處理鍋爐水的方法
時間：2019-10-17 15:47:43 作者 ：管理員
一、鍋爐用水處理有四個目的：
1．防止結垢和泥渣堆積
1) 硫酸鹽和硅：硫酸鹽和硅酸鹽常在鍋爐金屬上沉淀而不形成泥渣，較難防止沉淀。
2) 鐵和鈉：溶解或懸浮的鐵也會沉積在金屬表面。由于鈉化合物的溶解度很高，通常只在水近乎蒸干時才會沉積。
3) 硬度：溶解的鈣和鎂的鹽類稱為硬度。當水蒸發產生蒸汽時硬度在管子表面沉積。此因鈣和鎂化合物在水中的溶解度比較低而容易沉淀出來，此結垢物降低熱傳導且引起管子金屬過熱。
天然水的硬度有幾ppm到超過500ppm的差異，高壓鍋爐只能容許0～2ppm。
可使用沸石和/或藉化學方法除去硬度。
A沉積物和泥渣產生的問題：
沉積物和泥渣會引起堵塞或部分管子閉塞，導致管子過熱和破損。沉積物底下會產生腐蝕。鍋爐效率降低，有時其程度十分嚴重，且可能發生非計劃性停車。
B鑒別鍋爐沉積物
1) 硅——此為一種非常堅硬的沉積物，質地很脆，和瓷器相似，不溶解于鹽酸。
2) 硫酸鹽——硫酸鹽堅硬許多，質脆，酸不會使之冒泡。
3) 鐵——此為深色，通常具有磁性，且溶于熱酸。
4) 磷酸鹽——此為容易去除的泥渣，是磷酸鹽水處理的結果，通常為松軟、褐色或灰色的沉積物。
5) 碳酸鹽——溶解的鈣和鎂的碳酸氫鹽在鍋爐內的高熱下分解，放出二氧化碳并形成不溶解的碳酸鹽。當酸溶液滴在碳酸鹽沉積物上時，會產生二氧化碳氣泡。
2.腐蝕和點蝕防止
氧氣和二氧化碳：腐蝕的最常見形態為水中容存氧所引起和因二氧化碳存在而PH偏低所產生。CO2直接來自飼水或源自飼水中碳酸鹽分解，反應如下：
HCO3-→OH- + CO2
CO32- + H2O →2OH- + CO2
在凝結水中，CO2與水結合而生成碳酸：
CO2 + H2O→H2CO3
然后碳酸解離，產生氫和碳酸氫根離子：
H2CO3→H+ +HCO3-
當鐵因低PH而發生腐蝕時，鐵在腐蝕電池的陽極部位進入溶液中：
Fe→Fe2+ +2e-
在腐蝕電池的陰極部分以兩個連續步驟發生氫離子還原：
2H+ +2e-→2H→H2
當這些陽極/陰極反應發生時，產生的亞鐵離子將與碳酸氫根離子結合，形成碳酸氫亞鐵：
Fe2+ +2HCO3-→Fe(HCO3)2
碳酸氫根會分解而以下列化學反應形成碳酸亞鐵或氫氧化亞鐵：
Fe(HCO3)2→FeCO3 + H2O + CO2
Fe(HCO3)2 →Fe(OH)2 + 2 CO2
這些反應放出CO2，使循環周而復始。
碳酸引起的低PH會侵蝕金屬，尤其在螺紋管（threaded pipe）及受力(stressed)部位最為嚴重。
因空氣泄入或氧氣脫氧不良而使蒸汽或凝結水中含溶存氧，會導致全面（general）和局部(localized)腐蝕，其反應如下：
H2 + 1/2O2 → H2O
1/2O2 + 2e- +H2O → 2OH-
只要前述還原反應發生，腐蝕電池將持續進行。
氮和硫化氫：當這些氣體存在于水中，會增加對銅合金的腐蝕。
螯合劑（chelates）：水處理有時經常使用螯合劑，然而過量螯合劑殘余――超過20ppm（以CaCO3計）――也可產生腐蝕。
腐蝕與點蝕的問題：鍋爐金屬的高溫和應力加速腐蝕過程。腐蝕破損也可能成為鍋爐的問題。因快速加熱和冷卻產生的周期性應力集中在被腐蝕和點蝕削弱的部位而可能產生管子破損，而更換被腐蝕的設備十分昂貴。這些問題在飼水中適當脫氣就可得到解決，酸可用堿中和。
3.防止挾帶（carry over）
起泡（foaming）是水份、油、處理藥品、溶解鹽類等挾帶的基本原因。有些物質，如堿、油、脂肪、油脂（grease）、有機物及懸浮物，已知會引發起泡。
爐水誘出（priming）是因鍋爐負荷突然變化而發生爐水突然涌出。水負載太高也會發生爐水誘出。
爐水中的溶解和懸浮固體會引發起泡而污染系統（過熱器和渦輪機）引起過熱和腐蝕，嚴重可能過熱器管子破損。排放和消泡劑可幫助對抗挾帶。適當的鍋爐設計和操作也可減少挾帶。
4.防止脆化（embrittlement）
高堿度引起脆化。在正常操作條件下，當堿在爐鼓縫隙，鉚釘底下及在水閃沸成蒸汽的管子末端濃縮時會發生脆化。至少必須有一些硅存在以防止脆化。使用丹寧（tanin）、木質素（lignin）或硝酸鈉可解決此問題。
1.鍋爐水處理分為三個步驟：
1) 原水（raw water）處理——將大部分不純物除去
2) 爐前（preboiler）處理，外處理（external）或預處理（pretreatment）——將少量的殘余不純物加以處理
3) 內（internal）處理——在鍋爐本體內直接處理爐水
2.天然水中不純物包括：
1) 溶解固體（碳酸鹽，氯化物，鈣鹽）
2) 懸浮物（砂，泥渣等）
3) 氣體（氧，二氧化碳等）
3.水處理的目的在于防止：
1) 泥渣和結垢沉積（多為鈣和鎂的鹽類）
2) 腐蝕和點蝕（溶解氣體和酸）
3) 脆化（embrittlement）（高堿度的存在）
4) 挾帶（carryover）（起泡）
原水處理包括：
凝集（coagulation）和沉淀（precipitation）：原水也含懸浮物質（如油），必須將之去除（至1ppm以下）以防止起泡及鍋爐沉積。
極小的顆粒不會沉降下來，且會穿透過濾器。要除去這些微細顆粒（通常為膠體（colloidal）物質）須用凝集劑。凝集沉淀劑使微細和膠體顆粒充電及中和而成為能快速沉降的團塊，然后過慮。這是由于膠體物質帶負電荷而相互排斥，直到凝集劑中和電荷并使它們凝結在一起。
常用的凝集劑是鐵和鋁鹽，如聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸鐵、硫酸鋁及鋁酸鈉。有機聚合物和特種黏土也用于凝聚處理。
澄清：飼水中大的懸浮顆粒很快沉淀，沉降池及過濾器用于處理此類懸浮物。砂濾器常作澄清之用，一般可預期將懸浮固體控制在5ppm以下。
逆滲透（reverse osmosis）：在此過程中，用一半透膜使離子可自較濃溶液流向較稀溶液，而不致相逆發生。這樣，原水中的溶解固體可明顯降低，設備建造及操作費用高。
脫氣（deaeration）：溶解氣體（氧、二氧化碳、硫化氫）在脫氣器中以蒸汽將水加熱，利用物理原理可以去除。將部分蒸汽排除，溶解氣體大多隨之排出。此物理方法通常與化學處理并用以維持低氣體濃度：
O2：<0.005ppm(供高壓鍋爐)；二氧化碳：堿與CO2之比>3:1；H2S：<5ppm
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