論工業鍋爐水處理的重要性

王秀芳

摘 要：工業鍋爐是一種重要的熱交換設備，廣泛的應用于機械、化工以及電力的工業部門，被喻為企業的“心臟”，是生產的動力源泉，水質作為工業鍋爐的“血液”，在鍋爐的安全經濟運行中占有非常重要的地位。隨著國民經濟的快速發展，水資源短缺和水質污染的問題日益突出，因此鍋爐水處理工作具有重要的意義，本文分析了工業鍋爐水處理對于鍋爐安全運行的重要性。詳細介紹了幾種工業鍋爐水處理方法。

關鍵詞：鍋爐;處理;水質

1 處理工業鍋爐水的重要性

工業鍋爐用水的水源一般為自來水和地下水，這些看上去清澈透明的水中卻存在著許多雜志物質，水在鍋爐內發生化學反應產生的化學物質在高溫高壓條件下會發生結晶現象，當雜質達到一定數量時便會析出沉淀物，沉淀物在受熱面上便形成了水垢;水垢的存在極大的影響了鍋爐的導熱效率，增加了燃料的消耗，影響鍋爐的水循環，并且腐蝕金屬，嚴重危害鍋爐的安全穩定運行，因此鍋爐水處理就是利用水處理技術把水中危害鍋爐安全運行的雜質和離子除去，保證鍋爐的安全、經濟運行，因此，工業鍋爐的水處理對于鍋爐具有更重要的意義。

2 天然水的化學特征

2.1 天然水中碳酸化合物

天然水中普遍存在著各種形態的碳酸化合物，它們是決定水質pH值的重要因素，并且對外加酸、加堿有一定的緩沖能力，同時對水質和水處理有重要的影響。

2.2 天然水的酸度

水的酸度是指水中能與強堿發生和作用的物質的量，水中的酸質通常有三類物質的組成：一是強酸，如：HCl、HNO3、H2SO4。二是弱酸，如：H2CO3、H2S、H2SiO4的及各種有機酸。三是強酸弱堿鹽如：FeCl3、Al2（SO4）3等。這些物質在水中會電離產生H+或經過水解產生H+，而這些H+均能與OH發生中和反應。

2.3 天然水的堿度

水的堿度與酸度相反，是指水中能與強酸即H+發生中和作用的物質的量，其組成通常也是三類物質。一是強堿，如NaOH、Ca（OH）2。二是弱堿，如：NH3有機胺類。三是強堿弱酸鹽，如：各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、硫化物。這些物質在水中會全部或部分電離生成OH-或經過水解生成OH-，這些OH-與強酸進行中和反應。此外有些堿性物質也可以直接與H+起中和反應，如：CO32-+H+=HCO3-，HC03-+H+→H2CO3大多數天然水中堿度有氫氧化物，碳酸鹽和重碳酸鹽組成，通常稱之為總酸度。

2.4 天然水的硬度

通常以Ca2+和Mg2+的含量來計算水的硬度，并作為水質的一個指標，一般將水中所含鈣鎂離子的總量稱為水的總硬度，按照離子組成，水的硬度可進一步區分為鈣硬度和鎂硬度。按照水中陰離子組成，又可把硬度區分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。碳酸鹽硬度就是鈣和鎂的重碳酸鹽和碳酸鹽，這種水煮沸后很容易生成碳酸鹽沉淀析出，所以又稱這種硬度為暫時硬度。而非碳酸鹽硬度是鈣和鎂的硫酸鹽以及氧化物，用煮沸方法不能從水中析出沉淀，所以這種硬度又稱為永久硬度。

3 工業鍋用水的水質要求

鍋爐是將水在一定的溫度和壓力下加熱產生蒸汽，用蒸汽作為傳熱和動力的介質，一般工礦企業采用低壓或中壓鍋爐，產生蒸汽傳熱源或動力用，這種鍋爐對水質要求稍低，而發電廠或熱電站通常采用高壓鍋爐產生的蒸汽推動汽輪機來發電，為保證蒸汽對汽輪機無腐蝕和結垢沉積，這種鍋爐對水質的要求非常高，因此，鍋爐用水的水質要求根據鍋爐的工作壓力和溫度的不同而不同，不論何種鍋爐用水，它對水的硬度都有較嚴格的要求和限制，其他凡能導致鍋爐給水系統及其他熱力設備腐蝕、結垢以及引起汽水共騰現象，使離子交換樹脂中毒的雜質如：溶解氧、可溶性二氧化硅、鐵、余氯等都應大部或全除去。

4 鍋爐用水水質不良對鍋爐的危害

水質不良，會對鍋爐受熱面金屬上形成水垢，使鍋爐金屬發生腐蝕和惡化蒸汽品質，必然會涉及鍋爐安全經濟定的運行。

4.1 形成水垢

在鍋護金屬受熱面上一旦形成水垢時，對鍋爐的危害有以下四個方面：

①導致爐受熱面金屬的損壞，降低鍋爐使用壽命;②降低熱效率，增加燃料消耗量，降低鍋爐出力;③增加鍋爐的化學清洗次數;④導致金屬腐蝕。

4.2 導致鍋爐金屬腐蝕

鍋水中游離NaOH，過高或水pH值過低，又合有較多中性鹽等情況下，會導致鍋爐金屬腐蝕，水中合有較多腐蝕產物，又會導致水冷壁管沉積物下的腐蝕。

4.3 導致蒸汽品質化

由于鍋水中存在有害雜質，當鍋爐不斷的蒸發濃縮時，鍋爐水含鹽量濃度逐步增加，鍋水的表面力亦隨之增大，在鍋水沸騰表面產生大量泡沫層，跑泡沫簿層破裂后分離出很多的水滴，這些含鹽量量很高的水滴不斷被蒸汽帶出，從而發生汽水共騰現象，結果污染蒸汽使蒸汽品質惡化。

5 水處理的方法

5.1 爐外水處理方法

5.1.1 離子交換法

離子交換樹脂的組成：①單體，一種能聚合成高分子化合物的低分子有機物;②交聯劑一起橋架作用;③架環基團一可交換離子的基團。

離子交換樹脂的結構：①高分子骨架;②離子交換基團;③孔。

離子交換樹脂的分類：①按交換基因的性質分類：a.陰離子交換樹脂;b.陽離子交換樹脂;②按交換樹脂的孔型分類：a.凝膠型樹脂;b.大孔型樹脂。

離子交換樹脂的工作原理：離子交換樹脂的工作原理是一種離子交換反應，并且此反應是具有可逆性的，我們把逆向反應叫作離子交換樹脂的再生。

離子交換樹脂的工作過程：①交換帶的形成階段：溶液一接觸樹脂就開始發生離子交換反應;②交換帶的移動階段：隨著離子交換的進行，離子交換帶逐浙向下部樹脂層移動，這樣在樹脂層中形成了三個區域：a.失效層;b.工作層;c.保護層;③交換帶的消失階段，當交換帶的下端達到樹脂層底部時，Na+開始泄露，不能滿足出水指標要求，視為離子交換樹脂已失效。

5.1.2 膜法除鹽水處理

膜分離法是利用選擇性透過膜為分離介質，當膜兩側存在某種推動力（如：壓力差、濃度差、電位差）時，使溶劑與溶質或微粒分離的方法，它包括電滲析，反滲透（RO）EDI，超濾，擴散滲析等。其中的反滲透、超濾，相當于過濾技術，用選擇性透式膜進行分離時，使溶質通過膜的方法稱為滲析，而使溶劑通過膜的方法則稱為滲透。

5.2 鍋內加藥處理方法

鍋內加藥處理是作為鍋爐補給水、凝結水生成返回水處理的補充處理，主要有以下幾種方法。

5.2.1 純堿鹽處理法

鍋水中各種離子存在下列平衡關系：Ca2++C032-↓=

CaCO3↓，Ca2++SO42-=CaS04↓，Ca2++Si032-=CaSi03。Mg2++

20H-=Mg（OH）2↓純堿鹽處理是人為增加CO32-濃度。在鍋水維持一定堿度和pH值的條件下，生成無定型的水值。

5.2.2 磷酸鹽處理法

在鍋水呈堿性的條件下，加入磷酸鹽溶液，使鍋水磷酸性鹽根維持在一定濃度范國內，水中的鈣離子便與磷酸根反應生成堿或磷酸鈣（也稱水化磷灰石）少量鎂離子則與鍋中的硅酸根生成蛇紋石，其反應如下：

lOCa2++6PO43-+20H-→3Ca3（PO4）2Ca（OH）2↓

3Mg2++2SiO32-+H2O→3MgO2SiO22H2O↓

堿式磷酸鈣和蛇紋石均屬于難溶化合物，在鍋水中成分散松軟狀水渣，易隨鍋爐排污排出鍋爐，不會粘附在受熱面形成次水垢。

6 總結

鍋爐水的處理是具備必要性的，因為在我國化學工業的卓越發展中，為提升鍋爐水的品質，各種方式被應用到水處理中。一定要對清污處理謹慎對待，由于結垢而導致的冷熱溫度不平均，會嚴重的危害到鍋爐的壽命。因此，要大力發展各種高效率、大容量以及高流速的新型水處理設備，并且要采用高科技的化學除鹽技術，這樣的話，不僅可以提高鍋爐水質，還能夠使得鍋爐的運行費用得到節省，并且鍋爐會正常的循環運轉。那么帶給我們的將會是嶄新的工業自動化鍋爐運行。

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