锅炉水处理技术和锅炉加药技术
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锅炉水处理技术和锅炉加药技术来源：发布日期：2010-12-28当锅炉管壁洁净没有沉积物时，如经化学清洗后，在给水中加入EDTA形成的螯合物，在锅水中发生热分解，其产物磁性氧化铁会在洁净的锅炉管壁上生成良好的保护膜，这层保护膜很薄且致密，能对金属起到良好的保护作用，可以减少金属腐蚀。
由于EDTA与钙的螯合物在热分解时会影响氧化铁薄膜的形成，破坏膜的完整性，第一章凝结水的净化凝结水的净化又称凝结水的精处理。
随着热力机组的参数和容量越来越大，对锅炉给水质量的要求也日益提高。
凝结水是电站锅炉给水的主要组成部分。
同样，某些大型石油化工厂的工艺冷凝液经净化后，也可作为锅炉给水的一部分。
因此，凝结水的净化在锅炉水处理中具有十分重要的地位。
凝结水是蒸汽凝结而成的水，在一般情况下，应该是比较纯净的。
但在工业生产过程中，由于以下几种原因，凝结水会受到不同程度的污染。
（1）在一些加工厂中，如在大型石油化工厂中，凝结水会受工艺冷凝液及油污等杂质的污染。
（2）在发电厂中，凝结水会由于以下的原因而受到污染：① 汽轮机凝汽器的冷却水泄漏而进入凝结水系统；② 锅炉蒸汽携带的挥发性物质溶于凝结水中；③ 热力系统管道的腐蚀产物带入凝结水；④ 水、汽系统在启动、运行、停运过程中产生的机械杂质，如氧化铁、铜、镍的氧化物及胶体硅等。
凝结水中不同的污染杂质，会对采用凝结水为工作介质的设备产生不同程度的危害。
因此，必须根据凝结水中污染物的特点以及不同设备对凝结水水质的要求，进行不同方法、不同程度的净化处理。
由于对凝结水质量的要求越来越高，例如对凝结水中钠离子含量要求低于0.1μmol/L甚至更低，因此，凝结水的净化处理设备也日益先进，目前这些设备已可生产纯度达到<0.03μmol/L的处理出水。
一些能净化凝结水，使其能够达到很高纯度的设备系统，均称为凝结水精处理（净化）设备系统。
凝结水的净化系统一般由前置过滤器、凝结水除装置（混床）和后置过滤器组成。
第一节前置过滤器前置过滤器的作用是在凝结水进入除盐装置之前，预先除去凝结水中的悬浮物、各种胶状物、油及聚合物等，从而延长除盐装置的运行周期和保护树脂（尤其是阴树脂）不被污染。
前置过滤器能使系统中的水质很快地达到正常，从而能大大地缩短机组从启动到正常运行的时间。
前置过滤器的型式很多，主要有覆盖过滤器、管式微孔过滤器和电磁过滤器。
一、覆盖过滤器(一) 概述覆盖过滤器的工作原理是将粉状滤料覆盖在过滤元件上，使其形成一个均匀的微孔滤膜，被处理的水通过滤膜过滤后，经过滤元件（滤元）汇集后送出。
由于过滤器是利用覆盖在过滤元件表面上的滤膜进行过滤的，故称覆盖过滤器。
覆盖过滤器去除凝结水中悬浮物和除铁的性能良好。
(二) 结构覆盖过滤器一般为管式过滤器，它是由垂直布置的（直立式或悬吊式）管束构成的。
滤元是用不锈钢管或聚丙烯管为骨架，管外部分刻有纵向齿槽，齿槽管壁上开有许多小圆通孔，在齿槽棱上刻有螺纹，沿螺纹外绕不锈钢丝（圆形或梯形丝）即构成滤元。
在滤元上端部分不开齿槽，靠近管口处有螺纹，用于将滤元固定在多孔板上，关口敞开作为滤元的出水口。
滤元下端也不开齿槽，但具有管螺纹，用于安装半球形螺帽去封闭滤元下端管口。
多孔板将过滤器分成上下两部分：上部是出水区，下部是进水区。
(三) 滤料作为覆盖器的滤料，除要求呈粉状及化学稳定性好外，还要求其本身有孔隙。
覆盖过滤器的滤料因为在铺滤膜时是随水流一起进入过滤器的，故亦称助滤剂。
常用的滤料为棉质纤维素纸浆粉，它是将棉浆或木浆板烘干后，在球磨机中磨碎，经60目筛网筛下的即为滤料成品。
对于用于凝结水除油的覆盖过滤器的滤料，则可采用活性炭粉、硅藻土和焦炭粉。
例如：活性炭的化学稳定性好，多孔、吸附能力强，所以有良好的除油效果。
(四) 运行覆盖过滤器的运行操作可分为铺膜、过滤（运行）、爆膜（去膜）三个步骤。
覆盖过滤器运行系统如图所示。
1. 铺膜操作（1）铺料箱、铺料泵自循环在铺料箱中先存放一定量的水，加入滤料，启动辅料泵，将辅料箱中的水合滤料循环搅拌，使滤料形成均匀的浆液。
一般滤料用量为0.5～1.0kg/m2（过滤面积），浆液浓度为2%～4%，自循环搅拌时间5～10min。
（2）辅料泵、覆盖过滤器筒体及辅料箱大循环在铺膜前，启动辅料泵，将浆液由覆盖过滤器底部送入，经过滤器外壳上的循环回至辅料箱，使滤料浆液经筒体和辅料箱进行大循环，目的是使系统中浆液均匀。
一般循环5min。
（3）滤料浆液通过滤元铺膜按上述（2）操作循环5min后，开启覆盖过滤器出口循环阀门，同时管壁外壳上的循环阀进行铺膜。
在铺膜过程中，滤料在滤元表面堆积，逐渐形成滤膜。
一般浆液循环5～6次，铺膜时间5～10min后，浆液变为澄清透明，覆盖过滤器的压差由零上升为（9.8～19.62）×103Pa，即表示铺膜成功。
2. 运行（过滤）操作从铺膜后转换到过滤运行前，应先将穿过滤元的少量滤料冲洗干净。
随后可进行过滤操作。
过滤流速一般为6～12m/h。
滤速太大会使滤膜很快压实，使过滤器压降迅速上升，因而运行周期缩短；滤速太小，则可能出现滤元上滤膜脱落的现象。
当进水的含铁量为200~1000μg/L时，覆盖过滤器的除铁效率为80%~90%，运行周期约几小时至十几小时。
当进水含铁量<20μg/L时，除铁效率仍可为30%~60%，运行周期约7~10天。
覆盖过滤器初投的压降为（10~20）×103Pa，当压降达（12~15）×104Pa时，需停止运行，进行爆膜。
3. 爆膜操作爆膜一般采用“自压缩空气膨胀法”爆膜，即利用被压缩在出水部分空气的突然膨胀，将滤膜击破。
其操作步骤为：先关出水阀门，利用水压力压缩上下室中的空气，待过滤器内压力均匀时，关进水阀门，然后迅速打开快开放气阀和打开快排水阀，进行爆膜和排渣。
此时由于压缩在筒体内的空气瞬间急速膨胀，并将多孔板上水垫层的水经滤元内部压出，击碎失效的滤膜，使碎滤渣从底部快开排水阀排出。
如果一次操作爆膜不净，则可进水重复操作并用大量水反冲洗，直至滤元清洁为止。
爆膜时的自压缩空气压力为（2~6）×105Pa，水反冲洗强度为0.01~0.015m3/（s·m2）。
二、管式微孔过滤器管式微孔过滤器结构与覆盖过滤器相似，不同的是前者的滤元用合成纤维绕制成具有一定孔隙度的滤层（纤维沿多孔中心芯交互缠绕），不再铺覆滤料。
管式微孔过滤器运行至压差大于8×104Pa或运行时间超过72h时，应停止运行，并进行清洗。
若充分反洗或酸洗后，其压降仍不能降低而影响设备出力时，应更换滤元。
三、电磁过滤器电磁过滤器内部充填的填料是强磁性物质。
过滤器外边装有能改变磁场强度的线圈。
通直流电时，线圈产生强磁场，使填充物磁化，再通过磁化基体（填料）对水中磁性物质颗粒的磁力吸引，将杂质吸着在被磁化了的填料表面，达到水的净化。
需要清洗时，切断向线圈供电的直流电，使磁场消失，再用水和空气反洗。
电磁过滤器的特点是运行流速高，适用于去除凝结水中金属氧化腐蚀产物。
凝结水中的铁主要以磁性氧化铁（Fe3O4）的形式存在。
这是一种双氧化物（Fe3O4=FeO·Fe2O3），其中FeO中的铁有时被铜或锌所取代，所以水中含有的微量铜和锌大部分具有铁磁性，因此，这些杂质可用电磁过滤器除掉。
电磁过滤器既可以作为凝结水净化系统的前置过滤器，又可用于其他水的除铁处理。
此外，它还可用于高温水的除铁，其除铁效率为65%~85%。
正常运行的机组，采用电磁过滤器可使出水含铁量低于10μg/L。
第二节凝结水的除盐装置凝结水除盐装置是凝结水净化系统的核心。
凝结水除盐一般多用净化混床，亦可用粉末树脂覆盖过滤器。
一、深层净化混床净化混床的运行特点是处理水量大，在除去凝结水中离子的同时还能有效地去除凝结水中的悬浮杂质。
净化混床有浅层和深层两种形式。
“浅层”和“深层”是指过滤的杂志渗透到树脂床层中的“浅”、“深”程度。
采用提高净化混床运行流速的方法，可以使过滤的杂质渗透到床层深处。
这样，一方面可以延长净化混床的运行周期，另一方面也可以适应净化混床处理水量大的需要，所以这种运行的净化混床称为深层净化混床，又称快速混床。
深层净化混床的结构与补给水除盐混床相同。
(一) 深层净化混床的作用凝结水的净化混床是由氢型或铵型强酸阳离子交换树脂与氢氧型强碱阴离子交换树脂组合而成，其作用是在除去凝结水中悬浮物杂质的同时，还能除去凝结水中一些有害的离子。
例如，它同水中钠离子及氯离子将发生如下的交换反应。
H/OH方式时生成产物22℃时H2O的平衡电离常数为1.0×10-14。
NH4/OH方式时生成产物25℃时NH4OH的平衡电离常数为1.8×10-5。
由上可知，H/OH方式的反应比NH4OH方式的反应更容易完成。
离子平衡时深层净化混床除盐的关键。
为了使出水达到所要求的纯度，树脂床的底部必须保持一定的纯度（或钠离子交换容量）。
如果分别按H/OH与NH4OH两种运行方式的类似系统比较，可知其后一种运行方式的出水质量要比前者差。
所以，在凝汽器泄露时，为了保护系统，凝结水净化混床应使用H/OH型。
按照深层净化混床的应用，其运行流速的选择，必须考虑到去除金属氧化物等杂质和除去离子两个方面。
对出去杂质的能力来说，只要床层清洗得干净，运行流速对出水杂质残留量并无影响。
如果床层不干净（尤其是底部不干净），则出水杂质泄漏量就大。
但是运行流速对净化混床的运行周期或截污量却有明显影响。
运行流速低时，与高流速相比，截污量下降，床层阻力上升很快，运行周期短，因此，深层净化混床运行流速不宜过低；若运行流速太高，则树脂稍有老化，其交换容量降低，出水质量提前恶化。
为此，深层净化混床运行流速一般为80~120m/h。
深层净化混床采用有效的清洗方法后，可保证除掉凝结水中90%~95%的杂质，使出水杂质残余量维持在1~3μg/L。
(二) 深层净化混床用树脂的选择深层净化混床用于凝结水处理时所用树脂的选择，是以出水中不含二氧化硅及二氧化碳的高纯水的需要为前提，因而选择强酸及强碱离子交换树脂是必要的，除此之外，对树脂还有如下要求。
1. 树脂粒度在高流速下不致产生过高的阻力，并且还能得到高质量的出水，其树脂粒径应均一。
2. 树脂机械强度要有足够的机械强度，耐磨性好，不易破碎。
在热力及渗透的冲击下以及机械应力下的稳定性好，且对氧化及有机污染有抵抗力，对铁及碎屑的容量大。
3. 阳、阴树脂的比例应根据凝结水水质和冷却水系统来决定，阳、阴树脂的比例如下：（1）对于氢型混合床，当污染物主要为腐蚀产物（凝汽器泄漏率低），且凝结水含氨、pH 值高时，阳树脂：阴树脂为2：1；（2）对于氨型混合床，当冷却水为淡水时，阳树脂：阴树脂为1：1；（3）当冷却水为海水、高含盐量水时，阳树脂：阴树脂宜为2：3.(三) 深层净化混床运行周期终点的确定大多数用氨进行pH值调整的凝结水的净化系统是采用H/OH运行方式的（即氢型混床）。
