鍋爐水處理理論

1、鍋爐水處理理論1. 鍋爐水處理必要性使用于鍋爐的原水（自來水，工業(yè)用水，地下水，河川水）一般含有引起污垢障礙的鈣離子，鎂離子，二氧化硅等成份和引起腐蝕障礙的溶解氧，二氧化碳及引起Carry over障礙的油脂和微小固形物等成份。以上障礙降低鍋爐的熱效率，不但造成龐大的能量消耗，而且以上障礙持續(xù)時，破壞鍋爐管材，影響制造業(yè)生產(chǎn)。所以為了防止這樣的障礙，對各種鍋爐實施適合的最低水處理是很有必要的。原水中存在的物質(zhì)引起的障礙物質(zhì)名障礙現(xiàn)象硬度成份(Ca,Mg)二氧化硅(SiO2)爐內(nèi)和傳熱面上結(jié)垢膨脹蒸發(fā)管堿性成份熱分解下，堿過量時，發(fā)生氫臭化現(xiàn)象。熱分解下，產(chǎn)生CO2而降低管水系統(tǒng)的PH。誘發(fā)Ca

2、rry Over鐵成份降低離子交換樹脂功能引起鍋爐內(nèi)二次腐蝕。溶解氣體給水，管水及鍋爐內(nèi)腐蝕固形物成份誘發(fā)Carrt over污染離子交換樹脂堵塞管道及鍋爐內(nèi)形成污垢油脂成份鍋爐水的Foaming引起Carrty Over而傳熱面上結(jié)垢2 鍋爐障礙2.1. 污垢障礙對策. 污垢產(chǎn)生機(jī)理鍋爐水系不純物中結(jié)垢的主要原因是硬度成份和二氧化硅。含有硬度成份和二氧化硅等的水為補(bǔ)水時，在鍋爐內(nèi)熱分解后，產(chǎn)生不溶物，其給水管周圍造成雜質(zhì)或結(jié)垢。特別是硬度成份為主體的鹽，隨著pH和溫度的上升，溶解度下降。所以具備高溫，高PH 環(huán)境的鍋爐內(nèi)易析出不溶性鹽污垢。物質(zhì)名污垢成份反應(yīng)機(jī)理硬度成份(Ca,Mg)碳酸鈣(

3、CaCO3)硅酸鎂(MgSiO3)氫氧化鎂(Mg(OH)2)Ca(HCO3)2   CaCO3CO2H2OMgCl2SiO22NaOH   MgSiO32NaClH2OMg(HCO3)24OH- Mg(OH)22CO32-2H2O二氧化硅(SiO2)硅酸鈣(CaSiO3)硅酸鎂(MgSiO3)單一二氧化硅CaCl2SiO22NaOH  CaSiO32NaClH2OMgClSiO22NaOH  MgSiO32NaCl H2O綜合鐵(Fe)氧化鐵(FeO)單獨或其它污垢成份混合形成. 污垢障礙鍋爐內(nèi)形成的各種不溶性鹽含量超過溶解度時，析出吸附在傳熱面上或結(jié)垢

4、。這種垢的熱傳導(dǎo)率是鋼材的1/20-1/100，所以吸附在傳熱面時，降低鍋爐熱效率，導(dǎo)致龐大的熱損失。而且障礙持續(xù)時間長時，破壞降低污垢附著局部鋼材的機(jī)械強(qiáng)度，從而發(fā)生膨脹，破裂事故。熱傳導(dǎo)率（Kcal/m.h）二氧化硅為主的污垢   0.20.4   碳酸鹽為主的污垢   0.40.6   硫酸鹽為主的污垢   0.52.0   軟鋼   4060    柱石   

5、0.1   水   0.52.0. 阻垢對策阻垢有二種處理方法。一種是處理原水中的硬度成份和二氧化硅等不純物的機(jī)械處理；一種是處理混入鍋爐水中的不純物的化學(xué)處理。(1) 機(jī)械處理1) 利用離子交換樹脂等軟化裝置處理硬度成份。2) 利用R/O設(shè)備生產(chǎn)純水。(2) 化學(xué)處理即使使用軟水或純水為鍋爐給水，也因濃縮少量的硬度及二氧化硅成份而發(fā)生結(jié)垢，所以進(jìn)行必要的化學(xué)處理。1) 阻鈣鹽垢與磷酸鹽反應(yīng)形成懸浮性的易排污的軟垢來阻止鈣鹽垢的產(chǎn)生。10Ca(HCO3) + 6Na3PO4 + 2NaOH Ca3(PO4)2* Ca(OH)2 + 10Na2C

6、O3 + 10CO2 + 10H2O2) 阻二氧化硅垢維持適當(dāng)?shù)膒-堿度時，二氧化硅變成水溶性偏硅酸鈉來阻止二氧化硅垢的產(chǎn)生。SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O3) 分散及防止雜質(zhì)成長聚合物吸附在各種污垢性因子的表面上抑制結(jié)晶及分散微粒，阻垢效果顯著。2.2. 腐蝕障礙和防腐對策. 腐蝕機(jī)理鍋爐設(shè)備的腐蝕因子是PH溶解氧二氧化碳溶解鹽類鍋爐水溫流速，但影響最大的是PH和溶解氧。(1) 給水&冷凝水系的腐蝕給水&冷凝水系發(fā)生腐蝕的主要原因是給水中含有的溶解氧和混入冷凝水回水里的二氧化碳。1）給水系鋼材表面與鍋爐水反應(yīng)生成氫氧化一鐵，在弱堿性的純水狀態(tài)下形成保護(hù)膜

7、，但溶解氧存在時，進(jìn)行氫氧化二鐵腐蝕。此反應(yīng)在象給水加熱器一樣溫度高的密閉狀態(tài)下，加速進(jìn)行。2）冷凝水系鍋爐內(nèi)熱分解下產(chǎn)生的二氧化碳與蒸汽一起過渡到蒸汽系統(tǒng)，水蒸氣放熱后，冷凝時再溶解到水中形成碳酸，降低冷凝水的PH而進(jìn)行腐蝕。系統(tǒng)內(nèi)溶解氧存在時，腐蝕產(chǎn)物再次產(chǎn)生二氧化碳而加速腐蝕。(2) 鍋爐本體的腐蝕運轉(zhuǎn)中的鍋爐因為高溫和濃縮而各種鹽類及溶解氣體濃度升高，所以腐蝕隱患大。低壓鍋爐PH-10時，阻礙氧化鐵（Fe3O4）緩蝕膜而進(jìn)行腐蝕; PH值超過12-13時，發(fā)生堿腐蝕。即使PH維持11-12，溶解氧存在時鋼材表面不能形成緊密的膜而發(fā)生局部腐蝕。爐內(nèi)回水中混合的氧化鐵堆積時，由溶解氧同樣發(fā)

8、生局部腐蝕。. 腐蝕障礙(1) 降低鍋爐壽命一般腐蝕產(chǎn)物沉積、吸附在鍋爐及各種機(jī)器上，其底部促進(jìn)二次腐蝕而縮短鍋爐壽命。(2) 腐蝕氧化物結(jié)垢降低熱效率腐蝕氧化物易堆積吸附在傳熱部位及U字管部位形成垢或與硬度成份固形物等一起結(jié)垢。腐蝕氧化物的熱傳導(dǎo)率是軟鋼的1/101/50，所以大幅降低熱效率。. 防腐對策鍋爐設(shè)備腐蝕的最大原因是溶解氧和PH，所以徹底的防腐對策是脫氧和PH調(diào)節(jié)。(1) 脫氧1) 機(jī)械處理加熱式脫氣處理及真空式脫氣處理2) 化學(xué)處理使用水合肼、亞硫酸鈉及糖系的藥品來脫氧氣。 水合肼不產(chǎn)生溶解固形物，還原氧化鐵，所以有緩蝕效果。N2H4 + O2 N2 +2H2O 亞硫酸鈉雖然反

9、應(yīng)速度快，但增加溶解固形物。2NaSO3 + O2 2Na2SO4 糖類不產(chǎn)生腐蝕性因子，對人體無害。(2）調(diào)節(jié)pH低壓鍋爐時，維持pH=1112就形成四氧化三鐵防蝕膜而緩蝕。 (3）脫二氧化碳?xì)怏w 1) 機(jī)械處理脫堿軟化裝置及純水裝置。 2) 化學(xué)處理揮發(fā)性胺與蒸汽同時冷凝，中和二氧化碳，提高冷凝水的pH，防止鋼或銅材質(zhì)冷凝水系的腐蝕。Neutralizing Amine + H2CO3 Amine Carbonate2.3. Carry Over 障礙和防止對策2.3.1. 發(fā)生Carry Over原因Carry Over 是鍋爐水中溶解或懸濁的固形物，隨著蒸汽移行到蒸汽系統(tǒng)的現(xiàn)象。其原因如下：· 不全面的水質(zhì)管理（鍋爐水過濃縮等）· 混入油脂粉及有機(jī)物等不純物· 汽水分離不完全等機(jī)械故障· 規(guī)定壓力以下運行· 熱負(fù)荷激劇上升Over障礙1）Foaming 爐內(nèi)水面發(fā)生汽泡，繼續(xù)