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1、第11章 工业锅炉的汽水系统n11.1工业锅炉给水系统工业锅炉给水系统n11.2工业锅炉用水指标工业锅炉用水指标n11.5离子交换水处理原理离子交换水处理原理n11.6离子交换设备及其运行离子交换设备及其运行n11.7锅炉给水除氧锅炉给水除氧n11.8蒸汽系统和热水系统蒸汽系统和热水系统n11.9工业锅炉排污系统工业锅炉排污系统n热力系统：工业锅炉的给水、蒸汽、排污系统，热力系统：工业锅炉的给水、蒸汽、排污系统，统称为汽水系统，也称热力系统。统称为汽水系统，也称热力系统。给水系统：将给水送入锅炉的设备、管道和给水系统：将给水送入锅炉的设备、管道和附件等，称为给水系统；附件等，称为给水系统；蒸汽
2、系统：将蒸汽从锅炉送出经分汽器分蒸汽系统：将蒸汽从锅炉送出经分汽器分汽缸引出锅炉房的管道及附件，称为蒸汽汽缸引出锅炉房的管道及附件，称为蒸汽系统；系统；排污系统：将锅炉排污水引出锅炉房的管道、排污系统：将锅炉排污水引出锅炉房的管道、设备及附件组成排污系统。设备及附件组成排污系统。n对于热水锅炉，锅炉房的水系统包括：热水系对于热水锅炉，锅炉房的水系统包括：热水系统和补给水系统。统和补给水系统。11.1 工业锅炉给水系统n一、给水系统一、给水系统 由给水箱、锅炉给水泵、水处理设备、由给水箱、锅炉给水泵、水处理设备、凝结水回收设备、给水管道及阀门、附件等组凝结水回收设备、给水管道及阀门、附件等组成。
3、成。n1.蒸汽锅炉房的给水方式蒸汽锅炉房的给水方式 应根据热网回水方式和水处理方式确定。应根据热网回水方式和水处理方式确定。压力回水给水系统压力回水给水系统 将回水和软化补给水汇入给水箱，如以下图将回水和软化补给水汇入给水箱，如以下图所示。所示。n锅炉房给水箱是贮存锅炉给水的设备。锅炉房给水箱是贮存锅炉给水的设备。锅炉给水是由凝结水和经过处理后的锅炉给水是由凝结水和经过处理后的补给水组成。如给水除氧，则作为给补给水组成。如给水除氧，则作为给水箱的除氧水箱应有良好的密封性；水箱的除氧水箱应有良好的密封性；如给水不除氧，给水箱也可以采用开如给水不除氧，给水箱也可以采用开口水箱。给水箱的总有效容量宜
4、为所口水箱。给水箱的总有效容量宜为所有运行锅炉在额定蒸发量时所需有运行锅炉在额定蒸发量时所需2060 min的给水量。的给水量。n凝结水箱是贮存凝结水的设备。凝结水箱是贮存凝结水的设备。凝结水箱宜选择凝结水箱宜选择1个，锅炉房常年不个，锅炉房常年不间断供热时，宜选用间断供热时，宜选用2个，或个，或1个中间个中间带隔板分为两格的水箱，以备检修时带隔板分为两格的水箱，以备检修时切换使用。它的总有效容量宜为切换使用。它的总有效容量宜为2040min的凝结水回收量。小型锅炉的凝结水回收量。小型锅炉房可将凝结水箱和给水箱合为房可将凝结水箱和给水箱合为1个，个，这样可以减少凝结水的二次蒸汽热损这样可以减少
5、凝结水的二次蒸汽热损失，并能将补给水加温，此时，水箱失，并能将补给水加温，此时，水箱容积按给水箱考虑。容积按给水箱考虑。n软化水箱的总有效容量，应根据水软化水箱的总有效容量，应根据水处理的设计出力和运行方式确定。处理的设计出力和运行方式确定。当设有再生备用软化设备时，软化当设有再生备用软化设备时，软化水箱的总有效容量宜为水箱的总有效容量宜为3060 min的软化水消耗量。的软化水消耗量。n锅炉房水箱应注意防腐，水温大于锅炉房水箱应注意防腐，水温大于50时，水箱要保温。时，水箱要保温。自流回水给水系统自流回水给水系统 凝结水箱一般可设在地下室内，如凝结水箱一般可设在地下室内，如以下图所示。以下图
6、所示。回水管设扩容器的给水系统回水管设扩容器的给水系统 当锅炉房有不同压力的回水时，可当锅炉房有不同压力的回水时，可在高压回水管道上设扩容器，使回水在高压回水管道上设扩容器，使回水压力降低产生二次蒸汽，然后再进入压力降低产生二次蒸汽，然后再进入凝结水箱。凝结水箱。二、给水管道n由除氧水箱或给水箱接至锅炉给水泵入由除氧水箱或给水箱接至锅炉给水泵入口的管道称为吸水管道。口的管道称为吸水管道。n由给水泵出口到锅炉给水阀之间的管道，由给水泵出口到锅炉给水阀之间的管道，称为压水管。称为压水管。n二者总称为锅炉给水管道。二者总称为锅炉给水管道。n给水管道分为：单母管、双母管、单元给水管道分为：单母管、双母
7、管、单元制。制。单母管给水系统：蒸汽锅炉房一般采单母管给水系统：蒸汽锅炉房一般采用单母管给水系统。用单母管给水系统。双母管给水系统：两根管道同时使用，每双母管给水系统：两根管道同时使用，每根管道的管径均按不小于锅炉最大给水量根管道的管径均按不小于锅炉最大给水量来确定。给水泵吸水母管由于水压较低，来确定。给水泵吸水母管由于水压较低，一般采用单管。如以下图所示。一般采用单管。如以下图所示。单元制给水系统：单元制给水系统：1泵对泵对1炉，另设炉，另设1台台公共备用泵。公共备用泵。n常用的锅炉给水泵有电动离心式常用的锅炉给水泵有电动离心式给水泵、汽动给水泵。给水泵、汽动给水泵。电动给水泵容量较大，能连
8、续均匀给电动给水泵容量较大，能连续均匀给水，广泛应用于工业锅炉房给水系统。水，广泛应用于工业锅炉房给水系统。汽动给水泵只能往复间歇地工作，出汽动给水泵只能往复间歇地工作，出水量不均匀，需要耗用蒸汽，可作为水量不均匀，需要耗用蒸汽，可作为停电时的备用泵。以电动给水泵为常停电时的备用泵。以电动给水泵为常用水泵时，宜采用汽动给水泵为事故用水泵时，宜采用汽动给水泵为事故备用泵。备用泵。三、给水泵n通常把从软水箱吸出软化水，送入通常把从软水箱吸出软化水，送入除氧器或锅炉中的水泵称为软化水除氧器或锅炉中的水泵称为软化水泵或给水泵。泵或给水泵。n把从凝结水箱吸水加压送入软化水把从凝结水箱吸水加压送入软化水箱
9、或除氧器的水泵称为凝结水泵。箱或除氧器的水泵称为凝结水泵。n所谓水质，是指水和其中杂质共同表现的综合特所谓水质，是指水和其中杂质共同表现的综合特性。评价水质好坏的指标，叫水质指标。性。评价水质好坏的指标，叫水质指标。n一、水中的杂质及水质指标一、水中的杂质及水质指标 锅炉房用水一般来自城市水厂或企业自来水锅炉房用水一般来自城市水厂或企业自来水厂称为原水。厂称为原水。n1水中的杂质及其危害性水中的杂质及其危害性n水中杂质的分类：悬浮物、胶体、溶解物质水中杂质的分类：悬浮物、胶体、溶解物质悬浮物悬浮物水流动时呈悬浮状态存在，不溶于水水流动时呈悬浮状态存在，不溶于水的颗粒物质，其颗粒直径在的颗粒物质
10、，其颗粒直径在10-4mm以上，以上，通过滤纸可以被别离出来。主要是砂子、粘土通过滤纸可以被别离出来。主要是砂子、粘土及动植物的腐败物质。及动植物的腐败物质。11.2 工业锅炉用水指标胶体胶体许多分子和离子的集合体，颗许多分子和离子的集合体，颗粒直径在粒直径在10-610-4mm之间，之间，通过滤纸不能别离出来。通过滤纸不能别离出来。溶解物质溶解物质主要是钙、镁、钾、钠等主要是钙、镁、钾、钠等盐类和一些溶解气体。大都以离子状盐类和一些溶解气体。大都以离子状态存在，颗粒小于态存在，颗粒小于10-6mm。天。天然水中的溶解气体：氧氧化性和然水中的溶解气体：氧氧化性和二氧化碳化学腐蚀与电化学腐蚀。二
11、氧化碳化学腐蚀与电化学腐蚀。金属腐蚀的分类金属的腐蚀金属的腐蚀钢铁吸氧腐蚀钢铁吸氧腐蚀n水中杂质的危害性水中杂质的危害性悬浮物：悬浮物会形成沉积物，污染树脂，悬浮物：悬浮物会形成沉积物，污染树脂，堵塞管道，悬浮物过多会使锅水起沫。堵塞管道，悬浮物过多会使锅水起沫。胶体：胶体物质会污染树脂，会使锅水产胶体：胶体物质会污染树脂，会使锅水产生大量泡沫，引起汽水共腾。生大量泡沫，引起汽水共腾。溶解物质：水中的溶解物质，在受热面内溶解物质：水中的溶解物质，在受热面内壁会形成水垢。水垢的存在对锅炉安全、壁会形成水垢。水垢的存在对锅炉安全、经济运行危害很大。经济运行危害很大。n2.水质指标水质指标 在锅炉房
12、的水处理和水质分析中，经常采在锅炉房的水处理和水质分析中，经常采用的水质分析工程如下表所示。用的水质分析工程如下表所示。水质全分析工程表水质全分析工程表 3 3.水质指标的常用单位及换算关水质指标的常用单位及换算关系系n工业用水评价指标工业用水评价指标悬浮固形物过滤别离出来的不溶性固体混悬浮固形物过滤别离出来的不溶性固体混和物，和物，mg/L；溶性固形物各种无机盐类、有机物蒸干，溶性固形物各种无机盐类、有机物蒸干，在在105110枯燥恒重，枯燥恒重，mg/L；硬度指溶解于水中的钙、镁离子总量，用硬度指溶解于水中的钙、镁离子总量，用符号符号YD表示表示碳酸盐硬度碳酸盐硬度溶解于水的钙、镁的重溶解
13、于水的钙、镁的重碳酸盐与碳酸盐的含量，用碳酸盐与碳酸盐的含量，用YDT表示。表示。此类盐类在水沸腾时会析出沉淀，故称此类盐类在水沸腾时会析出沉淀，故称暂时硬度。暂时硬度。非碳酸盐硬度非碳酸盐硬度指溶解于水中钙、镁的指溶解于水中钙、镁的硫酸盐和氯化物含量，用硫酸盐和氯化物含量，用YDF表示。由于表示。由于此类盐类在水沸腾时不会析出沉淀，故称此类盐类在水沸腾时不会析出沉淀，故称永久硬度。永久硬度。负硬度负硬度指水中的钠盐碱度，用指水中的钠盐碱度，用YD钠钠表表示。示。各种硬度的关系：各种硬度的关系：硬度的单位硬度的单位mmol/L法定计量单位的基本单元，以法定计量单位的基本单元，以一价离子作为基本
14、单位，一价离子作为基本单位，1/2的的Ca2+、Mg2+；用用“度表示，如德国度度表示，如德国度G，表示水，表示水溶液中硬度离子的浓度相当于溶液中硬度离子的浓度相当于10mg/LCaO时，称为时，称为1 G。用毫克用毫克/升升CaCO3表示。表示。n碱度碱度水中有能够接受氢离子的物质的量，水中有能够接受氢离子的物质的量，用符号用符号JD表示，以表示，以H+为基本单元，为基本单元，mmol/L。锅炉水中的主要碱度是锅炉水中的主要碱度是 。n相对碱度相对碱度游离的游离的NaOH苛性钠和溶解固苛性钠和溶解固形物含量的比值苛性脆化形物含量的比值苛性脆化/晶间腐蚀，即晶间腐蚀，即：npH值值溶液中氢离子
15、浓度的负对数表示溶液中氢离子浓度的负对数表示溶液酸碱性强弱的指标。溶液酸碱性强弱的指标。n溶解氧溶解氧水中溶解氧气浓度，水中溶解氧气浓度，mg/L。n亚硫酸根除氧、磷酸根除残留硬度、亚硫酸根除氧、磷酸根除残留硬度、含油量汽水沸腾，单位均为含油量汽水沸腾，单位均为mg/L。例题例题 n水分析结果为水分析结果为Ca2+=34.1mg/L，Mg2+=8.4mg/L，试用各种方法表示其硬，试用各种方法表示其硬度？度？解：解：1/2 Ca2+的摩尔质量：的摩尔质量：40/2=20 g/mol1/2 Mg2+的摩尔质量：的摩尔质量：24.3/2=12.15 g/mol 34.1/20+8.4/12.15=
16、2.4 mmol/L 2.4x2.8=6.7 G 2.4x50=120 ppm二、工业锅炉水质标准二、工业锅炉水质标准nGB1576-2001工业锅炉水质规定工业锅炉水质规定了工业锅炉运行时的水质要求。了工业锅炉运行时的水质要求。n1蒸汽锅炉和汽水两用锅炉给水的锅外蒸汽锅炉和汽水两用锅炉给水的锅外化学水处理水质标准见下表化学水处理水质标准见下表11-4n2锅内加药水处理的水质标准锅内加药水处理的水质标准 n3热水锅炉水质标准热水锅炉水质标准 n水中的悬浮物在水厂经过沉淀、过滤等处水中的悬浮物在水厂经过沉淀、过滤等处理后大局部被去除。但水中的硬度、碱度理后大局部被去除。但水中的硬度、碱度等杂质仍
17、然存在，为满足锅炉给水要求，等杂质仍然存在，为满足锅炉给水要求，需对锅炉给水进行处理。需对锅炉给水进行处理。n离子交换水处理：将水在进入锅炉之前，离子交换水处理：将水在进入锅炉之前，与交换剂的离子进行交换反响，除去水中与交换剂的离子进行交换反响，除去水中的离子态杂质。的离子态杂质。n离子交换法：广泛采用的除硬、除碱和除离子交换法：广泛采用的除硬、除碱和除盐方法。盐方法。11.5 离子交换水处理原理一、离子交换剂n具有离子交换性能的物质称为离子交换剂。具有离子交换性能的物质称为离子交换剂。颗粒结构致密，交颗粒结构致密，交换能力小，且不能换能力小，且不能进行酸处理。进行酸处理。机械强度低，耐机械强
18、度低，耐热性能差，交换热性能差，交换容量不高，且再容量不高，且再生剂耗量大。生剂耗量大。n海绿砂海绿砂天然矿物质阳离子交换剂，外表呈浅天然矿物质阳离子交换剂，外表呈浅绿灰色；绿灰色；n人工合成沸石人工合成沸石多为白色；多为白色；n磺化煤磺化煤用发烟硫酸处理粉碎过筛后的烟煤制用发烟硫酸处理粉碎过筛后的烟煤制成的交换剂。成的交换剂。n离子交换树脂离子交换树脂由胶联结构的高分子骨架称由胶联结构的高分子骨架称交换剂母体和能离解的活性基团两局部组成交换剂母体和能离解的活性基团两局部组成的不溶性高分子化合物。的不溶性高分子化合物。根据活性基团的类型和交换离子的不同，将根据活性基团的类型和交换离子的不同，将
19、树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。2.2.离子交换树脂表示方法离子交换树脂表示方法n离子交换树脂：由骨架和活性基团组成。离子交换树脂：由骨架和活性基团组成。n通常用通常用R表示树脂骨架，然后再写出它表示树脂骨架，然后再写出它的活性基团。如的活性基团。如RH氢离子交换树脂氢离子交换树脂、RNa钠离子交换树脂、钠离子交换树脂、RNH4氨离子交换树脂、氨离子交换树脂、ROH阴离子交换树脂等。阴离子交换树脂等。二、离子交换除硬原理二、离子交换除硬原理n常用阳离子交换法：钠离子、氢离子、铵常用阳离子交换法：钠离子、氢离子、铵离子交换等方法。离子交换等方法。n
20、钠离子交换处理除硬软化过程如图钠离子交换处理除硬软化过程如图11-4所示。所示。1.1.钠离子交换过程钠离子交换过程n与原水中碳酸盐作用时：与原水中碳酸盐作用时：n与非碳酸盐作用时：与非碳酸盐作用时：碱度碱度n从上述反响可见：从上述反响可见：水中的钙、镁盐类都变成了钠盐，除去了水水中的钙、镁盐类都变成了钠盐，除去了水中的硬度。中的硬度。原水中的重碳酸盐碱度暂时硬度均转变原水中的重碳酸盐碱度暂时硬度均转变为钠盐碱度为钠盐碱度NaHCO3，只能软化，不能除，只能软化，不能除碱，即经钠离子交换前后水的碱度保持不变。碱，即经钠离子交换前后水的碱度保持不变。由于由于Na+的当量值要比的当量值要比Ca2+
21、、Mg2+的当的当量值大，故经钠离于交换后，水中含盐量稍有量值大，故经钠离于交换后，水中含盐量稍有增加。增加。n出水质量：经过钠离子交换后的软水，残硬度一出水质量：经过钠离子交换后的软水，残硬度一般在般在0.030.1mmol/L以下，碱度不变。以下，碱度不变。单级钠离子交换系统示意图双级钠离子交换系统示意图氢-钠离子并联交换系统氢-钠离子串联交换系统n随着交换软化过程的进行，交换剂中的随着交换软化过程的进行，交换剂中的Na+逐逐渐被渐被Ca2+、Mg2+所代替，出水剩余硬度逐所代替，出水剩余硬度逐渐增大。当出水剩余硬度到达某一数值时，水渐增大。当出水剩余硬度到达某一数值时，水质已不符合锅炉给
22、水标准要求，则认为交换剂质已不符合锅炉给水标准要求，则认为交换剂已失效。此时应停止软化，对交换剂进行再生已失效。此时应停止软化，对交换剂进行再生复原，以恢复交换剂的软化能力。复原，以恢复交换剂的软化能力。n再生剂采用浓度为再生剂采用浓度为5%8%的食盐的食盐NaCl溶液。再生反响如下：溶液。再生反响如下：2.树脂再生过程树脂再生过程n分类：固定床离子交换器与流动床离子交换器。分类：固定床离子交换器与流动床离子交换器。固定床离子交换：在运行时罐内的交换剂层处固定床离子交换：在运行时罐内的交换剂层处于静止状态。交换时原水自上而下流过交换剂于静止状态。交换时原水自上而下流过交换剂层，再生时停止供水，
23、进行反洗、复原和正洗，层，再生时停止供水，进行反洗、复原和正洗，存在再生周期。存在再生周期。再生方式：再生时再生液流向与运行时水流方再生方式：再生时再生液流向与运行时水流方向相同时称为顺流再生，方向相反时称为成为向相同时称为顺流再生，方向相反时称为成为逆流再生。逆流再生。移动床离子交换装置的特点是可以半连续性进移动床离子交换装置的特点是可以半连续性进行水处理。交换塔、再生塔和清洗塔合成一体行水处理。交换塔、再生塔和清洗塔合成一体成为单塔。成为单塔。11.6 离子交换设备及运行一、顺流式再生钠离子交换器顺流式再生钠离子交换器n交换器构造：一个密闭的钢制筒状交换器构造：一个密闭的钢制筒状容器。容器
24、。n由本体、进水装置、排水装置、再生由本体、进水装置、排水装置、再生液分配装置、排气管、反洗管、阀门液分配装置、排气管、反洗管、阀门等组成，如以下图等组成，如以下图11-9所示。所示。n交换器的运行交换器的运行 在运行中，按反洗、复在运行中，按反洗、复原、正洗和交换的四个阶原、正洗和交换的四个阶段进行。段进行。n反洗：当离子交换器失反洗：当离子交换器失效后，就停止软化工作。效后，就停止软化工作。关闭其他阀门，开启阀门关闭其他阀门，开启阀门1和和2。反洗水由阀门。反洗水由阀门1进进入交换器下部，自下而上入交换器下部，自下而上地通过树脂层，反洗后的地通过树脂层，反洗后的废水经阀门废水经阀门2排出，
25、关闭排出，关闭阀门阀门1和和2。n再生：开启阀门再生：开启阀门3和和4。盐液由阀门盐液由阀门3经上部的分经上部的分配漏斗淋下，自上而下配漏斗淋下，自上而下通过树脂层，废盐水经通过树脂层，废盐水经下部阀门下部阀门4排出，把剩余排出，把剩余的盐水放尽后，关闭阀的盐水放尽后，关闭阀门门3顺流。顺流。n正洗：开启阀门正洗：开启阀门5，正，正洗开始。冲洗水由阀门洗开始。冲洗水由阀门5经上部的分配漏斗淋下，经上部的分配漏斗淋下，自上而下冲洗再生液、自上而下冲洗再生液、再生产物树脂层，废再生产物树脂层，废水仍由阀门水仍由阀门4排出。正洗排出。正洗结束后，关闭阀门结束后，关闭阀门5和和4。n交换：开启阀门交换
26、：开启阀门5和和6其余阀门全部关闭，生其余阀门全部关闭，生水由阀门水由阀门5进入交换器上进入交换器上部，由分配漏斗淋下，自部，由分配漏斗淋下，自上而下通过树脂层，软水上而下通过树脂层，软水由泄水装置收集，经阀门由泄水装置收集，经阀门6至用户或软水箱。至用户或软水箱。n顺流再生离子交换器设备顺流再生离子交换器设备构造简单，运行操作方便，构造简单，运行操作方便，但再生剂比耗大，出水质但再生剂比耗大，出水质量差。量差。2.逆流再生钠离子交换器n交换器构造交换器构造n逆流再生钠离子逆流再生钠离子交换器的构造与交换器的构造与与顺流再生钠离与顺流再生钠离子交换器的构造子交换器的构造基本类同，如图基本类同，
27、如图11-11所示。所示。再生质量好再生质量好n交换器的运行交换器的运行逆流再生离子交换器的操作步骤如逆流再生离子交换器的操作步骤如下：下：小反洗小反洗a：在交换器失效并：在交换器失效并停止运行后，首先将反洗水从中间停止运行后，首先将反洗水从中间排水装置引入，并从交换器顶部排排水装置引入，并从交换器顶部排出，以冲去运行时积聚在压实层外出，以冲去运行时积聚在压实层外表及中间排水装置以上的污物。表及中间排水装置以上的污物。排水排水b：小反洗结束，待压实层的颗粒下降：小反洗结束，待压实层的颗粒下降后，开启空气阀和再生液出口阀，放掉中间排水装后，开启空气阀和再生液出口阀，放掉中间排水装置上部的水。置上
28、部的水。顶压顶压c：如采用压缩空气顶压时，从交换器：如采用压缩空气顶压时，从交换器顶部送入压缩空气，以防止乱层。顶部送入压缩空气，以防止乱层。进再生液进再生液d：在顶压情况下，将再生液从交：在顶压情况下，将再生液从交换器下部送入，随同适量空气从中间排水装置排出。换器下部送入，随同适量空气从中间排水装置排出。逆流冲洗逆流冲洗e：当再生液进完后，在有顶压的：当再生液进完后，在有顶压的情况下，将逆流冲洗水从交换器下部送入，进行逆情况下，将逆流冲洗水从交换器下部送入，进行逆流冲洗；应采用质量较好的水，不然会影响底部交流冲洗；应采用质量较好的水，不然会影响底部交换剂的再生程度。换剂的再生程度。小正洗小正
29、洗f：停止逆流冲洗和顶压，从顶部进：停止逆流冲洗和顶压，从顶部进水，由中间排水装置放水，清洗渗入压实层中及压水，由中间排水装置放水，清洗渗入压实层中及压实层上部再生液。实层上部再生液。正洗正洗g：用水由上而下进行正洗，直至出水：用水由上而下进行正洗，直至出水符合给水标准，即可投入运行。符合给水标准，即可投入运行。交换运行制水：正洗合格后，交换运行制水：正洗合格后，关闭底部排水阀，开启出水阀，向外关闭底部排水阀，开启出水阀，向外供水。供水。大反洗大反洗h：逆流再生交换器从再：逆流再生交换器从再生到运行失效的过程称为一个周期。生到运行失效的过程称为一个周期。一般经过一般经过10-20个周期的运行，
30、需要个周期的运行，需要进行一次大反洗，从交换器底部进水，进行一次大反洗，从交换器底部进水，上部排水，以松动整个交换剂层并洗上部排水，以松动整个交换剂层并洗去其中的污物、杂质及破碎的交换剂去其中的污物、杂质及破碎的交换剂颗粒。颗粒。3.钠离子交换系统 n单级钠离子交换系统如以下图：单级钠离子交换系统如以下图：当原水硬度当原水硬度8mmol/L时，经单级钠离时，经单级钠离于交换后，可作为锅炉给水。于交换后，可作为锅炉给水。n双级钠离子交换系统如以下图：双级钠离子交换系统如以下图：当生水硬度当生水硬度8mmolL时，单级钠离时，单级钠离子交换后的剩余硬度较高，不能满足锅子交换后的剩余硬度较高，不能满
31、足锅炉给水要求，采用双级钠离子交换系统。炉给水要求，采用双级钠离子交换系统。4全自动软水器 n特点：全自动操作，减轻了水质化验人员的特点：全自动操作，减轻了水质化验人员的劳动强度，运行稳定可靠，占地面积小，提劳动强度，运行稳定可靠，占地面积小，提高了软化水设备的经济性。高了软化水设备的经济性。n全自动软水器的组成：由树脂罐、盐液箱、全自动软水器的组成：由树脂罐、盐液箱、控制器、控制阀多路阀或多阀控制器、控制阀多路阀或多阀 组成。如组成。如以下图所示。以下图所示。n控制器控制器作用：控制器是指挥软水器自动完成全部运作用：控制器是指挥软水器自动完成全部运行、再生过程的控制机构。行、再生过程的控制机
32、构。分类：时间型和流量型两种。分类：时间型和流量型两种。时间型控制器：配时钟定时器，到达指时间型控制器：配时钟定时器，到达指定的时间时，自动启动再生过程；定的时间时，自动启动再生过程；流量型控制器：配流量监测系统完成控流量型控制器：配流量监测系统完成控制过程。当软水器处理到指定的周期产制过程。当软水器处理到指定的周期产水量时，启动再生并完成再生过程。水量时，启动再生并完成再生过程。n控制阀控制阀 控制阀主要分多路阀和多阀系统。控制阀主要分多路阀和多阀系统。多路阀多路阀 多路阀是在同一阀体内设计有多个通路多路阀是在同一阀体内设计有多个通路的阀门。根据控制器的指令自动开、断不同的阀门。根据控制器的
33、指令自动开、断不同的通路，完成整个软化过程。的通路，完成整个软化过程。多阀系统多阀系统 由多个自动阀液动、气动或电动根由多个自动阀液动、气动或电动根据控制器的指令，完成各个通路的开断，自据控制器的指令，完成各个通路的开断，自动完成运行与再生的全过程。动完成运行与再生的全过程。n树脂罐树脂罐树脂罐树脂罐钠离子交换器。钠离子交换器。材质：玻璃钢、碳钢防腐和不锈钢三种。材质：玻璃钢、碳钢防腐和不锈钢三种。n盐液箱盐液箱盐液箱内设有盐液阀控制盐液量。盐液箱内设有盐液阀控制盐液量。盐液是靠控制阀内设置的文丘里喷射器负压盐液是靠控制阀内设置的文丘里喷射器负压吸入。吸入。n系统布置以下图所示。系统布置以下图
34、所示。过滤器过滤器流量计流量计n锅炉给水中溶解有各种气体，水中的氧、锅炉给水中溶解有各种气体，水中的氧、二氧化碳气体，对锅炉金属壁面会产生二氧化碳气体，对锅炉金属壁面会产生化学腐蚀和电化学腐蚀，因此必须采取化学腐蚀和电化学腐蚀，因此必须采取除气特别是除氧措施。除气特别是除氧措施。n工业锅炉给水除氧方式：热力除氧、化工业锅炉给水除氧方式：热力除氧、化学除氧、解析除氧。学除氧、解析除氧。11.7 锅炉给水除氧一、热力除氧 n热力除氧的基本原理热力除氧的基本原理从气体溶解定律亨利定律可知：某种气从气体溶解定律亨利定律可知：某种气体在水中的溶解度与该气体在水界面上的分体在水中的溶解度与该气体在水界面上
35、的分压力成正比。压力成正比。当水温到达沸点时，此时水界面上的水蒸汽当水温到达沸点时，此时水界面上的水蒸汽压力等于原气体混合物的总压力，即压力等于原气体混合物的总压力，即Pq=P0；此时，水面上其它气体的分压力都；此时，水面上其它气体的分压力都趋于零，它们在水中的溶解度也降为零，各趋于零，它们在水中的溶解度也降为零，各种气体不再溶于水，从水中逸出。种气体不再溶于水，从水中逸出。n热力除氧：大气式、真空式和压力式。热力除氧：大气式、真空式和压力式。供热锅炉多采用大气式热力除氧器，即除供热锅炉多采用大气式热力除氧器，即除氧器内的压力略高于大气压，一般为氧器内的压力略高于大气压，一般为0.02MPa表
36、压力，相应的饱和水温表压力，相应的饱和水温为为102104，以便于逸出的气体能排，以便于逸出的气体能排出。出。n热力除氧器的结构热力除氧器的结构n热力除氧器由脱气塔俗称除氧头和贮水热力除氧器由脱气塔俗称除氧头和贮水箱组成，其系统如箱组成，其系统如图图11-18所示。所示。n喷雾填料式除氧器脱气塔喷雾填料式除氧器脱气塔 如如图图11-20所示。所示。n含氧水经喷嘴雾化成雾状水滴，流入填料层，含氧水经喷嘴雾化成雾状水滴，流入填料层，在在形不锈钢环填料外表形成水膜。形不锈钢环填料外表形成水膜。n蒸汽由下而上流动，加热水膜和雾状水滴，蒸汽由下而上流动，加热水膜和雾状水滴，使含氧水即刻沸腾并析出氧和其他
37、气体，随使含氧水即刻沸腾并析出氧和其他气体，随同少量蒸汽由脱气塔顶部排气管排出。已除同少量蒸汽由脱气塔顶部排气管排出。已除氧水自流落入下部贮水箱中。氧水自流落入下部贮水箱中。3真空除氧真空除氧n真空除氧的原理与设备结构与热力除氧真空除氧的原理与设备结构与热力除氧相似。相似。n方法：利用抽真空的方法，使水面上的压力方法：利用抽真空的方法，使水面上的压力低于大气压，使水在常温低于大气压，使水在常温3560下沸下沸腾，水中溶解气体析出，从而到达除氧的目的。腾，水中溶解气体析出，从而到达除氧的目的。n抽真空设备：蒸汽喷射泵或水喷射泵。抽真空设备：蒸汽喷射泵或水喷射泵。n工作原理工作原理 如以下图所示。
38、如以下图所示。预热预热加热加热n工作原理工作原理：含氧的水含氧的水热交换器热交换器4中间水箱中间水箱5通有加热用蒸汽，被加热至除氧器内相应压通有加热用蒸汽，被加热至除氧器内相应压力下沸点以上力下沸点以上3 5除氧水泵除氧水泵6除氧除氧器的进水喷嘴器的进水喷嘴1水被雾化、喷散到除气塔中，水被雾化、喷散到除气塔中，局部进水将自行蒸发、汽化，其余水则处于沸局部进水将自行蒸发、汽化，其余水则处于沸腾状态，从而使溶解在水中气体别离逸出，并腾状态，从而使溶解在水中气体别离逸出，并随同少量蒸汽一起被喷射器抽出塔外。随同少量蒸汽一起被喷射器抽出塔外。用喷射器用喷射器3或真空泵的引射作用维持塔或真空泵的引射作用
39、维持塔内的负压。内的负压。n优点：蒸汽用量少或不用蒸汽；锅炉给水温度优点：蒸汽用量少或不用蒸汽；锅炉给水温度低，可充分利用省煤器，降低锅炉排烟温度。低，可充分利用省煤器，降低锅炉排烟温度。二、解析除氧n解析除氧是使含氧水与不含氧气体强烈混合，解析除氧是使含氧水与不含氧气体强烈混合，由于不含氧气体中氧的分压为由于不含氧气体中氧的分压为0，水中的氧，水中的氧就大量扩散到气体中去，再将混合气体从水就大量扩散到气体中去，再将混合气体从水中别离，从而降低水中的含氧量，到达除氧中别离，从而降低水中的含氧量，到达除氧的目的。的目的。n不含氧气体放置在反响器不含氧气体放置在反响器N2+CO2内，内，反响器一般
40、放置在烟气温度反响器一般放置在烟气温度500600的的锅炉烟道内高温下，气体与木炭反响，生锅炉烟道内高温下，气体与木炭反响，生成成CO2，为无氧气体，所以木炭经常增添。，为无氧气体，所以木炭经常增添。n反响器的加热温度对解析除氧效果反响器的加热温度对解析除氧效果影响很大，锅炉负荷变化，烟气温影响很大，锅炉负荷变化，烟气温度的波动幅度较大，造成解析除氧度的波动幅度较大，造成解析除氧效果不稳定，为此不少厂家采用电效果不稳定，为此不少厂家采用电炉来加热反响器，除氧效果好，但炉来加热反响器，除氧效果好，但是运行费用增加。是运行费用增加。n特点：特点：解析除氧装置简单，容易制造，设解析除氧装置简单，容易
41、制造，设备投资小；备投资小；运行中只消耗木炭，成本低；运行中只消耗木炭，成本低；给水常温除氧，省煤器的作用可以给水常温除氧，省煤器的作用可以充分发挥；充分发挥；只能除氧，不能去除其他气体，且只能除氧，不能去除其他气体，且水中的水中的CO2含量增加。含量增加。三、化学除氧n通过氧化反响消耗水中溶解氧而使水中通过氧化反响消耗水中溶解氧而使水中含氧量降低的除氧方法，称为化学除氧。含氧量降低的除氧方法，称为化学除氧。n主要有：钢屑除氧、海绵铁除氧、药剂主要有：钢屑除氧、海绵铁除氧、药剂除氧、催化树脂除氧。除氧、催化树脂除氧。n1钢屑除氧钢屑除氧工作原理：含氧水通过钢屑除氧器，其中工作原理：含氧水通过钢
42、屑除氧器，其中的钢屑被氧化，从而使水中的溶解氧降低，的钢屑被氧化，从而使水中的溶解氧降低，而到达除氧的目的。而到达除氧的目的。化学反响方程式：化学反响方程式：3Fe+2O2=Fe3O4n特点：特点：钢屑除氧的反响速度与温度有关，水温一般钢屑除氧的反响速度与温度有关，水温一般控制在控制在80以上；以上；水中含氧量越高，流经除氧器的水速则愈低，水中含氧量越高，流经除氧器的水速则愈低，一般流经除氧器的水流速度一般一般流经除氧器的水流速度一般1525m/h；设备简单，运行方便；设备简单，运行方便；除氧效果不稳定，新换的钢屑除氧效果好，除氧效果不稳定，新换的钢屑除氧效果好，以后逐渐降低，宜与其他除氧方法
43、合用。以后逐渐降低，宜与其他除氧方法合用。n2海绵铁除氧海绵铁除氧工作原理：是常温过滤式铁粉除氧的一种形工作原理：是常温过滤式铁粉除氧的一种形式，滤料的主要成分是含有微量催化剂的海式，滤料的主要成分是含有微量催化剂的海绵铁粒，无毒无味，是一种高含铁量的多孔绵铁粒，无毒无味，是一种高含铁量的多孔性物质，吸附能力很强。性物质，吸附能力很强。化学反响方程式：化学反响方程式：2Fe+2H2O=2Fe2+4OH-Fe2+2OH-=FeOH24FeOH2+2H2O+O2=4 FeOH3n3反响剂除氧反响剂除氧工作原理：将化学反响剂参加水中与工作原理：将化学反响剂参加水中与溶于水的氧化合生成无腐蚀性物质，溶
44、于水的氧化合生成无腐蚀性物质，从而去除水中溶解氧的方法。从而去除水中溶解氧的方法。反响剂直接参加给水，所以增加了水反响剂直接参加给水，所以增加了水的含盐量，因此一般很少单独用于处的含盐量，因此一般很少单独用于处理给水，只是作为热力除氧的辅助除理给水，只是作为热力除氧的辅助除氧措施。氧措施。n4催化树脂除氧催化树脂除氧工作原理：将水溶性的钯覆盖到强碱工作原理：将水溶性的钯覆盖到强碱型阴树脂上，形成钯树脂。当含氧水型阴树脂上，形成钯树脂。当含氧水参加氢气通过钯树脂时，水中的溶解参加氢气通过钯树脂时，水中的溶解氧与氢经树脂催化作用在低温下化合氧与氢经树脂催化作用在低温下化合成水。成水。这种除氧方法反
45、响产物是水，不带盐这种除氧方法反响产物是水，不带盐类和其他杂质，因此可以在无盐水中类和其他杂质，因此可以在无盐水中除氧。除氧。n1.工业锅炉蒸汽系统工业锅炉蒸汽系统n蒸汽系统的组成：由锅炉至分汽器分汽蒸汽系统的组成：由锅炉至分汽器分汽缸之间的蒸汽管道称为主蒸汽管；由锅缸之间的蒸汽管道称为主蒸汽管；由锅炉引出直接用于锅炉本身，如吹灰、带动炉引出直接用于锅炉本身，如吹灰、带动汽动泵或注水器的蒸汽管道称为副蒸汽管。汽动泵或注水器的蒸汽管道称为副蒸汽管。主蒸汽管、副蒸汽管及其上的设备附主蒸汽管、副蒸汽管及其上的设备附件等，总称为蒸汽系统。如以下图所示。件等，总称为蒸汽系统。如以下图所示。11.8 蒸汽
46、系统与热水系统1蒸汽管道的布置蒸汽管道的布置为了安全，在锅炉主蒸汽管上均应安装两个阀为了安全，在锅炉主蒸汽管上均应安装两个阀门，其中一个应紧靠锅炉汽包或过热器出口，门，其中一个应紧靠锅炉汽包或过热器出口，另一个应装在靠近蒸汽母管处或分汽缸上。这另一个应装在靠近蒸汽母管处或分汽缸上。这是考虑到锅炉停运检修时，其中一个阀门失灵是考虑到锅炉停运检修时，其中一个阀门失灵另一个还可关闭，防止母管或分汽缸中的蒸汽另一个还可关闭，防止母管或分汽缸中的蒸汽倒流。倒流。2分汽缸分汽缸自锅炉房通往各热用户的蒸汽管，都应由自锅炉房通往各热用户的蒸汽管，都应由分汽缸接出，这样做，既有利于集中管理，分汽缸接出，这样做，
47、既有利于集中管理，又可防止在蒸汽母管上开孔过多。又可防止在蒸汽母管上开孔过多。分汽缸的设置应按用汽需要和管理方便的分汽缸的设置应按用汽需要和管理方便的原则进行。对民用锅炉房及采用多管供汽原则进行。对民用锅炉房及采用多管供汽的工业锅炉房或区域锅炉房，宜设置分汽的工业锅炉房或区域锅炉房，宜设置分汽缸。对于采用单管向外供热的锅炉房，则缸。对于采用单管向外供热的锅炉房，则不宜设置分汽缸。不宜设置分汽缸。2热水锅炉热水系统热水锅炉热水系统n对于热水锅炉，则有由供水管道、回水管道对于热水锅炉，则有由供水管道、回水管道及其设备组成的热水系统，以及补给水系统，及其设备组成的热水系统，以及补给水系统，如以下图所
48、示。如以下图所示。n近年来，以热水锅炉为热源的供热系统在国近年来，以热水锅炉为热源的供热系统在国内开展较快。在确定热水锅炉房的热力系统内开展较快。在确定热水锅炉房的热力系统时，应考虑以下因素：时，应考虑以下因素：1 热水锅炉在运行时的出口压力不应热水锅炉在运行时的出口压力不应小于最高供水温度加小于最高供水温度加20相应的饱和压相应的饱和压力，以防止锅炉有汽化危险。力，以防止锅炉有汽化危险。2热水锅炉应有防止或减轻因热水系统的热水锅炉应有防止或减轻因热水系统的循环水泵突然停运后造成锅炉水汽化和水击的循环水泵突然停运后造成锅炉水汽化和水击的措施。措施。因停电使循环水泵停运后，为了防止热水因停电使循
49、环水泵停运后，为了防止热水锅炉汽化，可采用向锅内加自来水，并在锅炉汽化，可采用向锅内加自来水，并在锅炉出水管的放汽管上缓慢排出汽和水，锅炉出水管的放汽管上缓慢排出汽和水，直到消除炉膛余热为止。直到消除炉膛余热为止。循环水泵进出水管的干管之间装设带有止循环水泵进出水管的干管之间装设带有止回阀的旁通管作为泄压管。此外，在进水回阀的旁通管作为泄压管。此外，在进水干管上应装设安全阀。干管上应装设安全阀。3热水系统的附件设置热水系统的附件设置每台锅炉的进水管上应装有截止阀和止回阀。当几每台锅炉的进水管上应装有截止阀和止回阀。当几台并联运行的锅炉共用进出水干管时，在每台锅炉台并联运行的锅炉共用进出水干管时
50、，在每台锅炉的进水管上应装水流调节阀，在回水干管上应设除的进水管上应装水流调节阀，在回水干管上应设除污器；每台锅炉的热水出水管上应装截止阀或闸污器；每台锅炉的热水出水管上应装截止阀或闸阀。阀。锅炉的以下部位应装排气放水装置：在热水出水管锅炉的以下部位应装排气放水装置：在热水出水管的最高部位装设集气装置、排气阀和排气管，在省的最高部位装设集气装置、排气阀和排气管，在省煤器的上联箱应装排气管和排气阀，在强制循环锅煤器的上联箱应装排气管和排气阀，在强制循环锅炉的锅筒最高处或其出水管上应装设内径不小于炉的锅筒最高处或其出水管上应装设内径不小于25mm的放水管和排水阀此时，锅筒或出水管的放水管和排水阀此