量高,鍋爐體積小,相應(yīng)的鍋爐房也較小.由于使用輕型火墻和密封外殼散熱損失較小,熱效率較高.但要特別注意鍋爐結(jié)垢,積灰,出力不足和蒸汽帶水,否則就會出現(xiàn)許多問題.這種鍋爐結(jié)垢后,內(nèi)部清除較困難,必須采用化學清洗.因此對水質(zhì)要求較嚴格.我國目前快裝鍋爐容量一般在1￣4噸/小時,以2噸/時的為最多.
(二)低壓鍋爐用水的分類
下面先介紹幾種與低壓鍋爐關(guān)系密切的水質(zhì)指標,然后再按照水質(zhì)進行分類.
1.幾種重要的水質(zhì)指標.
(1)含鹽量:含鹽量是水中所含鹽類的總和,不包括懸浮物和有機物.其量一般以毫克/升表示.
(2)硬度(H):硬度一般指鈣、鎂離子的總濃度.由鎂鹽形成的硬度稱鎂硬,由鈣鹽形成的硬度稱鈣硬.其量的表示方法有德國度、PPm等,通常用的是毫克一當量/升.硬度又可分為暫硬和永硬.
暫硬即碳酸鹽硬度,是指水中的重碳酸鈣、鎂,它們在爐內(nèi)可以成為沉淀而除去,故名暫硬度.加熱后沉淀反應(yīng)式如下:
永硬即非碳酸鹽硬度是指水中鈣鎂的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等,在加熱后不能除去,故稱永久硬度.
(3)堿度(A):堿度是指水中OH-、CO3--和HCO3-的總和.它們在水溶液中呈堿性,可以用酸中和,所以總稱堿度.天然水中一般只有HCO3-,鍋爐水中根據(jù)壓力不同還會使HCO3-全部分解為不同比例的CO3--和OH-.其量也以毫克當量/升表示.
如果水中堿度大于硬度(A〉H)即HCO3-〉(Ca+++Mg++)就稱為堿性水.這種水中的鈣鎂都是重碳酸鹽,即都是暫硬.沒有永硬.過剩的HCO3-和鈉鉀結(jié)合,稱為負硬.
如果水中硬度等于堿度(H=A),即全部都是暫硬,無永硬 ,也無負硬.
(4)PH值:PH是氫離子濃度的負對數(shù),用來表示 液中酸堿性的強弱.H+濃度越小,OH-濃度越大,PH值越大,碳性越強,反之H+濃度越大,OH-濃度越小,PH值越小,酸性越強.PH值,H+和OH-濃度和溶液酸堿性之間的關(guān)系如下表:([H+]和[OH+]是H+和OH-的濃度,以克離子/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 質(zhì)│ 酸性增強 │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 ┃
├─────────────────────┨
│ 堿性增強 ┃
│ ───────→ ┃
└─────────────────────┚
當然H+濃度可以大于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值來表示,而是直接用克離子/升或其他方式表示.(見附表)
(5)懸浮物:是指懸浮在水中固形物以毫克/升表示.測量懸浮物操作麻煩,所以常用渾濁度來代替.
還有其他一些指標如二氧化硅、硫酸根、油脂、含氧量用HCI或NaOH調(diào)整純水PH值的用量和PH值的變化表
━┯━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━┯━━━
│加 入 鹽 酸(HCI)有 深 度│加入 火 堿 (NaOH)的 濃 度│
PH├───┬───┬─────┼─────┬───┬───┤ POH
│毫克當│ 毫克 │ [H+]克離 │[OH-]克離 │ 毫克 │毫克當│
│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:中性純水H+=0.0000001=1*10-7=,pH
1
=-lg10-7=lg────=7 中性純水的OH-=0.00000崐
10-7
1
1
1=1*10-7=───,POH=-lg10-7=lg────=7 含鹽崐
107 10-7
量水───含鹽量在200毫克/升以下; 中等含鹽量水──含鹽量在200￣500
毫克/升; 較高含鹽量水──含鹽量在500￣1000毫克/升; 高含鹽量水
──含鹽量在1000毫克/升以上.
(一般水中鹽糲離子存在狀態(tài)如下圖示意).
等.這里不再一一介紹.
(一般水中鹽糲離子存在狀態(tài)如下圖示意).
2.低壓鍋爐用水可按下同方法分類:
(1)按含鹽量分:
我國江河水屬于低含鹽量的水約占一半以上,其他都是中等含鹽量的水.地下水大部
分是中等含鹽量的水.高含鹽量的水,一般不宜直接用于低壓鍋爐.
(2)按硬度分:
極軟水一硬度在1.0毫克當量/升以下;
軟水一硬度在1.0￣3.0毫克當量/升;
中等硬度水一硬度在3.0￣6.0毫克當量/升;
硬水一硬度在6.0￣9.0毫克當量/升;
極硬水一硬度在9.0毫克當量/升以上.
我國江河水的硬度,東南沿海一帶,大都小于1.0毫克當量/升,為極軟水區(qū),越向西北硬度越大,最大可達3￣6毫克當量/升,甚至更高;東北地區(qū)由北向南,硬度增大,松花江及東北沿海硬度可低至0.5￣1.0毫克當量/升.
(3)按硬度與堿度的關(guān)系分:
堿性水:堿度大于硬度(A〉H),有重碳酸鉀鈉,硬度全部是暫硬,無永硬.有負硬(H＿)、H＿=A-H0
非堿性水:無重碳酸鉀鈉,堿度等于硬度(A=H),全部是暫硬.無永硬.即其中暫硬理和堿度量相同.堿度小于硬度(A〉H)無碳酸鉀鈉,有永礙(H+)、量為H+=H-A.
對于不同的水質(zhì)、不同的爐型應(yīng)采取不同的水處理方式.
(三)低壓鍋爐化學水處理方法:
1.化學水處理的目的和要求
(1)保證低硬度,防止或減少爐內(nèi)水垢和水渣的生成:
在鍋爐受熱面與水接觸的地方會生成一些固態(tài)附著物,稱為水垢.有些在鍋爐水中析出的固體物質(zhì).懸浮在水中,也有的沉積在水流緩慢處,形成沉渣.這些懸浮狀態(tài)和沉渣狀態(tài)的固形物,稱為水渣.
低壓鍋爐中的水垢和水渣的成分主要是碳酸鈣(CaCO3),硫酸鈣(CaSO4)和氫氧化鎂(Mg(OH)2).產(chǎn)生水垢的主要原因是鍋爐給水中有硬度,當水中鈣、鎂離子和某種陰離子的濃度,超過它們的成鹽的溶度積時,就會沉淀出來.析出的沉淀物如果是附著在金屬上.且較緩慢的形成,常常形成堅硬的水垢,如果沉淀物是較快的在爐水中形成,就容易成為水渣.爐水的堿性較強時(pH〉10),給水中的硬度進入鍋爐后,就能較快地形成松軟水渣.因此要避免鍋爐結(jié)垢,主要應(yīng)降低給水和爐水中的硬度另外維持爐水一定的堿度和pH值也是十分重要的.
(2)保證爐水一定堿度以防止鍋爐腐蝕,同時也要避免堿度過高,以防止苛性脆化、堿性腐蝕及蒸汽帶水:
關(guān)于低壓鍋爐的腐蝕,這里主要介紹以下幾種:
①酸性腐蝕:水呈酸性時,(如CO2含量較大的給水),氫離子(H+)就會與鋼鐵作用,使鍋爐受到腐蝕.(2H++Ee→H2+Ee2+),因此要避免鍋爐酸性腐蝕,就必須降低爐水的H+濃度,也就是保持給水和爐水有一定的pH值(給水pH〉7,爐水pH10~12).
②氧腐蝕:水中溶有氧氣時,就會使鋼鐵氧化,從而受到腐蝕.其反應(yīng)為:
2Ee+O2+2H20→2Ee(OH)2
生成的Ee(OH)2進一步和深氧作用:
4Ee(OH)2+2H20+O2→Ee(OH)3
Ee(OH)2+2Ee(OH)3→Ee3O4+4H2O
溶氧對鋼鐵的腐蝕速度,除水中的溶氧量外,還和PH的大小有關(guān),PH〈9.5時,腐蝕速度加快.溫度越高,腐蝕速度也越快.
③苛性脆化:苛性脆化是一種特殊的腐蝕形式,它常發(fā)生在鍋爐鉚釘口和脹口處.在鍋爐鋼板上發(fā)生苛性脆化時,裂紋在鉚打孔周圍呈放射狀,裂紋會深入金屬內(nèi)部,以至整個穿透.
苛性脆化的初期不易發(fā)現(xiàn),但腐蝕速度卻是加速進行的.當能觀察到裂紋時,可能已達到嚴重的程度,輕者使鍋爐報廢,重者會發(fā)生鍋爐爆炸,造成嚴重事故.這在我國是有沉痛經(jīng)驗教訓的.
發(fā)生苛性脆化的主要原因有:
①爐水含有一定量的游離堿(NaOH).
②鍋爐是鉚接或脹接的,而且在這部位有不嚴密的地方,因泄漏而造成局部濃縮.
③金屬有很大的應(yīng)力(特別是拉伸力是很重要的因素).
為了防止苛性脆化,一方面不能使爐水的堿度過高(應(yīng)使相對堿度即游離NaOH與含鹽量的比值─────〈0.2).更重要的是鍋爐應(yīng)按設(shè)計要求安裝,即要避免泄漏又不能使金屬有很大的應(yīng)力.
綜合以上所述,爐水必須要保持一定的堿度,以防止腐蝕和結(jié)垢,但堿度不能過高,否則又有可能引起苛性脆化.
(3)保證爐水低含鹽量,防止蒸汽帶水.減少鍋爐排污:
低壓鍋爐蒸汽品質(zhì)下降,主要是由于蒸汽帶水,爐水的含鹽量對蒸汽帶水的影響較大.爐水的含鹽量未超過某一數(shù)值時,蒸汽帶水量基本不變,當超過這一數(shù)值時,蒸汽的帶水量就增加.這一數(shù)值需用實驗(熱化學試驗)來確定.一般爐水的含鹽量應(yīng)控制不超過水質(zhì)標準.
此外爐水含有油脂、有機物、過多的水渣,或含有較多的NaOH等堿性物質(zhì)時,容易引起泡沫,增加蒸汽帶水.
總之,低壓鍋爐化學水處理的目的,是要做到三保證、三防止:即保證低硬度,防止或減少生成水垢水渣;保證爐水一定堿度,防止鍋爐腐蝕和苛性脆化;保證爐水低含鹽量,以防止腐蝕爐和蒸汽帶水.
2.低壓鍋爐的水處理方法:
低壓鍋爐給水的化學處理有爐外處理和爐內(nèi)處理,校正等方法.現(xiàn)分述如下: (1)爐外處理:
我國目前的水處理技術(shù)水平,已可制取純度極高的水(接近純水).但低產(chǎn)鍋爐對水質(zhì)的要求無需達到如此高的純度.考慮我國目前的情況以及水處理的經(jīng)濟性,這里著重介紹沉淀軟化法和離子交換法及爐內(nèi)加藥處理法.
①沉淀軟化法:
水的沉淀軟化法,就是在爐外向水中加入某些化學藥劑與水中鈣、鎂離子生成難溶物質(zhì)沉淀析出.這是至今國內(nèi)外仍廣泛應(yīng)用的一種水處理方法.
這種方法所用的化學藥劑以石灰為主,石灰(CaO)加水后生成氫氧化鈣〖Ca(OH)2〗,與水中的暫硬〖Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2〗和CO2,按下式生成沉淀,起到部分除鹽作用.
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
如水中有永硬時,應(yīng)當配加純堿.純堿與水中的永硬生成沉淀,但此種