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1、第七章第七章 工业锅炉的水处理工业锅炉的水处理n n自然界中的各种水源都含有一些杂质，不能直接用于锅炉给水，必须经过处理符合水质标准后才能供锅炉使用，否则会影响锅炉的安全、经济运行。因此，锅炉房必须设置合适的水处理设备。7.1 水中的杂质和水质指标n n一、水中的杂质一、水中的杂质n n天然水中的杂质是多种多样的，这些杂质按其颗粒大小可天然水中的杂质是多种多样的，这些杂质按其颗粒大小可分为三类：颗粒最大的称为悬浮物，其次是胶体，最小的分为三类：颗粒最大的称为悬浮物，其次是胶体，最小的是离子和分子，即溶解物质。是离子和分子，即溶解物质。n n1 1、悬浮物是指水流动时呈悬浮状态的物质，其颗粒直径
2、、悬浮物是指水流动时呈悬浮状态的物质，其颗粒直径在在10-4mm10-4mm以上，它通过过滤就可以分离出来。主要是泥砂、以上，它通过过滤就可以分离出来。主要是泥砂、动植物残渣、工业废物等。动植物残渣、工业废物等。n n2 2、胶体物质是许多分子和离子的集合体，其颗粒直径在、胶体物质是许多分子和离子的集合体，其颗粒直径在10-610-610-4mm10-4mm之间。水中胶体物质有铁、铝、硅的化合物，之间。水中胶体物质有铁、铝、硅的化合物，以及动植物有机体的分解物质以及动植物有机体的分解物质有机物。有机物。n n3 3、溶解物质主要是钙、镁、钾、钠等盐类及氧和二氧化、溶解物质主要是钙、镁、钾、钠等
3、盐类及氧和二氧化碳等气体。这些盐类在水中大都以离子状态存在，其颗粒碳等气体。这些盐类在水中大都以离子状态存在，其颗粒直径小于直径小于10-6mm10-6mm。水中溶解的气体则是以分子状态存在的。水中溶解的气体则是以分子状态存在的。n n二、水质指标和水质标准二、水质指标和水质标准n n（一）水质指标（一）水质指标n n用来表示水中杂质含量的指标称为水质指标。水用来表示水中杂质含量的指标称为水质指标。水质指标用以表明水的品质，主要指标如下：质指标用以表明水的品质，主要指标如下：n n1 1、悬浮物、悬浮物 表示水中不溶解的固态杂质含量，即表示水中不溶解的固态杂质含量，即将水样过滤后分离出的固形物
4、。其含量通常用将水样过滤后分离出的固形物。其含量通常用mg/Lmg/L表示。表示。n n2 2、溶解固形物、溶解固形物 将滤出悬浮物后的水样进行蒸发将滤出悬浮物后的水样进行蒸发和干燥后所得的残渣。其含量用和干燥后所得的残渣。其含量用mg/Lmg/L表示。表示。n n3 3、硬度（、硬度（H H）指溶解于水中能够形成水垢的钙、指溶解于水中能够形成水垢的钙、镁盐类的总含量。其含量用镁盐类的总含量。其含量用mmol/Lmmol/L表示，硬度又表示，硬度又可分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。可分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。n n1 1）碳酸盐硬度（）碳酸盐硬度（HTHT）：溶解于水中的重碳酸钙）：溶解于水
5、中的重碳酸钙CaCa（HCO3HCO3）2 2、重碳酸镁、重碳酸镁Mg(HCO3)2Mg(HCO3)2和钙、镁的碳酸盐形成和钙、镁的碳酸盐形成的硬度称为碳酸盐硬度。这些盐类很不稳定，在水加热至的硬度称为碳酸盐硬度。这些盐类很不稳定，在水加热至沸腾后可分解生成沉淀物析出，即沸腾后可分解生成沉淀物析出，即n nCa(HCO3)2 =CaCO3+H2O+CO2Ca(HCO3)2 =CaCO3+H2O+CO2n n Mg(HCO3)2 =MgCO3+H2O+CO2 Mg(HCO3)2 =MgCO3+H2O+CO2n nMgCO3+H2O=Mg(OH)+H2O+CO2MgCO3+H2O=Mg(OH)+H
6、2O+CO2n n所以又称其为暂时硬度。所以又称其为暂时硬度。n n2 2）非碳酸盐硬度（）非碳酸盐硬度（HFTHFT）：指水中的氯化钙）：指水中的氯化钙CaCl2CaCl2、氯化镁、氯化镁MgCl2MgCl2、硫酸钙、硫酸钙CaSO4CaSO4、硫酸镁、硫酸镁MgSO4MgSO4等非碳酸盐的含量。这等非碳酸盐的含量。这些盐类在加热至沸腾时不能立即沉淀析出，只有在水不断些盐类在加热至沸腾时不能立即沉淀析出，只有在水不断蒸发后使水中所含的浓度超过饱和极限时才会沉淀析出，蒸发后使水中所含的浓度超过饱和极限时才会沉淀析出，所以又称为永久硬度。所以又称为永久硬度。n n因此，总硬度因此，总硬度=暂时硬
7、度暂时硬度+永久硬度永久硬度=碳酸盐硬度碳酸盐硬度+非碳酸盐非碳酸盐硬度硬度n n即即 H=HT+HFT H=HT+HFT。n n（4 4）碱度（）碱度（A A）指水中碱性物质的总含量。例如，氢氧指水中碱性物质的总含量。例如，氢氧根根OH-OH-、碳酸根、碳酸根CO32-CO32-、重碳酸根、重碳酸根HCO3-HCO3-及其他一些弱酸及其他一些弱酸盐类都可以用酸中和，都是水中常见的碱性物质。碱度的盐类都可以用酸中和，都是水中常见的碱性物质。碱度的单位用单位用mmol/Lmmol/L表示。表示。n n水中所含的各种硬度和碱度，有着内在的联系和制约。，水中所含的各种硬度和碱度，有着内在的联系和制约
8、。，n n注（注（1 1）水中不可能同时存在氢氧根碱度和重碳酸根碱度，）水中不可能同时存在氢氧根碱度和重碳酸根碱度，因为二者会发生化学反应，即因为二者会发生化学反应，即n nHCO3-+OH-CO32-+H2OHCO3-+OH-CO32-+H2On n注（注（2 2）水中的暂时硬度是钙、镁与）水中的暂时硬度是钙、镁与HCO3-HCO3-及及CO32-CO32-形成的形成的盐类，也属于水中的碱度。当水中含有钠盐碱度时，就不盐类，也属于水中的碱度。当水中含有钠盐碱度时，就不会存在非碳酸盐硬度（永久硬度），即会存在非碳酸盐硬度（永久硬度），即n nCaSO4+Na2CO3=CaCO3+Ba2SO4C
9、aSO4+Na2CO3=CaCO3+Ba2SO4n n由上列化学反应方程式可见，水中不可能同时存在钠盐碱由上列化学反应方程式可见，水中不可能同时存在钠盐碱度和永久硬度，所以常将钠盐碱度称为负硬度。度和永久硬度，所以常将钠盐碱度称为负硬度。n n综合上述分析，水中硬度和碱度的内在关系可归结为以下综合上述分析，水中硬度和碱度的内在关系可归结为以下三种情况：三种情况：n n1 1）若总硬度大于总碱度，水中必有永久硬度，而无钠盐）若总硬度大于总碱度，水中必有永久硬度，而无钠盐碱度，则碱度，则HT=A HFT=H-AHT=A HFT=H-A；n n2 2）若总硬度等于总碱度，水中无永久硬度，也无钠盐碱）
10、若总硬度等于总碱度，水中无永久硬度，也无钠盐碱度，则度，则H=HT=AH=HT=A；n n3 3）若总硬度小于总碱度，水中无永久硬度，而有钠盐碱）若总硬度小于总碱度，水中无永久硬度，而有钠盐碱度，则度，则=HT,A-H=HT,A-H=负硬度。负硬度。n n（）相对碱度指锅水中氢氧根碱度折算成游离（）相对碱度指锅水中氢氧根碱度折算成游离NaOHNaOH的量与锅水中溶解固形含量的比值。相对碱度是为防止锅的量与锅水中溶解固形含量的比值。相对碱度是为防止锅炉苛性脆化而规定的一项技术指标。炉苛性脆化而规定的一项技术指标。n n（）（）pHpH值它是表示水的酸碱性指标，指水中氢离子浓值它是表示水的酸碱性指
11、标，指水中氢离子浓度的负对数。呈酸性的水会对金属产生酸性腐蚀，因此锅度的负对数。呈酸性的水会对金属产生酸性腐蚀，因此锅炉给水要求炉给水要求pH7pH7；当水的；当水的pH13pH13时，容易将金属表面的时，容易将金属表面的Fe3O4Fe3O4保护膜溶解，加快腐蚀速度，因此锅水的保护膜溶解，加快腐蚀速度，因此锅水的pHpH值要求值要求控制在控制在10101212。n n（）溶解氧（）指溶解于水中的氧气含量，单位（）溶解氧（）指溶解于水中的氧气含量，单位为为mg/Lmg/L。水中溶解氧会腐蚀锅炉设备及金属管路，所以。水中溶解氧会腐蚀锅炉设备及金属管路，所以水中的溶解氧必须除去。水中的溶解氧必须除去
12、。n n（）磷酸根（）天然水中一般不含磷酸根，（）磷酸根（）天然水中一般不含磷酸根，但有时为了消除给水带入锅内的残余硬度或为了防止锅炉但有时为了消除给水带入锅内的残余硬度或为了防止锅炉内壁苛性脆化，可向锅内加入一定量的磷酸盐。因此，磷内壁苛性脆化，可向锅内加入一定量的磷酸盐。因此，磷酸根也作为锅水的一项控制指标。酸根也作为锅水的一项控制指标。n n（9 9）亚硫酸根（）亚硫酸根（SO32-SO32-）给水中的溶解氧可用化学除氧方给水中的溶解氧可用化学除氧方法除去，常用的化学药剂为亚硫酸钠，给水中亚硫酸钠相法除去，常用的化学药剂为亚硫酸钠，给水中亚硫酸钠相对于氧的过剩量越多，则反应速度越快越完全
13、，此时，亚对于氧的过剩量越多，则反应速度越快越完全，此时，亚硫酸根也是一项控制指标。硫酸根也是一项控制指标。n n（1010）含油量）含油量 天然水中一般不含油，可是蒸汽的凝结水天然水中一般不含油，可是蒸汽的凝结水或给水在使用过程中可能混入油类，因此也规定了锅炉给或给水在使用过程中可能混入油类，因此也规定了锅炉给水含油量的指标，其单位为水含油量的指标，其单位为mg/Lmg/L。含油量只作为定期检。含油量只作为定期检测项目。测项目。n n（二）水质指标常用的单位（二）水质指标常用的单位n n1 1、每升水中含杂质的量。（、每升水中含杂质的量。（mg/Lmg/L）n n2 2、水质指标中硬度和碱度
14、的单位采用毫摩尔、水质指标中硬度和碱度的单位采用毫摩尔/升升（mmol/Lmmol/L）。在数值上与过去的毫克当量）。在数值上与过去的毫克当量/升相升相符。符。n n分子的当量分子的当量=分子量分子量/化合价化合价n n毫克当量数毫克当量数=物质的重量（物质的重量（mgmg）/分子的毫克当量分子的毫克当量n n3 3、德国度（、德国度（GG）：）：一升水中含有硬度或碱度物一升水中含有硬度或碱度物质的总量相当于质的总量相当于10mgCaO10mgCaO时称为时称为1G1G。n n4 4、百万分之一单位（、百万分之一单位（ppMppM）：用一百万份（）：用一百万份（1L1L）水溶液中杂质的量相当于
15、水溶液中杂质的量相当于1mg1mg碳酸钙（碳酸钙（CaCO3CaCO3）的）的量来表示，称为百万分之一单位。（量来表示，称为百万分之一单位。（1ppM1ppM）n n换算关系：；。换算关系：；。n n（三）水质标准n n为防止锅炉由于结垢、腐蚀及锅水起沫而影响锅炉的安全、经济运行，锅炉给水及锅水均要达到水质标准。n n我国现行的工业锅炉水质标准（GB15762001）适用于额定出口蒸汽压力小于等于，以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉，也适用于以水为介质的固定式承压热水锅炉和常压热水锅炉。n n二二 、水中杂质及其危害、水中杂质及其危害n n（一）水垢的危害（一）水垢的危害n n1 1、水
16、垢的导热性能很差，导热系数仅为钢的导热、水垢的导热性能很差，导热系数仅为钢的导热系数的系数的1/501/501/301/30，锅内结垢使受热面传热能力，锅内结垢使受热面传热能力显著下降，使锅炉的排烟温度升高，耗煤量增加，显著下降，使锅炉的排烟温度升高，耗煤量增加，锅炉的出力和效率降低。根据试验，汽锅内壁附锅炉的出力和效率降低。根据试验，汽锅内壁附着着1mm1mm厚的水垢，就要多耗煤厚的水垢，就要多耗煤2%2%3%3%。n n2 2、锅炉水管结垢后，管内流通截面积减小，水循、锅炉水管结垢后，管内流通截面积减小，水循环的流动阻力增加，严重时会将水管完全堵塞，环的流动阻力增加，严重时会将水管完全堵塞
17、，破坏正常的水循环，最终使管子烧坏。破坏正常的水循环，最终使管子烧坏。n n3 3、水垢附着在受热面上，清理困难，需要耗费大、水垢附着在受热面上，清理困难，需要耗费大量的人力和物力；还会使受热面受到损伤，缩短量的人力和物力；还会使受热面受到损伤，缩短锅炉的使用寿命。锅炉的使用寿命。n n（二）锅水含盐量过多的危害（二）锅水含盐量过多的危害n n形成大量泡沫，严重时产生汽水共腾现象。影响形成大量泡沫，严重时产生汽水共腾现象。影响蒸汽品质；蒸汽品质；n n（三）溶解性气体的危害（三）溶解性气体的危害n n水中含有的溶解氧和二氧化碳会对锅炉的给水管水中含有的溶解氧和二氧化碳会对锅炉的给水管路、受热面
18、产生化学腐蚀。路、受热面产生化学腐蚀。n n结论：要保证锅炉的安全、经济运行，必须对锅结论：要保证锅炉的安全、经济运行，必须对锅炉的给水进行处理，其任务是：炉的给水进行处理，其任务是：n n软化：降低水中钙、镁离子的含量，防止锅内结软化：降低水中钙、镁离子的含量，防止锅内结垢。垢。n n除碱：减低碱物质含量，以减少锅炉排污量。除碱：减低碱物质含量，以减少锅炉排污量。n n除氧：减少水中的溶解气体，减轻对受热面金属除氧：减少水中的溶解气体，减轻对受热面金属的腐蚀。的腐蚀。n n三、钠离子交换设备及其运行三、钠离子交换设备及其运行三、钠离子交换设备及其运行三、钠离子交换设备及其运行n n（一）固定
19、床离子交换器（一）固定床离子交换器n n是指运行时交换器中的交换剂层是固定而不流动的，一般原水由上是指运行时交换器中的交换剂层是固定而不流动的，一般原水由上而下经过交换剂层，使水得到软化，简称固定床。而下经过交换剂层，使水得到软化，简称固定床。n n固定床交换器常用的规格用筒体的直径表示。固定床交换器常用的规格用筒体的直径表示。n n有有500mm-2000mm500mm-2000mm等多种。交换剂层高有、等多种。交换剂层高有、2m2m、。、。n n固定床离子交换按其再生运行方式不同，可分为顺流再生和逆流再固定床离子交换按其再生运行方式不同，可分为顺流再生和逆流再生两种。生两种。钠离子交换器钠
20、离子交换器钠离子交换器钠离子交换器n n11进水阀进水阀进水阀进水阀 2 2排水阀排水阀排水阀排水阀 3 3分配漏斗分配漏斗分配漏斗分配漏斗 4 4法兰法兰法兰法兰 5 5环行管环行管环行管环行管 6 6喷嘴喷嘴喷嘴喷嘴 7 7排水阀排水阀排水阀排水阀 8 8软水出水阀软水出水阀软水出水阀软水出水阀 9 9冲洗水进水阀冲洗水进水阀冲洗水进水阀冲洗水进水阀 10 10三通三通三通三通 n n1111泄水帽泄水帽泄水帽泄水帽 12 12集水管集水管集水管集水管 13 13排气管排气管排气管排气管 14 14排水管排水管排水管排水管 n n1515排气阀排气阀排气阀排气阀 16 16泄水管泄水管泄水
21、管泄水管n n1 1、顺流再生钠离子交换器及其运行、顺流再生钠离子交换器及其运行n n顺流式再生是指交换运行时再生液的流动方向和原水流动方向相同，顺流式再生是指交换运行时再生液的流动方向和原水流动方向相同，一般均由上向下。一般均由上向下。n n1 1）结构）结构 顺流再生固定床离子交换器结构如上图所示。顺流再生固定床离子交换器结构如上图所示。n n它由交换器壳体、进水装置、再生液分配装置、底部排水装置和顶它由交换器壳体、进水装置、再生液分配装置、底部排水装置和顶部排气管等组成。部排气管等组成。n n2 2）顺流再生离子交换器运行操作（见下图）。）顺流再生离子交换器运行操作（见下图）。n n（1
22、 1）软化）软化 n n目的：使原水软化。目的：使原水软化。n n过程：上进下出。过程：上进下出。n n操作：阀门操作：阀门1 1和和2 2开起，其余阀门关闭。开起，其余阀门关闭。n n要求：应定时对水质进行化验；当出水硬度超过规定的允许值要求：应定时对水质进行化验；当出水硬度超过规定的允许值时，应立即停止软化。时，应立即停止软化。n n（2 2）反洗）反洗 n n目的：目的：松动软化时被压实了的交换剂层，为还原创造条件。松动软化时被压实了的交换剂层，为还原创造条件。n n带走交换剂表层的污物和破碎的交换剂颗粒。带走交换剂表层的污物和破碎的交换剂颗粒。n n过程：下进上出。顺流再生离过程：下进
23、上出。顺流再生离n n 子交换器操作示意图子交换器操作示意图n n操作：阀门操作：阀门3 3和和5 5开起，其余阀门关闭。开起，其余阀门关闭。n n要求：反洗强度以不冲走完好的交换剂颗粒为宜，一般为要求：反洗强度以不冲走完好的交换剂颗粒为宜，一般为15m/h15m/h，反洗时间一般为，反洗时间一般为101015min15min。n n1212中间排水装中间排水装n n要求：正洗水耗通常为要求：正洗水耗通常为3 36m3/m36m3/m3树脂，正洗速度为树脂，正洗速度为6 68m/h8m/h，正洗时间为，正洗时间为303040min40min，正洗后期阶段的含盐分的正洗水可，正洗后期阶段的含盐分
24、的正洗水可送入反洗水箱贮存起来，供下次反洗使用，以节省用水量和耗送入反洗水箱贮存起来，供下次反洗使用，以节省用水量和耗盐量。正洗结束后，又可开始软化。盐量。正洗结束后，又可开始软化。n n（3 3）再生）再生n n目的：使失效的交换剂恢复交换能力。目的：使失效的交换剂恢复交换能力。n n过程：再生液上进下出。过程：再生液上进下出。n n操作：阀门操作：阀门4 4和和6 6开起，其余阀门关闭。开起，其余阀门关闭。n n要求：再生流速一般为要求：再生流速一般为4 48m/h8m/h。n n（4 4）正洗）正洗 n n目的：清除交换剂中残余的再生剂和再生产物。目的：清除交换剂中残余的再生剂和再生产物
25、。n n过程：废盐液放尽后，开始正洗，上进下出。过程：废盐液放尽后，开始正洗，上进下出。n n操作：阀门操作：阀门1 1和和6 6开起，其余阀门关闭。逆流再生离子交换开起，其余阀门关闭。逆流再生离子交换器器n n11废再生掖出口废再生掖出口 2 2进水阀进水阀n n33冲洗水阀冲洗水阀 4 4再生掖进口再生掖进口n n55排水排水 6 6软化出水软化出水77排水排水88小反洗进水小反洗进水 9 9进气管进气管n n1010排气管排气管 11 11压实层压实层 n n 12 12中间排水装置中间排水装置顺流再生离 子交换器操作示意图逆流再生离子交换器1废再生掖出口 2进水阀3冲洗水阀 4再生掖进
26、口5排水 6软化出水7排水8小反洗进水 9进气管10排气管 11压实层 12中间排水装置 12中间排水装n n3 3）顺流再生固定床的优缺点）顺流再生固定床的优缺点n n优点：结构简单，运行维修方便，水质适应性强。缺点：再优点：结构简单，运行维修方便，水质适应性强。缺点：再生盐液耗量大。生盐液耗量大。n n2 2、逆流再生钠离子交换器及其运行、逆流再生钠离子交换器及其运行n n逆流再生是指再生时再生液的流向和原水软化运行时的流向逆流再生是指再生时再生液的流向和原水软化运行时的流向相反。通常盐液从交换器下部进入，上部排出。相反。通常盐液从交换器下部进入，上部排出。n n新鲜的再生液总是先与交换器
27、底部尚未完全失效的交换剂接新鲜的再生液总是先与交换器底部尚未完全失效的交换剂接触，使其得到很高的再生程度，随着再生液继续向上流动，触，使其得到很高的再生程度，随着再生液继续向上流动，交换剂的再生程度逐渐降低，当再生液与上部完全失效的交交换剂的再生程度逐渐降低，当再生液与上部完全失效的交换剂接触时，再生液仍具有一定的换剂接触时，再生液仍具有一定的“新鲜性新鲜性”，再生液被充，再生液被充分利用。分利用。n n在软化运行时，水中钙、镁离子含量随着水流向下越来越少，在软化运行时，水中钙、镁离子含量随着水流向下越来越少，而下部交换剂的再生程度很高，因此，交换反应仍能持续进而下部交换剂的再生程度很高，因此
28、，交换反应仍能持续进行下去，使交换器的出水水质较好。行下去，使交换器的出水水质较好。n n综上所述，逆流再生离子交换的优点是具有出水质量高、盐综上所述，逆流再生离子交换的优点是具有出水质量高、盐耗低等优点。所以被广泛采用。耗低等优点。所以被广泛采用。n n在逆流再生时，由于再生液是从交换剂下部进入的，当再生在逆流再生时，由于再生液是从交换剂下部进入的，当再生液流速较高时，会使交换剂层产生扰动现象。这样，交换剂液流速较高时，会使交换剂层产生扰动现象。这样，交换剂层上下层次被打乱，称为乱层。如果发生乱层现象，就失去层上下层次被打乱，称为乱层。如果发生乱层现象，就失去了逆流再生的特点。了逆流再生的特
29、点。n n为了防止乱层，逆流再生交换器在结构上有一些相应的措施。为了防止乱层，逆流再生交换器在结构上有一些相应的措施。n n在交换剂表面层设有中间排水装置，如图在交换剂表面层设有中间排水装置，如图7-37-3，使向上流，使向上流n n动的再生液或冲洗水能均匀地从中间排水装置排走，而不使交换剂层发动的再生液或冲洗水能均匀地从中间排水装置排走，而不使交换剂层发生扰动。生扰动。n n在交换剂表面在交换剂表面n n铺设铺设150150200mm200mm厚的压实层。厚的压实层。n n压实层：压实层：25253030目的聚乙烯白球或直接用失效树脂作为压实层。压实层目的聚乙烯白球或直接用失效树脂作为压实层
30、。压实层还可以起过滤的作用，把水中带进的悬浮物挡住，保护交换剂。还可以起过滤的作用，把水中带进的悬浮物挡住，保护交换剂。n n压缩空气顶压法是从交换器顶部送入压缩空气顶压法是从交换器顶部送入0.05MPa 0.05MPa 气顶压法逆流再生气顶压法逆流再生操作示意图操作示意图n n a a）小反洗）小反洗 b b）排水）排水 c c）顶压）顶压 d d）再生）再生n ne e）逆流冲洗）逆流冲洗 f f）小正洗）小正洗 g g）正洗）正洗n n的压缩空气，这是防止乱层的理想措施，但需增加空压机的压缩空气，这是防止乱层的理想措施，但需增加空压机 n n设备。设备。n n压缩空气顶压法逆流再生操作步
31、骤如下：压缩空气顶压法逆流再生操作步骤如下：n n（1 1）小反洗）小反洗 n n目的：冲去积聚在表面层（压实层）及中排装置以上的污物。目的：冲去积聚在表面层（压实层）及中排装置以上的污物。n n方法：方法：交换剂失效时停止运行，反洗水从中排装置引进，经进水装置排交换剂失效时停止运行，反洗水从中排装置引进，经进水装置排走。走。n n要求：反洗流速控制在要求：反洗流速控制在5 510m/h10m/h，时间，时间3 35min5min。如图。如图a a所示。所示。气顶压法逆流再生操作示意图 a）小反洗 b）排水 c）顶压 d）再生e）逆流冲洗 f）小正洗 g）正洗n n（2 2）排水）排水 n n
32、目的：放掉中排管上部的水，使压实层呈干态。目的：放掉中排管上部的水，使压实层呈干态。n n方法：开起空气阀和中间排水阀。如图方法：开起空气阀和中间排水阀。如图b b所示。所示。n n（3 3）顶压）顶压 n n目的：防止再生时乱层。目的：防止再生时乱层。n n方法：关闭空气阀和中间排水阀，开起压缩空气阀，从顶部通入压缩空气，并维持顶压，如图方法：关闭空气阀和中间排水阀，开起压缩空气阀，从顶部通入压缩空气，并维持顶压，如图c c所示。所示。n n（4 4）再生）再生 n n目的：使失效的交换剂恢复交换能力。目的：使失效的交换剂恢复交换能力。n n方法：在顶压情况下，开起底部进再生液阀门，再生液从
33、下部送入，随适量空气从中排装置排出，方法：在顶压情况下，开起底部进再生液阀门，再生液从下部送入，随适量空气从中排装置排出，如图如图d d所示。所示。n n要求：流速为要求：流速为2 25m/h5m/h，再生时间一般为，再生时间一般为404050min50min。n n（5 5）逆流冲洗）逆流冲洗 n n目的：清除交换剂中残余的再生剂和再生产物。目的：清除交换剂中残余的再生剂和再生产物。n n方法：关闭再生阀门，开启底部进水阀，在有顶压的状态下进行逆流冲洗，从中排装置排水，如图方法：关闭再生阀门，开启底部进水阀，在有顶压的状态下进行逆流冲洗，从中排装置排水，如图e e所示。所示。n n要求：时间
34、一般为要求：时间一般为303040min40min。n n（6 6）小正洗）小正洗 n n目的：清洗渗入压实层中及其上部的再生液。目的：清洗渗入压实层中及其上部的再生液。n n方法：放尽交换器内的剩余空气，从顶部进水，由中间排水装置放水，如图方法：放尽交换器内的剩余空气，从顶部进水，由中间排水装置放水，如图f f所示。所示。n n要求：流速为要求：流速为101015m/h15m/h，时间约为，时间约为10min10min。n n（7 7）正洗）正洗 n n方法：水从上部进入，由下部排放。如图方法：水从上部进入，由下部排放。如图g g所示。直到出水符合给水标准，即可投入运行。所示。直到出水符合给
35、水标准，即可投入运行。n n大反洗大反洗n n时间：交换器在运行时间：交换器在运行2020个周期之后，要进行一次大反洗。个周期之后，要进行一次大反洗。n n目的：除去交换剂层中的污物和破碎的交换剂颗粒。目的：除去交换剂层中的污物和破碎的交换剂颗粒。n n方法：从交换器底部进水，从顶部排水装置排水。方法：从交换器底部进水，从顶部排水装置排水。n n由于大反洗松动了整个交换剂层，所以大反洗第一次再生时，再生剂用量要加大一些。由于大反洗松动了整个交换剂层，所以大反洗第一次再生时，再生剂用量要加大一些。7.2 锅内水处理n n工业锅炉的水处理方法常用的有两种。给水经预工业锅炉的水处理方法常用的有两种。
36、给水经预先处理后送入锅炉，称为锅外水处理；一些小容先处理后送入锅炉，称为锅外水处理；一些小容量的工业锅炉，水处理在汽锅内部进行，称为锅量的工业锅炉，水处理在汽锅内部进行，称为锅内水处理。内水处理。n n对于一些小容量的锅炉，对锅炉给水的水质标准对于一些小容量的锅炉，对锅炉给水的水质标准要求较低，常采用锅内水处理的方法。锅内水处要求较低，常采用锅内水处理的方法。锅内水处理就是向锅炉（或给水箱）内投加药剂，使水中理就是向锅炉（或给水箱）内投加药剂，使水中结垢物质生成松散的水渣，通过排污排出，达到结垢物质生成松散的水渣，通过排污排出，达到防止结垢和减轻腐蚀的目的。锅内水处理的方法防止结垢和减轻腐蚀的
37、目的。锅内水处理的方法主要有以下几种：主要有以下几种：n n一、钠盐法一、钠盐法n n俗称加碱水处理法，常用的有磷酸三钠、纯碱（碳酸钠）俗称加碱水处理法，常用的有磷酸三钠、纯碱（碳酸钠）和火碱（氢氧化钠），其中以纯碱使用得最普遍。一般钠和火碱（氢氧化钠），其中以纯碱使用得最普遍。一般钠盐法采用磷酸三钠为好最多。盐法采用磷酸三钠为好最多。n n1 1、反应原理（以钙硬为例）：、反应原理（以钙硬为例）：n n3Ca(HCO3)2+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+3Na2CO3+3CO23Ca(HCO3)2+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+3Na2CO3+3CO2+3H2O+3H2On n3
38、CaSO4+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+3Na2SO43CaSO4+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+3Na2SO4n n3CaCl2+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+6NaCl3CaCl2+2Na3PO4=Ca3(PO4)2+6NaCln n所形成的磷酸盐能增加泥渣的流动性，可随排污排出锅筒。所形成的磷酸盐能增加泥渣的流动性，可随排污排出锅筒。n n磷酸三钠的加药量可根据反应式计算，并保持一定的过剩磷酸三钠的加药量可根据反应式计算，并保持一定的过剩量，用磷酸根（量，用磷酸根（PO43-PO43-）浓度指标来表示。）浓度指标来表示。n n2 2、加药方法、加药方法n n1 1）将
39、碱加入给水系统中，随给水直接进入汽锅；）将碱加入给水系统中，随给水直接进入汽锅；n n2 2）将碱在溶解罐中溶解，并加热至）将碱在溶解罐中溶解，并加热至70708080后再压入汽后再压入汽锅。前者操作简单，后者的反应效果较好。锅。前者操作简单，后者的反应效果较好。n n二、综合防垢剂法n n将氢氧化钠、磷酸三钠、碳酸钠及栲胶配合使用组成综合防垢剂。根据锅炉给水水质，按不同配比混合后投入锅炉进行锅内处理。防垢剂用量经验数值参考讲义表6-1。n n锅内加药法有两种：一是间断加药，二是连续加药。锅内加药水处理设备简单，投资少，操作方便，适用于额定蒸发量小于2t/h的蒸汽锅炉或额定热功率小于的热水锅炉
40、。锅炉运行中要加强排污管理，防止锅炉底部出现泥渣堵塞现象，必须先排污后加药，不可加药后立即排污。7.3 离子交换软化n n离子交换软化法是利用一种不生成水垢的离子置换出水中的离子交换软化法是利用一种不生成水垢的离子置换出水中的Ca2+Ca2+、Mg2Mg2离子的方法称为离子的方法称为交换软化法，达到软化的目的。通常采用阳离子交换软化法。交换软化法，达到软化的目的。通常采用阳离子交换软化法。n n离子交换软化主要通过离子交换剂来实现。离子交换软化主要通过离子交换剂来实现。n n一、离子交换剂一、离子交换剂n n1 1、离子交换剂：它是一种高分子化合物。它不溶于水，但可用自己的离子把水溶液中、离子
41、交换剂：它是一种高分子化合物。它不溶于水，但可用自己的离子把水溶液中的钙、镁离子置换出来的颗粒物质称为离子交换剂。的钙、镁离子置换出来的颗粒物质称为离子交换剂。n n2 2、种类：常用的交换剂有磺化煤和合成树脂两种。、种类：常用的交换剂有磺化煤和合成树脂两种。n n1 1）磺化煤）磺化煤 是将烟煤粉碎过滤，用浓硫酸处理（称磺化）而制成的。是将烟煤粉碎过滤，用浓硫酸处理（称磺化）而制成的。n n磺化煤交换容量小、化学稳定性差、机械强度低、易碎。逐步被离子交换树脂代替。磺化煤交换容量小、化学稳定性差、机械强度低、易碎。逐步被离子交换树脂代替。n n2 2）合成树脂）合成树脂 又称离子交换树脂，是人
42、工合成的高分子化合物。又称离子交换树脂，是人工合成的高分子化合物。n n离子交换树脂交换能力大，机械强度高，工作稳定性较好，近年来被广泛使用。离子交换树脂交换能力大，机械强度高，工作稳定性较好，近年来被广泛使用。n n3 3、阳离子交换剂的组成、阳离子交换剂的组成 是由阳离子和复合阴离子根组成。通常用是由阳离子和复合阴离子根组成。通常用R R表示离子交换剂中表示离子交换剂中复合阴离子根。复合阴离子根。NaRNaR表示为钠离子交换剂，表示为钠离子交换剂，HRHR表示为氢离子交换剂。表示为氢离子交换剂。n n二、钠离子交换软化原理二、钠离子交换软化原理n n（一）交换软化原理（一）交换软化原理n
43、n钠离子交换软化是在离子交换器中装入钠离子交换剂，原水流过钠离子交换剂时，交换剂中的钠离子交换软化是在离子交换器中装入钠离子交换剂，原水流过钠离子交换剂时，交换剂中的Na+Na+与水中的与水中的Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+离子进行置换反应，离子进行置换反应，使水得到软化。其反应式如下：使水得到软化。其反应式如下：n n对于碳酸盐硬度：对于碳酸盐硬度：n nCa(HCO3)2+2NaR=CaR2+2NaHCO3Ca(HCO3)2+2NaR=CaR2+2NaHCO3n nMg(HCO3)2+2NaR=MgR2+2NaHCO3Mg(HCO3)2+2NaR=MgR2+2NaHCO3n n对于非碳
44、酸盐硬度对于非碳酸盐硬度n nCaSO4+2NaR=CaR2+Na2SO4CaSO4+2NaR=CaR2+Na2SO4n nMaCl2+2NaR=MgR2+2NaClMaCl2+2NaR=MgR2+2NaCln n（二）结论（二）结论n n1 1、钠离子交换既能除去水中的暂硬度，又能除去永久硬度，但不能除碱。、钠离子交换既能除去水中的暂硬度，又能除去永久硬度，但不能除碱。n n2 2、进行交换后，使得软水中的含盐量有所增加。、进行交换后，使得软水中的含盐量有所增加。n n（三）钠离子交换的失效（三）钠离子交换的失效n n随交换软化过程中的进行，交换剂的随交换软化过程中的进行，交换剂的NaRNa
45、R型变为型变为CaR2CaR2和和MgR2MgR2型。当软化水的硬度超过某一数值后，水质已不符合锅炉给水水质标准的要求型。当软化水的硬度超过某一数值后，水质已不符合锅炉给水水质标准的要求时，则认为交换剂已经时，则认为交换剂已经“失效失效”，此时应立即停止软化，对交换剂进行再生。，此时应立即停止软化，对交换剂进行再生。n n（四）交换剂的再生（也称还原）（四）交换剂的再生（也称还原）n n恢复交换剂的软化能力的方法。恢复交换剂的软化能力的方法。n n常用的再生剂是食盐（常用的再生剂是食盐（NaClNaCl）。方法是让浓度为）。方法是让浓度为5%5%8%8%的工业食盐水溶液流过失效的交换剂层进行再
46、生，再生反应如下：的工业食盐水溶液流过失效的交换剂层进行再生，再生反应如下：n nCaR2+2NaCl=2NaR+CaCl2CaR2+2NaCl=2NaR+CaCl2n nMgR2+2NaCl=2NaR+MgCl2MgR2+2NaCl=2NaR+MgCl2n n再生生成物再生生成物CaCl2CaCl2和和MgCl2MgCl2易溶于水，可随再生废水一起排掉。再生后，交换剂重新变成易溶于水，可随再生废水一起排掉。再生后，交换剂重新变成NaRNaR型，又恢复其置换能力。型，又恢复其置换能力。7.4 再生液制备和其他水处理方法n n一、再生液（食盐溶液）制备系统一、再生液（食盐溶液）制备系统n n工业
47、锅炉房常用的盐液制备系统有压力盐溶解器和盐液池配盐液泵两种。工业锅炉房常用的盐液制备系统有压力盐溶解器和盐液池配盐液泵两种。n n1 1、压力式盐溶解器、压力式盐溶解器n n1)1)构造构造 n n压力式盐溶解器为密闭钢制容器，上部有加料口。内壁涂有防腐层。其中设有进液和排液装置。压力式盐溶解器为密闭钢制容器，上部有加料口。内壁涂有防腐层。其中设有进液和排液装置。n n（1 1）进水（液）装置：分配漏斗。）进水（液）装置：分配漏斗。n n（2 2）排液装置：多孔板。多孔板上部铺有三层石英砂，有溶解食盐和对盐水过滤的双重作用）排液装置：多孔板。多孔板上部铺有三层石英砂，有溶解食盐和对盐水过滤的双
48、重作用n n另外，顶部设有排气管，底部设有排污阀。另外，顶部设有排气管，底部设有排污阀。n n2 2）工作过程）工作过程 n n(1)(1)装盐装盐:开启顶盖开启顶盖装入食盐装入食盐密封顶盖。密封顶盖。n n（2 2）运行：水）运行：水进水装置进水装置分配漏斗分配漏斗盐层盐层石英砂垫层石英砂垫层多孔板多孔板盐液盐液交换器。交换器。n n（3 3）反洗）反洗n n目的：清除溶解器内石英砂层上的杂质。目的：清除溶解器内石英砂层上的杂质。盐溶解器盐溶解器 n n11反洗水；反洗水；22进水；进水；n n33食盐水出口；食盐水出口；44反洗排水反洗排水n n方法：水从下进入，从上排出。方法：水从下进入
49、，从上排出。n n3 3、配管及操作、配管及操作n n1 1）配管（见左图）配管（见左图）n n2 2）操作）操作n n运行（溶盐）：开运行（溶盐）：开1 1、4 4。n n反洗：开反洗：开3 3、2 2。n n3)3)特点：设备简单，占地面积小。易腐蚀，加盐麻烦，盐液浓度变化大，盐液浓度不易控制。特点：设备简单，占地面积小。易腐蚀，加盐麻烦，盐液浓度变化大，盐液浓度不易控制。n n2 2、盐液池配盐液泵系统、盐液池配盐液泵系统n n盐液池配盐液泵系统是当前工业锅炉房用得最多的系统。盐液池配盐液泵系统是当前工业锅炉房用得最多的系统。n n1 1）制作材料：混凝土、塑料。）制作材料：混凝土、塑料
50、。n n2 2）组成：包括浓盐液池和稀盐液池两部分。）组成：包括浓盐液池和稀盐液池两部分。n n浓盐液池（溶盐池）用于湿法贮存并配制饱和含量的盐溶液。稀（衡）盐液浓盐液池（溶盐池）用于湿法贮存并配制饱和含量的盐溶液。稀（衡）盐液池：用于配制所需含量（池：用于配制所需含量（5%5%8%8%）的盐液。）的盐液。n n盐池的排列方法：盐池的排列方法：n n并列排列（二池高度相同）（右图）并列排列（二池高度相同）（右图）n n上下排列：溶盐池在上，稀盐池在下。上下排列：溶盐池在上，稀盐池在下。盐掖池配盐液泵系统盐掖池配盐液泵系统 1 1食盐食盐溶解池溶解池 2 2稀盐液计量箱稀盐液计量箱n n33盐液