鍋爐水處理技術培訓資料20xx年度(更新版)

　　

【正文】 ，陽極極化也劇烈增加，但從陰極極化曲線看，雖然 BF30a 的 加入使氧的離子化過電位減小，但陰極極化卻明顯增加，由此看來， BF30a 既強烈地抑制了鋼腐蝕的陽極過程，又明顯地抑制了腐蝕的陰極過 圖 2 鋼在水中的動電位極化曲線 程，是鋼在水中的混合性緩蝕劑，同時，電化學試驗結果很好的說明了 BF30a緩蝕率很高的原因。具有安全，節能節水，使用方便的特點。其原因之一是它們所需要的集熱溫度不太高（ 40～ 60℃），另一個重要原因是：近年來隨著工農業的發展，全國總能耗量的增加迅速 ，其結果導致環境的嚴重污染和常規能源的短缺。根據目前太陽輻射的總功率以及太陽上氫的總含量進行估算，尚可繼續維持1000 億年之久。采用熱泵供熱熱源具有明顯的節能效果。 定義：核能供熱是以核裂變產生的能量為熱源的城市集中供熱方式。 (2)地熱水的參數與熱負荷無關。 地熱能的分類：地熱能按其在地下的貯存形式分為：蒸汽、熱水、干熱巖體、地壓、巖漿。據不完全統計，我國目前許多大中型工礦企業中還存在著大量的工業余熱未被利用，被利用的部分，大多都用在企業內部的供熱系統中。 可回收和利用的工業余熱根據其載體不同通常分為三大類：①氣態余熱。 (1)蒸汽鍋爐房： 為集中供熱系統生產和供給熱媒的蒸汽鍋爐及其附屬設備稱為蒸汽鍋爐房。相對于熱電廠等其它熱源的供熱系統，區域鍋爐房集中 供熱系統具有以下特點： 13 (１）區域鍋爐房供熱設備比較簡單，建廠條件要求不高，投資較低，易于實現。 (2)抽汽式供熱汽輪機上有多個抽汽口，其中多數不可調節，它的抽汽量是隨汽輪機的負荷變化的。熱電廠必須比一般火電廠多增設鍋爐容量以備用，水處理量也大。熱用戶：集中供熱系統利用熱能的用戶 。 新中國成立以來，供熱事業的發展對發展我國經濟、提高人民生活水平和改善環境發揮了重要作用。 1987 年頒布了適合我國國情的國家標準《采暖通風與空氣調節設計規范》（ GBJ191987 ）， 1989 年建設部頒布了《城市供熱管網工程施工及驗收規范》（ CJJ28281989 ）， 1990 年頒布了《城市熱力網設計規范》（ CJJ341990 ）。火爐、火墻和火炕等局部供暖方式不僅至今在 我國北方農村還被廣泛地使用，目前的研究還表明，火炕是一種節能、舒適、環保、有發展應用前景的農村供暖方式。 19 世紀初期，在歐洲出現了以蒸汽或熱水作為熱媒的集中供暖系統。 鍋爐水處理技術是一門綜合技術，與離子交換技術、膜分離技術、除氧技術、鍋內加藥技術、停用保養技術等的進步密切相關。轱轆是耗水大戶，發達國家的鍋爐耗 水兩一般占第三位，僅次于冷卻水和產品處理清洗用水。 9 、鍋爐水處理技術的發展方向 改革開放以來，隨著國民經濟的發展，我國鍋爐水處理技術獲得了很大得發展，在許多方面已與國外先進的技術接軌，形成了一些具有自主知識產權的技術。 （ 2）氧的存在是敞開式冷卻水系統緩蝕劑 1 發揮作用的必要條件。 鍋內加藥法防腐阻垢技術 鍋內加藥法防腐阻垢技術，是一種向鍋內投加某些具有特殊功能的化學藥劑來達到防腐阻垢目的的方法。亞硫酸鈉的作用是防止水中殘存氧對系統金屬的腐蝕。已開發了許多設備除氧方法，例如熱力除氧、真空除氧、解吸除氧、氧化還原樹脂除氧、鋼屑除氧等。膜分離技術發展的時間大致是， 20 世紀 30 年代，微濾； 40 年代，透析； 50 年代，電滲析； 60 年代，反滲透； 70 年代，超濾和液膜； 80 年代，氣體分離； 90 年代，滲透蒸發。原水中含有天然緩釋劑重碳酸鈣，它是一種陰極性緩釋劑，當在鋼表面同陰極反應產物氫氧根離子相遇時，即生成碳酸鈣沉淀而覆蓋于陰極表面。為了同時達到降低堿度的目的 ，可采用部分鈉離子交換、如酸－鈉離子交換、氫－鈉、銨－鈉、氯－鈉等離子交換系統。 、鍋爐水處理技術概述 離子交換法阻垢技術 離子交換劑是一類具有離子交換作用的功能材料。作為必須的安全措施，采用連續排污和定期排污以保持鍋爐水質和工況。 第二章 鍋爐水處理概述 、鍋爐水處理的國內外現狀 水質中會有較多的有害雜質，這種水質如果不 經任何處理就進入鍋爐，那么水中的雜質會在鍋爐中形成水垢或水渣。因此，在鍋爐運行中應做到合理排污，維持鍋水一定的 pH 值、堿度及PO43含量，使鍋水水質保持合格，不但可防止結垢，也有利于防腐。 、鍋爐的腐蝕 危害及預防措施 鍋爐水質不良或停爐保養不當常會引起金屬的腐蝕。 氧腐蝕的特征：氧腐蝕的形態一般表現為：潰瘍和小孔型的局部腐蝕，其腐 4 蝕的產物表現為黃褐、黑色、磚紅色不等。由于經酸洗后殘留的硬垢往往已有所松動，當鍋爐投入運行后會逐漸地脫落，若不作再次清理極易發生事故，所以當殘留垢較多時必須加以處理。 3） 酸洗除垢 目前在各種除垢方法中，以酸洗除垢效果較好，但酸洗工藝若不合適或控制不當 也會影響除垢效果或腐蝕金屬，有時甚至會嚴重影響鍋爐的安全運行。 2） 堿洗 (煮 )除垢 3 鍋爐堿煮的作用主要是使水垢轉型，同時促使其松動脫落。 另外，鍋爐結垢后，將增加清洗和維修的時間 、費用及工作量等，影響生產，減小鍋爐的有效利用率，降低經濟性。 上 述這些析出的沉淀物質黏結在鍋爐受熱面上就形成了水垢，溫度越高的部位，越易形成堅硬的水垢。 鍋爐結垢的原因，首先是給水中含有鈣鎂硬度或鐵離子，硅含量過高；同時又由于鍋爐的高溫高壓特殊條件。水渣可隨排污除去，但如果排污不及時，部分水渣也會在受熱面上或水流流動滯緩的部位沉積下來而轉化成水垢 (通常稱之為“二次水垢” )。另外，有些腐蝕產物附著在受熱面上，也往往易轉化成金屬氧化物水垢。所有上述這些危害都將大大縮短鍋爐的使用壽命。但 目前高壓水力除垢仍僅限于結構較簡單的工業鍋爐。 堿煮除垢的方法與新鍋爐煮爐基本相同，只是煮爐結束后，應打開鍋爐的各檢查孔，及時加以機械 (或高壓水力 )輔助清垢，以免松軟的水垢重新變硬。 如除垢率低于上述規定，或雖達到規定要求但鍋爐主要受熱面上仍覆蓋有難以清理的水垢時，應在維持鍋水堿度達到水質標準上限值的條件下，將鍋爐運行一個月左右再停爐，用人工或高壓水槍清理脫落 的垢渣和殘垢。鐵的電極電位總是比氧的電極電位低，所以在鐵氧腐蝕電池中，鐵是陽極，遭到腐蝕，反應式如下 :Fe→ Fe2++2e, 氧為陰極，進行還原，反應式如下： O2+2H2O+4e → 4OH－在這里溶解氧起陰極去極化作用，是引起鐵腐蝕的因素，這種腐蝕稱為氧腐蝕。 給水中的溶解氧通常是造成熱力設備腐蝕的主要原因，其來源主要由鍋爐給給水或熱力管網返回的的熱水、凝結水在循環運行中漏入空氣、汽輪機或凝汽器或凝結水泵的密封不嚴密等，它可以導致在運行期間和停用期間的氧腐蝕，為防止和減輕鍋爐運行期間的氧腐蝕， 必須對鍋爐給水進行除氧。 2） ．保持鍋水水質達到合格 一般來說，鍋水中含鹽量和氯根含量過高， pH 值和堿度過低或過高 都會增加腐蝕。因此，停爐時必須按規定要求做好保養工作。對更高壓力特別是亞臨界壓力鍋爐，普遍采用全揮發處理技術。因此，中國鍋爐水處理的任務十分艱巨。工業鍋爐最長用的是鈉型離子交換系統，通過鈉離子交換樹脂床的原水，其中的鈣、鎂離子即被除去，其殘余硬度可降至，甚至可以使硬度完全消除。而且軟化水比原水的腐蝕性更大。 膜分離法阻垢技術 膜分離是借助一個膜相對被分離物系中各組分的選擇透過能力不同而實現對物系中各組分分離的過程。 除氧器－除氧劑法防腐技術 為了防止鍋爐系統的氧腐蝕，國內外研究開發的重點是從給水中除去腐蝕劑溶解氧。除了有可能使其分解的超高壓鍋爐外，對普通高壓鍋爐、中壓鍋爐和大容量低壓鍋爐，最好的防腐方法使：首先用機械除氧器除去大部分溶解氧，然后加入亞硫酸鈉，使系統中亞硫酸根含量保持在 2～7mg/L。由于聯氨價格昂貴，又有較強毒性，因而中、低壓鍋爐很少采用。 （ 1）鍋爐系統的水溫明顯高于循環冷卻水系統，其腐蝕結垢機理有很大 差別。 停用鍋爐的防腐保養 鍋爐停用期間的腐蝕甚至比運行時的腐蝕更嚴重，大規模的腐蝕損壞和局部腐蝕穿孔往往是由停用腐蝕引起的。由于受鍋爐水處理技術上不夠先進的限制，過去把環境保護和鍋爐安全兩者對立起來的灌頂惡化做法是可以理解的，但從可持續發展戰略考慮則是不可取的。試驗結果表明，只要解決了關鍵技術問題，在零排污工況下，鍋爐運行更安全、更經濟。蒸汽機的發明，促進了鍋爐制造業的發展。故宮的火地供熱，是迄今為止保存完好的我國古代宮殿常用取暖方式。如工業企業中高溫水供暖系統，鋼制輻射供暖的應用、新型鋼串片、鋼板模壓等散熱器的研制和應用，高級旅館中供暖與 11 空調相結合的風機盤管系統等。生態環境得到保護和社會均衡發展是當前的全球環境問題之一。熱網：由熱源向熱用戶輸送和分配供熱介質的管線系統。熱電廠由于既發電又供熱，鍋爐容量大于同規模火電廠。因而限制了背壓式汽輪機供熱系統只適用于用戶熱負荷比較穩定的供熱系統。 圖 1雙抽汽式汽輪機供熱輪機供熱系統示意圖 區域鍋爐房 在鍋爐房中設置蒸汽鍋爐或熱水鍋爐作為熱源，向一個較大區域提供加熱的系統，稱為區域鍋爐房集中供熱系統。 根據國內外經驗，調峰區域鍋爐房與熱電廠相結合的集中供熱系統，可以使熱電廠的運行達到最佳經濟效益。 集中供熱系統的其他熱源 工業余熱通常指的是工業生產過程中產品和排放物料所含的熱以及設備散發出來的熱。 利用工業余熱的方法： （ 1）利用蒸汽鍛錘廢汽的供熱系統 （ 2）焦爐冷卻水的供熱系統 14 （ 3）閃蒸循環系統 （ 4）中間介質法 工業余熱利用是節約能源的一個重要途徑。 將地熱能直接用于集中供熱系統是僅次于地熱發電的地熱利用方式。地熱水的成分往往是有腐蝕性的，因而必須注意預防在傳熱表面和管路上發生腐蝕和沉積。統一規劃，嚴格控制井位、井數、井距和開采強度，有計劃有步驟地科學開發利用，才能更好地發揮地熱資源的作用。 熱泵是以低溫熱源排出的熱量作為供熱熱源。 (２ )時間長久：根據天文學的研究結果可知，太陽系已存在大約 150 億年左右。 國內實踐證明，太陽能利用中最先實用化的是太陽能供熱水和太陽能供暖。 該技術可以不使用離子交換器及除氧設備。 圖 2 示出 BF30a 對鋼在水中腐蝕的陽極過程和陰極過程的影響。 18 晶格畸變作用 圖 3 無阻垢劑時的碳酸鈣垢 圖 4 有阻垢劑時的碳酸鈣垢 為了查明 BF30a 的阻垢機理，用透射電子顯微鏡觀測了加和不加 BF30a 時的碳酸鈣粒子形貌，如圖 3和圖 4 所示。由此可知，BF30a 可以使隨給水帶入或在鍋爐中生成的固體粒子分散在鍋爐中，防止其沉積在傳熱面和流動緩慢的部位。此外，如系統水質 pH 值小于 時，應酌情補充投加藥劑。鍋爐是工業生產和人類生活的熱能動力之源，在國民經濟中占有重要地位，被譽為工業的心臟是當之無愧的。對于堿度較高的原水，還需要采用軟化一降堿處理。未經處理的凝結水作為鍋爐補充水時，水中所含大量鐵離子會在鍋爐傳熱面發生二次結垢及垢下腐蝕，造成更大的危害，使得蒸汽凝結水的回收利用有一定的難度。該技術改變了鍋爐必須在大量排污工況下運行的傳統模式，是鍋爐水處理技術的重大突破。 （ 3）水質自動監測控制系統： 要充分發揮 BF－ 30a 防腐阻垢藥劑和 BF－ 31T 凝結水保護劑的功效，必須保證鍋爐水系統中 BF－ 30a 和凝結水系統中 BF－ 31T 的濃度在一定的范圍內。在凝結水回收率≥ 70％的情況下，原則上可不安裝離子交換系統和除氧器，自來水管道直接與鍋爐給水箱連接。即使對于給水無除氧措施的小型工業鍋爐，回收凝結水可大幅度提高給水溫度，也能 降低水中溶解氧含量，可顯著減少鍋爐的氧腐蝕。 第六 章 經濟分析及相關成本計算 以某鍋爐房三臺 lot/h 燃汽蒸汽鍋爐為例，運行條件：使二備一，出力100％，運行天數 150 天；給水水質：硬度 5mmol/L 、堿度 ；水處理方式：鈉離子 交換和熱力除氧。 ㈡、試驗數據如下表： 濃度 PH 值 堿度（ mmol/L） 50PPm M: P: 100PPm M: P: 150PPm M: P: 200PPm M: P: 250PPm M: P: 300PPm M: P: 350PPm M: P: 400PPm M: P: 450PPm M: P: 500PPm M: P: 550PPm M: P: 600PPm M: P: 32 中華人民共和國國家標準 工 業 鍋 爐 水 質 GBl576— 2020 代替 GBl576— 1996 一、范圍