Chap.14 锅炉水与蒸汽的处理和净化

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1、第十四章锅炉水处理与蒸汽净化§14—1锅炉水工况与水处理锅炉的工作介质是水和蒸汽。如果锅炉的水汽品质超出锅炉水汽标准规定的质量标准，就会因结垢、腐蚀和蒸汽污染而危及锅炉的安全经济运行。锅炉水处理的任务是要通过锅炉的用水处理、防止腐蚀、锅内清洗、汽水监督和水质管理等综合防垢、防腐及防止蒸汽污染措施，确保锅炉的安全经济运行。14.1.1锅炉用水概述一.锅炉及其热力循环设备的水汽系统水汽系统包括从原水进入锅炉流经的一系列设备管道及其蒸发受热面等的给水系统，以及蒸汽流经过热受热面及其用汽设备等的蒸汽系统两个部分。由于水在热力系统中经历不同的过程，各处水质差别较大，根据水汽系统中水质及功用，常将

2、锅炉用水区分为：①原水：未经任何净化处理的天然水，如江湖水、地下水等，或者是取自城市供水系统的自来水，是锅炉补水的原料；②补水：原水经过各种方法净化处理后，用以补充锅炉损失的水，按不同的处理方法，又可分为软化水，除盐水和蒸馏水等。③回水：蒸汽经用汽设备的作功或热交换，冷凝后返回锅炉的水，即凝结水。④给水：送进锅炉的水，通常包括回水和补水两部分。⑤炉水：在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水。⑥排污水：锅炉炉水的含盐量或碱度在不断蒸发和浓缩作用下，其水质指标超过标准的要求时排放掉的炉水。二.水中杂质锅炉初期运行的给水和正常运行时的补给水均来源于天然水。天然水在自然界的循环中，由于与周围环境接触

3、且溶解能力较强，均含有各种各样的杂质。水中杂质按颗粒大小可分成三类：悬浮物、胶体和溶解物质。14－45悬浮物是颗粒直径在10－4mm以上的不溶性杂质微粒，包括泥砂，粘土、藻类、细菌及动植物有机体的微小碎片、纤维或腐烂产物和其它不溶性物质。根据微粒大小和密度的差异，有些漂浮或悬浮于水中，有些沉淀于水底。悬浮物使水变得浑浊，但是很容易用自然沉降和澄清过滤去除。胶体物是颗粒直径在10－6～10—4mm范围的微粒，主要是铁、铝、硅的化合物，如硅酸胶体等，以及动植物的有机体分解后的高分子化合物，如腐殖质胶体等，使水变成黄褐色。胶体微粒表面经常因吸附离子而带电，由于同性电荷胶粒的相互排斥作用，它们

4、较均匀、稳定地存在于水中而不能相互结合，不易靠重力自然沉降，一般采用混凝超滤的方法除去。溶解物质的颗粒尺寸最小，一般小于1μm，通常以离子或分子状态存在于水中。天然水中的溶解物主要分为两类，一类是溶解在水中的矿物质盐类的离子，如钙，镁、钠、钾、铁、锰等盐类的正负离子；另一类为溶解于水的气体，有氧气、二氧化碳、硫化氢等气体。这类杂质很难用混凝、沉降或过滤等方法除去。一般需用离子交换、膜分离或蒸馏技术才能除去。原水中的各种杂质如未经处理就进入锅炉的水汽系统，就会危及锅炉的安全经济运行，其危害有以下几个方面：（1）结垢水中杂质在蒸发过程中会不断浓缩，并发生错综复杂的物理化学反应，达到一定浓度

5、时就以沉淀物析出，形成坚硬的物质，沉淀在受热面上，或沉积在水中，通常称之为水垢。水垢的导热系数很小，约为钢的1／30～1／50，使受热面的传热能力急剧下降，造成排烟热损失增加，锅炉热效率降低，燃料量增加。一般受热面观壁生成lmm厚的水垢，可使燃料量增加2～3％左右。当水垢增加到一定厚度，由于受到炉膛结构的限制，燃料量将无法继续增加，则锅炉出力降低。受热面结垢后将使管壁温度急剧增加，超过正常工作所允许的温度，金属强度显著降低，引起锅筒或炉管过热变形、鼓疱、裂纹，严重时发生爆管等事故。锅炉结垢后的清洗除垢工作，还会使金属管壁受到不同程度的损伤，缩短了锅炉寿命。（2）腐蚀锅炉受热面在与水接触

6、时，水中杂质会使金属表面受电化学的作用而产生腐蚀，使金属构件减薄，出现凹坑，继而金属强度降低，缩短锅炉使用年限。金属腐蚀产物易与其它杂质形成水垢贴在管壁内表面上，促使发生垢下腐蚀。（3）蒸汽污染14－45给水品质不良会引起炉水品质恶化，在锅炉运行操作不当等情况下，锅筒内的水滴往往会被蒸汽大量带走；此外，水中某些杂质还溶于蒸汽，蒸汽中的水滴和蒸汽溶盐使蒸汽受到污染。蒸汽污染会在过热器、管道阀门和汽轮机叶片等处形成盐垢沉积，造成过热器爆管、管道堵塞以及汽轮机出力和效率降低等运行不可靠性或事故。因此，必须进行锅炉的给水处理并规定水质指标。P501-502表14,1-3给水,炉水14.1.2锅

7、内结垢与腐蚀一.锅内结垢1.锅内结垢过程含杂质的水进入锅炉后，在一定的热力条件温度和压力下，水中的杂质在蒸发过程中不断浓缩，经过各种物理化学过程，必然会以不同形态的结晶形式析出，沉积在受热面上或沉淀在水中。水中沉淀物析出时具有不同的结晶核心，形成不同的水垢。如果以水中胶体质点、气泡及各种悬浮为结晶核心而形成的悬浮状晶体颗粒称为水渣（或称泥垢、泥渣），如果以壁面粗糙点为结晶核心而直接而附着在金属表面的沉积物称为水垢。通常把沉积在省煤器、蒸发受热面