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1、锅 炉 水 处 理 技术 培训资料 。锅炉结垢的原因，首先是给水中含有钙镁硬度或铁离子，硅含量 过高；同时又由于锅 炉的高 温 高压特 殊条件。水垢形成 的主要过程为： b5E2RGbCAP 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 成难溶物质而析出沉淀。 2）溶解度降低 在高温高压下，有些盐类( 如硫酸钙、硅酸盐等物质的溶解度随温度升高 而大大降低，达到一定程度后，便会析出沉淀。 p1EanqFDPw 3）锅水蒸发、浓缩 在高温高压下，锅水中盐类物质的浓度将随蒸发浓缩而不断增大，当达到 过饱和时，就会在受热面上析出沉淀。 4）相互反应及转化 给水中原
2、来溶解度较大的盐类，在运行中与其他盐类相互反应，生成了难 溶的沉淀物质。如果反应在受热面上发生，就直接形成了水垢；如果反应在锅 水中发生，则形成水渣。而水渣中有些是具有黏性的，当未被及时排污除去 时，就会转化成水垢。另外，有些腐蚀产物附着在受热面上，也往往易转化成 金属氧化物水垢。DXDiTa9E3d 上述这些析出的沉淀物质黏结在锅炉受热面上就形成了水垢，温度越高的 部位，越易形成坚硬的水垢。 1.2 水垢的危害 2 / 35 水垢的导热性很差，其导热系数要比锅炉钢板的导热系数小几十倍至数百 倍，所以锅炉结垢后就会严重阻碍传热并引起下列危害：RTCrpUDGiT 1）浪费燃料，降低出力 锅炉结
3、垢后将严重影响受热面传热，降低热效率，降低蒸汽出力，增加燃 料消耗。根据测定，水垢厚度与浪费燃料的关系见下表1。5PCzVD7HxA 水垢厚度 (mm 0.5 1 3 5 8 浪费燃料 ( 2 35 610 15 35 表 1 水垢厚度与浪费燃料的关系 不同水垢的导热效率见表2 介质类别导热系数 W/(mK 软钢46.4-69.7 碳酸盐水垢0.58-6.97 硫酸盐水垢0.58-2.92 硅酸盐水垢0.06-0.23 氧化铁垢0.12-0.23 含油水垢0.12-0.17 水5.81-6.97 表 2 不同水垢的导热效率 2）易引起事故，影响安全运行 受热面结生水垢后，金属的热量由于受水垢的
4、阻碍而难于传热给锅 水，致使金属壁温急剧升高，当温度超过了金属所能承受的允许温度时，金属 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，甚至爆管 等事故。 jLBHrnAILg 3）堵塞管道，破坏水循环如果水管内结垢，就会减小流通截面积， 增大水的流动阻力，破坏正常的水循环，严重时还会完全堵塞管道，或造成爆 管事故。 xHAQX74J0X 4）引起垢下腐蚀，缩短锅炉寿命锅炉结垢后还会引起垢下腐蚀等危 害。有些结构紧凑或结构复杂的锅炉，一旦受热面结垢，就极难清除，严重时 只好采用挖补、割换管子等修理措施，不但费用大，而且还会使受热面受到严 重损伤。所有上述这些危害都将大大缩短锅炉的
5、使用寿命。 LDAYtRyKfE 另外，锅炉结垢后，将增加清洗和维修的时间、费用及工作量等，影响生 产，减小锅炉的有效利用率，降低经济性。 Zzz6ZB2Ltk 1.3 水垢的清除 锅炉应以积极的防垢、防腐为本。但当锅炉结垢或腐蚀沉积物达到一定程 度时，也应及时清洗除去，以免对锅炉安全运行带来隐患。 dvzfvkwMI1 清洗除垢的方法主要分为机械除垢和化学清洗两大类，其中化学清洗又可 分为碱煮除垢和酸洗 除垢。 现 将锅炉 除垢的方法和要求 简要介绍如下： rqyn14ZNXI 1）机械除垢 主要采用电动洗管器、扁铲、钢丝刷及手锤等工具进行机械除垢。此法比 较简单，成本低，但劳动强度大，除垢
6、效果差，易损坏金属表面，只适用于结 垢面积小，且构造简单，便于机械工具接触到水垢的小型锅炉。近年来，由于 清洗专用的高压水枪的应用，使水力冲洗的机械除垢发展较快，这种高压水力 除垢的效果较使用原始的机械工具有很大的提高，且较为安全、方便。但目前 3 / 35 高压水力除垢仍仅限于结构较简单的工业锅炉。 EmxvxOtOco 2）碱洗 (煮除垢 锅炉碱煮的作用主要是使水垢转型，同时促使其松动脱落。单纯的碱煮除 垢效果较差，常常需与机械除垢配合进行。碱煮除垢对于以硫酸盐、硅酸盐为 主的水垢有一定的效果，但对于碳酸盐水垢，则远不如酸洗除垢效果好。碱洗 煮炉也常用于新安装锅炉的除锈和除油污，有时也用于
7、酸洗前的除油清洗或垢 型转化。SixE2yXPq5 碱洗药剂用量应根据锅炉结垢及脏污的程度来确定。一般用于除垢时的用 量( 每吨水的用量 为：工业磷酸三钠510kg，碳酸钠36kg，或氢氧化钠 24kg。这些碱洗药剂应先在溶液箱中配制成一定浓度，然后再用泵送人锅 内，并循环至均匀。 6ewMyirQFL 碱煮除垢的方法与新锅炉煮炉基本相同，只是煮炉结束后，应打开锅炉的 各检查孔，及时加以机械( 或高压水力 辅助清垢，以免松软的水垢重新变硬。 kavU42VRUs 3）酸洗除垢 目前在各种除垢方法中，以酸洗除垢效果较好，但酸洗工艺若不合适或控 制不当也会影响除垢效果或腐蚀金属，有时甚至会严重影响
8、锅炉的安全运行。 为了确保锅炉酸洗的安全和质量，国家质量技术监督局专门制定颁发了锅炉 化学清洗规则，并规定：从事锅炉化学清洗的单位必须取得省级及省级以上 锅炉压力容器安全监察机构的资格认可，才能承担相应级别的锅炉化学清洗。 无相应资格的任何单位和个人( 包括用炉单位，都不得擅自酸洗锅炉。 y6v3ALoS89 锅炉在酸洗前应预先取有代表性的垢样进行化验，制定清洗方案；进酸开 始时须在锅炉内和酸箱内挂入腐蚀指标片( 直到退酸时取出 ；酸洗工艺流程及 酸洗液的温度、浓度、流速、酸洗时间等应按清洗方案实施和控制；清洗过程 中应不断取样化验并如实作好记录。清洗结束后，用炉单位、清洗单位和锅炉 安全监察
9、部门应对清 洗质量 进 行验 收 。工业 锅炉的酸洗质量要 求如下： M2ub6vSTnP (1除垢率 清洗以碳酸盐垢为主的水垢，除垢面积应达到原水垢覆盖面积的80以 上。 清洗硅酸盐或硫酸盐水垢，除垢面积应达到原水垢覆盖面积的60以上。 如除垢率低于上述规定，或虽达到规定要求但锅炉主要受热面上仍覆盖有难以 清理的水垢时，应在维持锅水碱度达到水质标准上限值的条件下，将锅炉运行 一个月左右再停炉，用人工或高压水枪清理脱落的垢渣和残垢。由于经酸洗后 残留的硬垢往往已有所松动，当锅炉投入运行后会逐渐地脱落，若不作再次清 理极易发生事故，所以当残留垢较多时必须加以处理。 0YujCfmUCw (2钝化
10、膜锅炉清洗表面应形成良好的钝化保护膜，金属表面不出现二次浮 锈，无点蚀。 (3腐蚀速度用腐蚀指示片测量的金属腐蚀速度的平均值应小于6g (m2h，且腐蚀总量不大于72gm2 。 eUts8ZQVRd (4炉管畅通清洗后锅内所有的水冷壁管和对流管等炉管都应畅流无阻。如 清洗前已堵塞的管子，清洗后仍无法疏通畅流的，应由有修理资格的单位修理 更换。 sQsAEJkW5T 4 / 35 1.4 、锅炉的腐蚀原理与特征 铁受水中溶解氧的腐蚀是一种电化学腐蚀，铁和氧形成腐蚀电池。铁的电 极电位总是比氧的电极电位低，所以在铁氧腐蚀电池中，铁是阳极，遭到腐 蚀 ， 反 应 式 如 下 :Fe Fe2+2e,
11、氧 为 阴 极 ， 进 行 还 原 ， 反 应 式 如 下 ： O2+2H2O+4e 4OH 在这里溶解氧起阴极去极化作用，是引起铁腐蚀的因素，这种腐蚀称为氧 腐蚀。GMsIasNXkA 氧腐蚀的特征：氧腐蚀的形态一般表现为：溃疡和小孔型的局部腐蚀，其 腐蚀的产物表现为黄褐、黑色、砖红色不等。对金属的强度破坏非常严重。 铁 受 到 溶 解 氧 腐 蚀 后 产 生Fe2+ ， 它 在 水 中 进 行 下 列 反 应 ： Fe2+2 OH Fe (OH 2 Fe (OH 2+2H2O+O2 4Fe (OH 3 Fe (OH 2+2Fe (OH3 Fe3O4+4H2O 在上述反应中， Fe (OH
12、2是不稳定的，使反应继续往下进行，最终产物主 要是 Fe (OH 3和 Fe3O4TIrRGchYzg 腐蚀的部件：氧腐蚀是锅炉采暖系统常见的一种腐蚀。在运行和停运期间 均可发生。其主要部位，首先是给水系统和省煤器，而且其腐蚀产物进入受热 面中和循环水系统中，也会引起其他一些破坏。在系统停运期间由于防护不 当，更是如此，不断造成设备及系统的破坏，其破坏程度越来越大，在金属表 面形成许多小鼓包，鼓包表面的颜色和一定量的磷 酸根及碳酸根时，也有助于金属表面形成致密的保护膜，减缓腐蚀。但是如果 锅炉水质控制不好，尤其是pH值过低或过高，常会破坏保护膜。 tfnNhnE6e5 5）做好停炉保养 不少锅
13、炉的腐蚀常常是因为停炉保养不当所造成的，而停炉时产生的腐蚀 产物又常会在锅炉运行时进一步加速腐蚀。因此，停炉时必须按规定要求做好 保养工作。 HbmVN777sL 第二章 锅炉水处理概述 2.1 、锅炉水处理的国内外现状 水质中会有较多的有害杂质，这种水质如果不经任何处理就进入锅炉，那 么水中的杂质会在锅炉中形成水垢或水渣。由于锅炉是一种热交换设备，水垢 的生成会极大地影响锅炉的导热能力还要高得多。 LOZMkIqI0w 供热汽轮机是热电厂实现热电联产过程中的关键装置，大体可分为背压式 和抽汽式两大类。背压式汽轮机是排气压力高于大气压力的供热汽轮机。抽汽 式汽轮机是从汽轮机中间抽汽供热的汽轮机
14、。 ZKZUQsUJed (1背压式汽轮机的发电功率是由通过汽轮机的蒸汽量决定的，而通过背压 式汽轮机的蒸汽量决定于热用户热负荷的大小，所以背压式汽轮机的发电功率 受用户热负荷的制约，不能分别地独立进行调节。因而限制了背压式汽轮机供 热系统只适用于用户热负荷比较稳定的供热系统。 dGY2mcoKtT 12 / 35 (2抽汽式供热汽轮机上有多个抽汽口，其中多数不可调节，它的抽汽量是 随汽轮机的负荷变化的。双抽式供热汽轮机有两个可调节抽汽口。由于它的抽 汽量可以调节使其不随汽轮机负荷改变而变化，所以既可以保证供汽量随着用 户的要求而变化，又可以保证在一定范围内不影响发电量。 rCYbSWRLIA
15、 (3背压式汽轮机的发电功率是由通过汽轮机的蒸汽量决定的，而通过背压 式汽轮机的蒸汽量决定于热用户热负荷的大小，所以背压式汽轮机的发电功率 受用户热负荷的制约，不能分别地独立进行调节。因而限制了背压式汽轮机供 热系统只适用于用户热负荷比较稳定的供热系统。FyXjoFlMWh 总之，以热电厂为热源采用热电联产的方式可以有效提高热能利用率，节 约燃料，减少有害物排放量，供热范围比较大。但是，建设热电厂的投资比较 高，建设周期也较长。 TuWrUpPObX 图 1 双抽汽式汽轮机供热轮机供热系统示意图 1. 锅炉2. 汽轮机3. 发电机4. 高压加热器5. 低压加热器 6. 凝汽器7. 基本加热器8
16、. 尖峰加热器9. 给水泵10. 凝结水泵 11. 热网循环泵12. 补水泵13. 冷却循环水管道14. 旁路管道7qWAq9jPqE 3.3.2 区域锅炉房 3.3.2.1.区域锅炉房集中供热系统 在锅炉房中设置蒸汽锅炉或热水锅炉作为热源，向一个较大区域提供加热的系 统，称为区域锅炉房集中供热系统。相对于热电厂等其它热源的供热系统，区 域锅炉房集中供热系统具有以下特点：llVIWTNQFk ( ）区域锅炉房供热设备比较简单，建厂条件要求不高，投资较低，易于实 现。 ( ）以区域锅炉房为热源的集中供热系统，供热范围可大可小，比较灵活。 ( ）区域锅炉房集中供热系统热媒的种类及其参数，主要是根据
17、热用户用热设 备的需求而选定的，比较简便。 ( ）供热管网施工安装工程量较小，工期短，见效快。 ( ）系统建设周期短，易于与城市建设同步进行。 ( ）区域锅炉房热效率低于热电厂的热能利用效率，但远远高于局部锅炉房的 13 / 35 热效率。 基于上述特点，区域锅炉房集中供热系统目前在我国发展集中供热事业过程中 占有相当重要的地位。 根据国内外经验，调峰区域锅炉房与热电厂相结合的集中供热系统，可以 使热电厂的运行达到最佳经济效益。 3.3.2.2.常用形式 (1蒸汽锅炉房： 为集中供热系统生产和供给热媒的蒸汽锅炉及其附属设备称为蒸汽锅炉 房。以蒸汽锅炉房为热源的集中供热系统称为蒸汽锅炉房集中供热
18、系统。蒸汽 锅炉房普遍用于工矿企业中供应生产工艺热负荷，同时也可供应供暖、通风以 及热水供应热负荷。 yhUQsDgRT1 (2热水锅炉房 为热水集中供热系统生产和供给热媒的热水锅炉及其附属设备称为热水锅 炉房。以热水锅炉房为热源的集中供热系统称为热水锅炉房集中供热系统。热 水锅炉房大多用于城市区域或街区的供暖，或用于工矿企业中供暖通风热负荷 较大的场合。近几年来发展较快。 MdUZYnKS8I 3.3.3 集中供热系统的其他热源 3.3.3.1 工业余热通常指的是工业生产过程中产品和排放物料所含的热以及设备散 发出来的热。 可回收和利用的工业余热根据其载体不同通常分为三大类：气态余热。 如化
19、工设备中排出的可燃气体、工业炉中排出的高温烟气、工业设备中蒸发出 来的蒸汽以及动力设备中排出的乏汽等所含热量；液态余热。如从工业炉或 其它设备排出的冷却水等所含热量；固态余热。如高温焦炭、各种金属的铸 锭或熔渣所带有的物理热等。09T7t6eTno 工业余热的特点： 根据地热水温度的不同，地热水可分为：低温水100）。AHP35hB02d (2根据化学成分不同，地热水可分为：碱性水和酸性水。 (3根据矿物质含量，地热水可分为：超淡水在不同条件下，地热水的参数地热水的参数与热负荷无关。对于一个具体的水井，地热水的温度几乎 是全年不变的，地热水的参数不能适应热负荷变化的特性，使得利用地热能的 供热
20、系统变得复杂。 1zOk7Ly2vA (3一次性利用。地热水热能被利用后通常就要被废弃。为了最大限度的利 用其能位，就要采用分级利用地热水热能的热能利用方式，使得系统复杂和费 用增大。 fuNsDv23Kh 开采深层地热水对地面沉降的影响虽不象浅层水那么严重，但应引起重 视。从保护地热资源和防止地面沉降考虑，地热资源的开采要合理规划井群布 局，做好开采层位的调整，控制每眼井开采指标。统一规划，严格控制井位、 井数、井距和开采强度，有计划有步骤地科学开发利用，才能更好地发挥地热 资源的作用。 tqMB9ew4YX 3.3.3.3 定义：核能供热是以核裂变产生的能量为热源的城市集中供热方式。 优点
21、是可解决城市能源供应、减轻运输压力、消除烧煤造成的环境污染。 方式：核热电站供热方式和低温供热堆供热方式。 核热电站反应堆工作参数高, 必须按照核电厂选址规程建在远离居民区的地 点，从而使其供热条件在一定程度上受到限制。 HmMJFY05dE 低温供热堆的压力参数较低，一般为12Mpa ，从安全角度，可能建造在 城市近郊，因而，低温核供热堆用作城市集中供热的热源，今后在我国能得到 发展应用。 ViLRaIt6sk 3.3.3.4 热泵是可以用作集中供热系统辅助热源的一种设备。其工作原理与制冷机 相类似，主要是靠机械能、电能或其他能量的作用，把低温热源的能位提高到 可被供热系统利用的能位水平。
22、9eK0GsX7H1 15 / 35 热泵是以低温热源排出的热量作为供热热源。采用热泵供热热源具有明显 的节能效果。与锅炉房供热系统相比，数量巨大：每年达到地表面的太阳能辐射能约为130 万亿 t 标准煤， 即为目前全世界所消费的各种能量总和的20000 倍。 P2IpeFpap5 ( 时间长久：根据天文学的研究结果可知，太阳系已存在大约150 亿年 左右。根据目前太阳辐射的总功率以及太阳上氢的总含量进行估算，尚可继续 维持 1000 亿年之久。对于人类存在的年代来说可以认为是“取之不尽，用之不 竭”的。3YIxKpScDM ( 普照大地：太阳辐射能“送货上门”，既不需要开采和挖掘，也不需 要
23、运输；普天之下，无论大陆或海洋，无论高山或岛屿，开发和利用都极为方 便。gUHFg9mdSs ( 清洁安全：太阳能素有“洁净能源”和“安全能源”之称。它不仅毫 无污染，远比常规能源清洁；也毫无危险，远比原子核能安全。 uQHOMTQe79 (5虽然太阳能也存在分散性，间断性和不稳定性以及效率低和成本高等缺 点，致使目前还不能或至少是不容易与常规能源相竞争。但是由于太阳能资源 具有上述诸多优点，特别是太阳能是“取之不尽，用之不竭”的，而且是洁净 的优质可再生能源，如能合理利用，必将取得巨大的社会效益和经济效益。 IMGWiDkflP 国内实践证明，太阳能利用中最先实用化的是太阳能供热水和太阳能供
24、 暖。其原因之一是它们所需要的集热温度不太高 80 m3 ( 天 然 气 0.178t=1000kg 4.187KJ/kg. (65 -15 209350kJOOeZsSX01M 降低排污率 4 % ，减少的热量损失： Q2 =D(-x4%=1000kgx ( 697.1 kJ / kg -397.99 kJ / kg x( 6%一 2 % = 11964kJ VubF2zm5dd (3按锅炉总体效率70% ，烟煤设计用代表性煤种应用基低位发热量 17693kJ/ kg ，计算节约的燃料费：9paNyjP6rT M=/17693 /70 % = 17.87kg 烟 煤nl9V43j7GA 烟煤
25、按 280 元/t 计算： 280 元/t x 17.87 / 1000 = 5 元t 2 、生产 1 吨锅炉给水需自来水1.01 吨，工业自来水水费按3 元t 计算： 3 x l.01 = 3 . 03 元/t 3 、锅炉给水处理费按0.52 元t 用含量 98 的盐配置 1 吨 7再生剂需要的水量 由公式 7%=推算出 X =/ 7=15.6t (2每吨软化水的处理费用 29 / 35 第七章 附录 1、热水 BF-30a,BF-31T 不同浓度下的 PH值和碱度 2、工业锅炉水质标准 热水 BF-30a 不同浓度下的 PH值和碱度 、实验用水：配制水 0.03 0.03 0.03 总碱度
26、， mmol/L 2 无过热器 6-26 6-24 6-16 有过热器 pH(25 7 7 7 10-12 10-12 10-12 溶解氧， mg/L 3） 0.1 0.1 0.05 溶解固形 物， mg/L 4 无过热器 4000 3500 3000 有过热器 SO3 2-，mg/L4 10-30 10-30 PO4 3- ，mg/L 10-30 10- 30 相对碱度 0.2 0.2 含油量， mg/L 2 2 2 含铁量， mg/L6 0.3 0.3 0.3 1 硬度 mmol/L 的基本单元为c(1/2Ca 2+、1/2Mg2+，下同。 2 碱度 mmo1/L的基本单元为c(OH -
27、、1/2CO 2- 3、HC0 3-，下同。 对蒸汽品质要求不高，且不带过热器的锅炉，使用单位在报当地锅炉压力容器安全监 察机 构同意后，碱度指标上限值可适当放宽。 3 当锅炉额定蒸发量大于等于6t/h 时应除氧，额定蒸发量小于6t/h的锅炉如发现局部腐 蚀 时，给水应采取除氧措施，对于供汽轮机用汽的锅炉给水含氧量应小于等于 0.05mg/L 。 4 如测定溶解固形物有困难时，可采用测定电导率或氯离子(C1- 的方法来间接控制，但溶 32 / 35 解固形物与电导率或与氯离子(cl - 的比值关系应根据实验确定。并应定期复试和修正 此 比值关系。 5 全焊接结构锅炉相对碱度可不控制。 6 仅限
28、燃油、燃气锅炉 2、额定蒸发量小于等于2t/h ，且额定蒸汽压力小于等于1.0MPa 的蒸汽锅炉和汽水两用锅 炉 7 10-12 溶解固形物 ,mg/L 5000 3 、承压热水锅炉给水应进行锅外水处理，对于额定功率小于等于4.2MW非管架 式承压的热水锅炉和常压热水锅炉，可采用锅内加药处理，但必须对锅炉的结垢、腐 蚀和水质加强监督，认真做好加药工作，其水质应符合表3 的规定。h57t70ebDk 表 3 项 目 锅内加药处理锅外化学处理 给水锅水给水锅水 悬浮物， mg/L 20 5 总硬度， mmol/L 6 0.6 PH(25 1 7 10 12 7 1012 溶解氧， mg/L 2） 0.1 含油量， mg/L 2 2 1通过补加药剂使锅水pH值控制在 1012。 2额定功率大于等于4.2MW的承压热水锅炉给水应除氧，额定功率小于4.2MW的承压热水 锅炉和常压热水锅炉给水应尽量除氧。 4、直流 贯流）锅炉给水应采用锅外化学水处理，其水质按表1 中额定蒸汽压力为大 于 1.6Mpa、小于等于2.5Mpa 的标准执行。v16BDKIcS1 5、余热锅炉及电热锅炉的水质指标应符合同类型、同参数锅炉的要求。 6、水质检验方法应按附录A标准的附录）执行。 作者周楠 2018年 4 月于北化 33 / 35 申明： 所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用 途。