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水处理工作的重要性

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水处理工作的重要性

发布日期:2018-07-14 作者:来源 点击:

水处理工作的重要性

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现在,在工业生产中,锅炉的应用极为广泛,而水是锅炉运行的动力源泉,由于水处理工作的不到位,使锅炉水质达不到国标要求,锅炉出现严重结垢而导致事故发生,让人追悔莫及。
工业锅炉水处理的主要工作是去除水中的一些有害杂质,避免在锅炉工作过程中形成水垢。锅炉在运行过程中生成的水垢不仅导热性很差,而且对金属具有较强的腐蚀性 ,因此水垢对锅炉运行有着极为不好的影响。另外水质不良时容易导致以下不良现象出现:

结垢

产生水垢,对锅炉危害极大。

腐蚀

水质不良主要会引起三种腐蚀:氧腐蚀、苛性脆化、垢下腐蚀(铁腐蚀)。
由于铁离子被氧化后除了形成低价铁化合物还会形成含高价铁的化学物质到水垢中, 因此这种水垢在形成后还会进一步加速垢层下的铁腐蚀,危害极大。

汽水共腾

当水中的溶解汽水固形物含量过高时就会出现共腾现象。会造成蒸汽严重污染以致无法使用,同时会影响水位计工作无法准确显示锅炉水位,这样锅炉的水位自控系统将无法起作用,危害无法想象。
综上所述,水处理工作的良好完成是锅炉的安全运行的保障,是十分重要的。 [3] 

锅炉水处理技术现状

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给水加氨调节 pH 值

加氨调节 pH,因原料易得,费用低廉,已在国内使用三十多年,但其不足之处也早已为人所知。通常除氧器出口与加氨后的除盐水相比 pH 相差很大,且主要以偏低为主。在氨的富集区,容易引起铜合金材料的腐蚀。氨水有很难闻的气味,使用不方便,操作环境比较恶劣,会对操作人员的建康造成伤害,操作存在严重安全隐患。

给水除氧

给水化学除氧是热力除氧的必要补充,常规化学方法,如:联氨、乙醛肟等正面临安全和使用效果的诸多置疑。目前,联胺因有毒,其作为除氧剂已基本被取消,其它除氧剂与氧反应速度受温度、pH 和过剩量的影响很大,最重要的是无良好的钝化效果,即使氧含量小于 5ppb,系统仍有腐蚀现象产生,无法从根本上抑制腐蚀的产生。因此,常规方法不能彻底解决锅炉系统面临的氧腐蚀问题。

锅内水处理

目前中压锅炉一般使用磷酸三钠、高压锅炉使用磷酸三钠,并配合氢氧化钠、磷酸氢二钠进行处理,受自身性质的影响,有明显的处理缺点,人为原因将严重影响锅内水质指标的控制,进而影响处理效果。降低锅炉的操作效率,中压锅炉夹带现象严重,蒸汽品质受到影响,锅炉排污率难以降低,排污量大,能耗较高。 [2] 

锅炉水的pH值控制

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锅炉水 pH 值降低的原因

许多工厂的炉水长期不能达标,很大程度上是由有机酸引起的。锅炉水的pH值发生不正常变化是由于炉水中的有机物质所引起的。这些有机物有两个来源,一是原水中的有机物形成了水溶性胶体,通过离子交换没能去除掉,通过补给水系统直接进入了锅炉;二是一些树脂类高分子有机化合物(尤其是磺酸型阳树脂)以粉末状进入锅炉,之后在高温高压作用下热水解而产生了酸性物质,导致炉水pH值降低。树脂粉末,特别是经高温、高压作用下分解生成硫酸,使炉水pH值降低,由此产生腐蚀的危害。

pH值的控制

炉水的pH过高会直接腐蚀管道,过低则会形成水垢,同时也会加速腐蚀。因此需定期测量,中和,最好改进水源。如果水源无法改变,一般采用添加药物的办法加以控制。为了防止给水系统的腐蚀,国标要求给水的pH值应控制8.8~9.2范围内。以前经常用氨体,腐蚀铜合金材料等,因此使用氨水进行调节时含量不得超过1~2mg/L。炉水中的pH值应控制在9以上,一是为了避免对锅炉钢材的腐蚀,二是保证磷酸根与钙离子发生反应,以产生容易排污的水渣;三是为了减少蒸汽中的硅酸携带量。再者pH值也不能无限度高,应尽量保持在9~11,一定不能超过12,否则游离NaOH太多则易引起碱性腐蚀。

锅炉水中盐和硅含量的控制

如果炉水中盐的含量高,就会增加炉水的粘度,水的气泡难以长大,甚至会产生泡沫层,增加蒸汽中的水分。在高压条件下,炉水中硅的含量越大,蒸汽的含硅量也就越高,如果含量超标则可能造成SiO2在汽轮机中沉积。因此,盐(钠)和硅的含量直接影响到蒸汽的品质。当其含有量控制在一定范围内时,蒸汽的带水量也是一定的,如果其含有量超过了一定数值,蒸汽的含水量就会明显增加,致使蒸汽的品质变差。以含硅量为例,蒸汽对硅酸的溶解性携带与炉水中该物质的含量成正比。
因此,为了保证蒸汽的品质,炉水中的盐和硅的含量都要进行严格监督和控制。除硅方法主要是降低给水中硅、铝和其它氧化物含量,提高炉水pH值,减小硅酸的溶解携带。化学除盐方法中最常用的是阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,在离子交换器中,含盐水流经过树脂时,盐中的阴阳离子分别与树脂中的阳离子阴离子发生变换后除去。 [1] 

锅炉水除氧

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锅炉给水中的溶解氧也是造成设备腐蚀的原因之一,如腐蚀物进入锅炉会影响换热效率,导致炉管故障。在具体工作中,一般都采用高效除氧器来清除补充水中的氧,通常能达到15甚至7ppb以下的水平,在这个条件下锅炉中残留的浓缩氧还会继续造成腐蚀,因此还需要通过化学方法将氧完全除去。化学除氧即在给水中加入化学药剂除氧,一般是加入联氨或者亚硫酸钠,联氨在碱性的水溶液中是一种很强的还原剂,它与水中溶解氧的反应式是:
N2H2+O2→N2+2H2O
由以上可见,反应的生产物是N2和2H2O,对热力系统无损害,但联氨有易挥发、易爆易燃、致癌等缺点,因此在使用过程中需特别注意。物理除氧法一般是指先将给水用蒸汽加热至沸腾,把水中的溶解氧脱出。
解吸除氧是利用物理—化学相结合原理将水中溶解氧脱除的方式。其原理是基于亨利定律,将无氧的气体与含氧水强烈混合,使溶解在水中的氧析出至气体中去,而使给水达到水质要求。含氧气体在加热反应器内反应成无氧的惰性气体循环使用。解吸除氧器具有占地面积小、设备投资及运行费用少、操作简便、给水不需加热、除氧效率高、能适应已运行锅炉加装除氧器的要求等优点。
目前值得推广的一种除氧方法是块状海绵铁除氧法,其具有除氧水质稳定,成本低、环保节能,反洗频率低,不板结,不粉化,不需更换除氧剂等优点,是其它除氧方式的替代产品,且完全符合国家低压锅炉水质《GB1576-96标准》。块状海绵铁除氧剂是用进口富铁矿直接还原再经活化而成,其工作原理如下:含氧软化水进入除氧器,通过具有巨大表面积的海绵铁滤料时,使铁与水中溶解氧发生化学反应,其反应式如下:
2Fe+2H2O+O2→2Fe(OH)2
由于Fe(OH)2在含氧水中是不稳定的,必将氧化成3价铁的氧化物,反应式如下:
2Fe(OH)2+H2O+½O2→2Fe(OH)3
Fe(OH)2、Fe(OH)3等为絮状物,当积累到一定量后需通过反洗将其排出,以恢复海绵铁初始的除氧能力。 [1]

水垢的危害及去除

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水垢是种导热性极差的物质, 仅有锅炉钢板的 1%左右的导热率,锅炉工作时热传导能力大大下降,从而极大影响了锅炉的热效率,导致燃料浪费,还可能在运行过程中导致危险,缩短锅炉寿命。
按其化学成分的不同可分为:碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、硅酸盐水垢、混合水垢几种,除垢方法主要有机械除垢法和化学除垢法。

机械除垢法

机械法除垢是利用各种机械工具如铣管器等直接将锅炉壁的水垢铲除,高压水射流利用水的冲击力进行除垢,因为其较为简单因此现在应用较多。机械法除垢容易操作,成本低,但劳动强度大,一些顽固水垢可能无法去除,容易导致锅炉传热面凸凹不平。

化学除垢法

(1)碱洗法。碱洗法是根据锅炉水垢的组成成分,将多种不同的碱液(碱含量在 3%左右)注入锅炉内,保证在一定的压力下对碱液进行加热从而达到除垢的目的。这种方法相比较于酸洗法来说更为简单,同时所需成本费用也较低,但除垢所需时间更长,效率太低。
(2)酸洗法。酸洗法中采用的酸通常是盐酸,因为盐酸相对比较实惠。水垢中的钙、镁等碳酸盐还有氢氧化物能与盐酸发生化学反应,最后生成气体或是能够很好溶解在水中的盐从而达到除垢的目的。盐酸在除垢之后还能进一步的将锅炉内表面的氧化物剥落。
酸洗时除了可以采用盐酸还能够采用硝酸、乙酸等。酸洗时需要注意,在进行酸洗之前工作人员需检测水垢的厚度,根据厚度来选用所使用酸的浓度及用量多少,因为酸除了能对水垢起作用也能与锅炉自己的表面反应,造成腐蚀,所以不宜过量。但如果在酸洗过程中加入一定量的缓蚀剂就能够在一定程度上防止酸过量导致锅炉本身遭腐蚀。 [3]

预防受热面结垢及管道腐蚀的水处理

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工业锅炉的水处理一般分类为锅外水处理和锅内水处理,为了防止水垢产生以及水垢加速管道腐蚀,除了在水加入锅炉前对水进行软化的这种锅外水处理方法,还常采用往锅水中加添加剂的锅内水处理方法。常用四种化学添加剂如下:

缓蚀阻垢剂

缓蚀阻垢剂是一种在高温条件下进行复杂的物理化学反应从而有效阻断水垢产生的混合化学剂,其中含有高效缓蚀剂、渗透剂等成分。对于配备了软化、除氧设备的中、低压蒸汽锅炉,它可以对锅炉的给水进行深层次的处理。
对于不配备软化、除氧设备但在较低压力下运行的一些中、小型锅炉,也可使用缓蚀阻垢剂直接进行锅内水处理。

化学除氧剂

化学除氧剂是一种对溶解氧有良好吸收作用的混合化学剂,其中含有氧吸收剂、渗透剂等成分,在有效解决溶解氧对锅炉的腐蚀问题同时,不会产生危害锅炉的物质。一般应用在中、小吨位低压蒸汽锅炉和热水锅炉实现低温除氧。

给水降碱剂

给水降碱剂是一种中和水中碱性物质从而降低液体碱度的混合化学剂,其中含有高效缓蚀剂、催化剂、降碱剂等化学成分,能够有效降低锅炉给水的碱度从而提高锅炉的煤汽比、水汽比。适用于给水碱度高而氯根含量较低的低压蒸汽锅炉。

    冷凝水处理剂蒸汽冷凝水处理剂含有有机表面活性剂、育膜剂,因此具有较强的渗透性,还含有高效缓蚀剂、酸碱度调节剂从而能调节水的酸性强度,防止对锅炉的内表面产生腐蚀。一般在各种中、低压蒸汽锅炉中应用较多。 [3]



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