鍋爐水處理介紹Boiler treatment

1、鍋爐水處理介紹 Nalco 鍋爐的功能和類別 鍋爐的功能 帶壓、產(chǎn)生高溫蒸汽 轉(zhuǎn)變化學(xué)能為動(dòng)能 因需要而有各種不同大小型式的鍋爐 可操作的壓力范圍很大 鍋爐的類別 從熱能交換的方式 火管鍋爐 水管鍋爐 鍋爐使用中所遇到的問題 腐蝕 結(jié)垢 鍋爐水處理的目的 防止?fàn)t內(nèi)腐蝕 防止鍋爐結(jié)垢的發(fā)生 防止冷凝系統(tǒng)的腐蝕 鍋爐水處理的方式 給水處理 物理處理 化學(xué)處理 冷凝系統(tǒng)處理 化學(xué)處理 鍋爐給水水質(zhì)處理 物理處理：設(shè)備軟化、脫氧 化學(xué)處理：藥劑處理方案 Make-up Water Primary Pretreatment Secondary Pretreatment Condensate Steam

2、Header Boiler Deaerator Chemical Feed Systems Feedwater Blowdown 鍋爐給水物理處理的目的 去除硬度及其他溶解度較低的金屬離子 或鹽類，防止結(jié)垢 去除溶解氧，防止氧腐蝕 硬度對(duì)鍋爐的危害 在爐內(nèi)形成結(jié)垢 能源的損失 由于熱量傳輸?shù)臏p少，導(dǎo)致管 道金屬過熱甚至爆裂，造成對(duì) 安全的威脅 垢下腐蝕 由于高濃度的堿（通常為NaOH ）形成的 化合物ppm as CaCO3 32 oF (0 oC)212 oF (100 oC) 鈣 HCO31620分解 CO321513 SO4212901250 鎂 HCO337,100分解 CO32101

3、75 SO42170,000356,000 鈉 HCO338,700分解 CO3261,400290,000 Cl-225,000243,000 OH-370,000970,000 SO42-33,600210,000 鈣、鎂、鈉鈣、鎂、鈉 離離 子子 溶溶 解解 度度 對(duì)對(duì) 照照 表表 垢的形成機(jī)理 不溶性硬度的沉積 Ca(HCO3 )2 + 熱量 - CaCO3 + H2O + CO2 Mg+2 + OH- - MgOH+ H2SiO3 - H+ + HSiO3- MgOH+ + HSiO3- - MgSiO3 + H2O 水汽蒸發(fā)后溶解度超過其飽和濃度形成 的結(jié)晶，如CaSO4, SiO

4、2 鍋爐結(jié)垢的控制 通過軟化器進(jìn)行軟化處理，通常的方式有 陽床（形成酸） 鈉床（形成軟化水） 化學(xué)處理進(jìn)行阻垢 爐內(nèi)處理劑 形成易移除的沉淀 保持硬度始終溶在水中 爐水含鹽量（電導(dǎo)率）的控制 排污控制 鍋爐給水軟化設(shè)備 原理及操作 Ca, Mg Na, Na Calcium Magnesium Sodium SodiumSodium SodiumSodium Sodium 離子交換過程 Calcium Sodium Sodium Magnesium CalciumMagnesium 軟化器再生的四個(gè)步驟 反洗反洗 鹽浸鹽浸 慢洗慢洗 快洗快洗 軟化器失效的主要因素軟化器失效的主要因素 實(shí)際進(jìn)水

5、中的硬度與設(shè)計(jì)采用的硬度不符，軟化器的 有效使用時(shí)間縮短 自動(dòng)再生的軟化器長(zhǎng)期使用后由于可再生樹脂量的減 少而失效 每次樹脂再生后必有一部分成為不可再生樹脂 樹脂在再生時(shí)會(huì)因摩擦而導(dǎo)致破裂 軟化器的前處理如濾床及活性碳床失效，導(dǎo)致樹脂被 氧化、有機(jī)物污染、過度物理破損而失效 再生過程中樹脂床發(fā)生異常，產(chǎn)生不完全再生、溝流 等情況 軟化器使用時(shí)前后的壓差過大，樹脂破損過度 軟化器的日常檢查 1、檢查實(shí)際的樹脂總量 樹脂量3.14軟化器半徑2樹脂床高 度 2、檢查單位樹脂的實(shí)際產(chǎn)水量 影響產(chǎn)水量的因素 進(jìn)水的硬度 樹脂的總量和樹脂的交換能力 機(jī)械因素 噴嘴的情況 設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)氯化物及硫酸鹽等的考慮 分

6、配器的效率 樹脂的再生率 水流速度 如果實(shí)際出水率與設(shè)計(jì)的相差20以上，必須 馬上檢查原因 3、檢查樹脂的物化情況 對(duì)樹脂進(jìn)行采樣檢查 采樣的方法 檢查內(nèi)容 表面污染 破裂情況 交換能力(2meq/l) 如對(duì)樹脂樣的檢查發(fā)現(xiàn)其交換能力差且 有較多的污染物，必須更換樹脂或?qū)?脂進(jìn)行處理 4、檢查軟化器的設(shè)備情況 檢查過濾器情況、支撐床的情況 檢查噴嘴、分配頭、支撐介質(zhì)等的情況 5、檢查壓降情況 在軟化器有壓力表的情況下可通過對(duì)壓 降的檢查檢測(cè)軟化器的工作情況 影響壓降的因素 水溫 水流速度 6、檢查水流速度 軟化器通常都有一個(gè)設(shè)計(jì)的流量，絕大 多數(shù)的軟化器的水流工作速度為2 4gpm(US)/

7、立方英尺樹脂 水流速度過快會(huì)嚴(yán)重影響軟化器交換的 能力，使其交換效率下降 7、檢查反洗速率 最好的反洗速度為在樹脂不流失情況下 的最大水流速 通過軟化器的供應(yīng)商提供最佳的反洗速 率 持續(xù)時(shí)間通常為3040分鐘，至出水干 凈為止 8、檢查用鹽量 正常的用鹽量為1520lbs/立方英尺的 樹脂 用鹽量越大，軟化器的交換能力越高 檢查鹽水的濃度，通常鹽水的濃度為飽 和濃度的90或2325（W/W)的鹽水 9、檢查鹽水強(qiáng)度（3030） 鹽水通常通過引流裝置進(jìn)入軟化器 引流裝置同樣會(huì)對(duì)鹽水濃度進(jìn)行稀釋到810 最有效率的鹽水濃度為8或30度的鹽量單位 （salometer） 檢查稀釋后的鹽水與樹脂的接觸

8、時(shí)間（通常在 30度鹽量單位的鹽水接觸的理想時(shí)間為30分鐘 ） 檢查稀釋后的鹽水的流速（1gpm/ft3樹脂） 10、檢查漂洗流速 慢洗通常為1gpm/ft3樹脂 持續(xù)時(shí)間約為30分鐘 快洗通常為1.5gpm/ft3樹脂 持續(xù)時(shí)間約為3040分鐘 爐水的化學(xué)阻垢方法 結(jié)垢的化學(xué)處理方法 磷酸鹽類(Phosphate residual) 螯合劑類（Chelants） 高分子類(All-polymer) 磷酸鹽處理方案 將鈣轉(zhuǎn)成磷酸鈣型式 主要的磷酸鹽處理方案所用的化學(xué)品 正磷：如磷酸鈉、磷酸氫鈉等 聚磷：六偏磷酸鈉等 磷酸鹽方案的優(yōu)點(diǎn) 容易檢測(cè)和控制 對(duì)給水的純度要求不高 能在高壓下使用 較易被

9、接收 FDA和USDA許可 殘余的正磷無腐蝕 保持較高的正磷的余量能在系統(tǒng)硬度泄漏時(shí)很 快起作用 費(fèi)用較低 磷酸鹽方案的缺點(diǎn) 在爐水中產(chǎn)生大量的沉積物 過高的堿度有可能會(huì)導(dǎo)致腐蝕 需要較多的排污 在以上情況下會(huì)導(dǎo)致能耗上升，化學(xué)品 用量增加 有可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢 通常需要同時(shí)使用分散劑，以防止沉積 物形成垢 全有機(jī)(All-polymer)處理方案 不含螯合劑或磷，為全聚合物，也無需 分散劑 對(duì)鈣鎂離子使其保持溶解，對(duì)鐵和其他 離子使其得到分散效果 對(duì)鍋爐金屬無腐蝕 全有機(jī)處理方案的優(yōu)點(diǎn) 對(duì)鍋爐本體無侵蝕性 提供更清潔的處理效果 硬度能保持100的溶解狀態(tài) 不揮發(fā)保證鍋爐蒸汽的質(zhì)量 可對(duì)鍋爐的硬度

10、進(jìn)行檢測(cè) 對(duì)鍋爐本體可進(jìn)行良好的鈍化防止 腐蝕 全有機(jī)方案的缺點(diǎn) 鍋爐的壓力必須在1000psig以下 需要穩(wěn)定的較低硬度的給水 有可能會(huì)產(chǎn)生氨 目前在國(guó)標(biāo)中無該類的控制指標(biāo) 爐水含鹽量的控制 排污處理 自動(dòng)排污：表面排污，通常連續(xù)進(jìn)行 人工排污：底排污，為間斷性排污 鍋爐腐蝕的控制 鍋爐腐蝕 腐蝕的種類 氧腐蝕（通常發(fā)生） 堿度腐蝕 堿腐蝕 酸腐蝕 螯合劑腐蝕 侵蝕 氧腐蝕 在鍋爐的全系統(tǒng)均可能會(huì)產(chǎn)生氧腐蝕 氧腐蝕機(jī)理與其他的氧腐蝕機(jī)理相同 影響氧腐蝕的因素有： 氧的濃度 溫度 pH 氧氣對(duì)鍋爐所產(chǎn)生的危害 金屬表面點(diǎn)蝕 增加爐水中鐵的含量 增高爐水中總?cè)芙夤腆w物（TDS） 發(fā)生電位腐蝕 溶

11、解氧的去除 熱力除氧器 化學(xué)除氧劑 熱力脫氧設(shè)備原理及操作 Spray Deaerator Tray Deaerator 脫氣原理 水被分散成小水滴 水溫上升水中CO2及O2自水中逸出 CO2和O2從排氣閥排出大氣中 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 6080100120140160180200220240 10 psi 5 psi 0 10 VAC Oxygen - ppm Temperature - F 純水中溶解氧含量與溫度壓力關(guān)系純水中溶解氧含量與溫度壓力關(guān)系 化學(xué)除氧劑種類及原理 傳統(tǒng)的除氧劑 亞硫酸鹽 聯(lián)胺（ N2H4 ）X 非傳統(tǒng)的除氧劑（

12、納爾科產(chǎn) 品） Elimin-Ox Sur-Gard 亞硫酸鹽（N780） 與氧作化學(xué)反應(yīng) 從鍋爐給水中除去溶解氧 降低鍋爐的腐蝕發(fā)生 符合食品規(guī)范 無鈍化金屬的作用 亞硫酸鹽化學(xué)反應(yīng)式 2SO32O22SO42 Elimin-Ox 全揮發(fā)性除氧劑 高效能除氧劑 減少鍋爐腐蝕發(fā)生 鍋爐金屬鈍化劑 Sur-Gard 非揮發(fā)性除氧劑 高效能除氧劑 減少鍋爐腐蝕發(fā)生 鍋爐金屬鈍化劑 符合FDA 堿度腐蝕 pH對(duì)腐蝕的影響 堿腐蝕 堿對(duì)鍋爐的危害 有兩種形式的危害是由高濃度的堿（NaOH ）造成的 堿腐蝕 堿脆 堿腐蝕 通常在高壓鍋爐內(nèi)發(fā)生 只有在鍋爐內(nèi)產(chǎn)生沉積后發(fā)生 集中在鍋爐本體 也稱為堿蝕 金屬

13、不會(huì)脆化 堿脆 是一種特殊的強(qiáng)度脆裂 產(chǎn)生條件 有堿的濃縮發(fā)生 金屬處于高強(qiáng)度下 必須有硅的存在 其他腐蝕 給水酸度較高 水中有有機(jī)物 螯合劑腐蝕 氣泡的侵蝕 蒸汽冷凝水系統(tǒng) PretreatmentSoftening Steam Condensate System Boiler OR OR Surge Tank Returned Condensate Process Process Steam Turbine Steam Knockout Pot or Flash Tank Water Steam CO2 Oxygen Ca+ and Mg+ Steam/Condensate System

14、Condensate Steam Header Boiler 冷凝水系統(tǒng)的主要問題腐蝕 蒸汽冷凝系統(tǒng)腐蝕原因 爐水中堿度解離產(chǎn)生CO2 CO2隨蒸汽逸出鍋爐 CO2隨蒸汽冷凝而成碳酸，冷凝水成酸性 ，腐蝕冷凝水系統(tǒng)管道 冷凝水設(shè)備有泄漏，造成外界空氣的進(jìn) 入，形成氧腐蝕 蒸汽冷凝水系統(tǒng)的保護(hù) 冷凝水系統(tǒng)的化學(xué)處理 緩蝕劑 冷凝水系統(tǒng)緩蝕劑功能 中和保護(hù)：提高冷凝水pH值，維持pH在 弱堿性,中和碳酸 膜保護(hù)：在冷凝水管路金屬表面形成保 護(hù)膜，防止碳酸腐蝕 鍋爐的停爐處理 停爐處理的原因 停爐后，爐水會(huì)產(chǎn)生腐蝕 外界如有空氣進(jìn)入，會(huì)發(fā)生腐蝕 鍋爐停爐處理的方式 濕式保存小于30天 干式保存大于30天 濕式保存 使用脫鹽水或鍋爐給水 調(diào)節(jié)爐水pH，使pH10.0 使用除氧劑 干式保存 爐內(nèi)吹干避免有水汽存在爐內(nèi) 使用氮?dú)夥鉅t 壓力維持5PSI，防止氧氣在爐內(nèi) 鍋爐檢查 鍋爐檢查前的準(zhǔn)備 對(duì)歷史記錄數(shù)據(jù)的回顧 安全設(shè)施的保障 檢查用的設(shè)備及記錄表格 火側(cè)檢查 任何鍋爐的檢查通常從對(duì)火側(cè)的檢查開 始 檢查內(nèi)容 燃燒情況：輻射區(qū)的形狀，爐渣 設(shè)備情況： 水的泄漏與管道的結(jié)縫 煙道的情況 水管的