鍋爐水處理技術綜述

劉春陽

（北安熱電有限公司，黑龍江 北安 164039）

1 鍋爐水處理要解決的問題

熱力設備在使用中因水質不良造成受熱面上的結垢和腐蝕，對于蒸汽鍋爐，還要注意鹽類的沉積。以上不利現象的形成是一個積累過程，有時問題不易發現，只有在爐管堵塞，鍋爐受熱面發生鼓包、變形、泄露時，導致鍋爐經常修理，甚至于報廢鍋爐。有時雖然采取了水處理措施，但因方法選擇不當，也給用爐單位造成了一定的浪費。

2 腐蝕機理

熱水鍋爐的腐蝕機理，是因為鍋爐用鋼板是由鐵素體和滲碳體組成，鐵素體的電極電位低，滲碳體的電極電位高，同時，鋼板中還含有各種雜質，當其表面與水接觸時，即構成無數個微電池，產生電流引起化學腐蝕，再則就是因為沒有可靠的除氧措施，水中的溶解氧在鍋爐加溫的同時相繼析出，附著在管壁及鍋筒壁上形成氧去極化腐蝕。其電極處化學反應式如下：

如果兩極間的擴散作用強烈，補水中又在不斷有氧進入，還會發生以下二次反應：4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓

3 水處理方式有爐內與爐外兩大類

3.1 原水的預處理

它主要是除掉水中的懸浮雜質和膠體雜質。通常采用混凝、沉淀和過濾等方式。預處理水質的好壞對下一步爐外水處理有很大影響。這些雜質若進入交換器內，使樹脂層的阻力增大，更容易吸附在樹脂表面影響樹脂的交換能力，縮短樹脂使用壽命。特別是使用江水，懸浮物含量太高，必須經過預處理。

3.2 爐外水處理

3.2.1 鈉離子交換軟化處理

它是用 Na+置換水中 Ca2+、Mg2+，從而去除水中的硬度離子，失效后再用食鹽水進行再生。

①單級鈉離子交換系統，通常用兩臺交換器，一臺運行，一臺備用，此系統簡單緊湊，投資少，基本上能保證連續不斷的供水。

②單級鈉離子串聯運行。此系統雖然較復雜，但交換器內樹脂的交換容量得到了完全利用，并能降低鹽耗，它適合于硬度較高的原水。

③雙級鈉離子交換系統。它雖然第二級鹽耗較高，但可利用再生二級交換器的廢鹽液去再生一級交換器，而且二級交換器運行周期較長，其總鹽耗比單級鈉離子交換還要低一些，鈉離子交換法適用于堿度較低的原水。

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3.2.2 軟化降堿聯合處理

水中的堿度成分是HCO3-，它在高溫下發生分解和水解反應，使水中游離OH-增加，蒸汽中CO2濃度增加。

①鈉離子交換加酸系統（通常加H2SO4）。該系統設備簡單，占地面積小，能降低鍋爐排污率，提高蒸汽品質，但對碳鋼防腐不利。其適用于原水堿度大，特別是對有負硬度的水。

②石灰-鈉離子交換系統。。此系統先是石灰與游離 CO2、Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2反應，再用鈉離子交換器進行軟化處理，既降低了堿度又降低了硬度。它適用于碳酸鹽硬度比較高，過剩堿度不是很高的原水。

③氫-鈉離子交換系統。它是一部分原水經強酸H型離子交換樹脂，另一部分原水經鈉型離子交換樹脂，兩部分水經離子交換反應混合在一起，從而達到降堿和去除硬度的目的。

另外，還有 NH4-－Na+離子交換和 Cl-－Na+離子交換，這里不作討論。

3.2.3 水的預脫鹽

當原水中的溶解固形物含量過高或相對含鹽量過高時，可以用電滲析或反滲透法進行預脫鹽，再進行軟化及除堿處理。

對于給水中的溶解氧含量超標時，還要進行熱力除氧，鐵屑除氧和亞硫酸鈉除氧等。

3.3 爐內水處理

這種方法適用于任何壓力和出力的鍋爐。壓力較高的鍋爐是進行爐外水處理的同時，輔以爐內處理；對于壓力較低的鍋爐可直接采用爐內水處理而不用爐外處理。常用藥劑：

3.3.1 純堿（Na2CO3），它與鈣離子反應生成碳酸鈣沉淀，同時Na2CO3水解使水中OH-含量增大，氫氧根與鎂離子反應生成氫氧化鎂沉淀。在鍋水堿度和PH值較高條件下，新生成的碳酸鈣結晶核的表面易吸附OH-，阻礙了結晶的增長，使碳酸鈣沉淀分散成無定形水渣。

3.3.2 磷酸鈉（Na3PO4、12H2O），它是使磷酸根保持一定濃度，與鈣離子維持一定的平衡關系，防止CaSO4、CaSiO3等水垢的生成，對防止硅酸鹽垢的形成效果更為明顯，但對防止鎂垢的形成效果很差。

3.3.3 燒堿（NaOH），它能維持鍋水的堿度和PH值，使磷酸鹽與鈣鎂反應時，不生成磷酸鈣、磷酸鎂等易形成二次水垢的物質，且能與鈣鎂離子反應，阻礙碳酸鹽等沉淀物在金屬表面形成水垢。

3.3.4 栲膠，它具有絡合、凝聚、吸氧防腐作用，還具有絕緣層作用。只單一使用以上藥劑防垢效果不很理想，常用復合防垢劑。

純堿、磷酸鹽復合防垢劑，它是以純堿為主，磷酸為輔；磷酸、燒堿復合防垢劑，它以磷酸為主，燒堿為輔，它對易形成硫酸鹽垢和硅酸鹽垢的水質有良好的防垢效果。

三鈉一膠復合劑，它是將純堿、磷酸鈉、火堿和栲膠按一定比例配制而成。碳酸鹽硬度大的水質，宜適當增加火堿用量；對非碳酸鹽硬度大的水質，要多加純堿；而硫酸鹽及二氧化硅含量高的水質，要增加磷酸鈉用量；堿度大于硬度的水質，適當減少純堿和火堿用量；含鎂離子較高的水質，要減少磷酸鈉用量；硬度大于4mgN/L的水質，適當增加栲膠用量，當給水有機物含量高時，減少栲膠用量。當給水硬度大于3-4mgN/L時，采用復合防垢劑更經濟。

3 實用舉例

3.1 某臺WNN型蒸汽鍋爐，冬季供暖，常年供洗澡水，安裝運行后一直用鈉離子交換器進行爐內水處理，根據水樣化驗結果進行排污，因爐水堿度常超標，不得不加大排污，排污率超過25%。后改為爐內水處理，根據水質情況準確、合理計算各藥劑投入量，使爐水堿度保持在標準范圍內，排污率控制在5%以內，經一年試運行，節約燃料率為15%。

3.2 又有某企業自備電廠原設計水處理系統采用電滲析預處理后再加一級串聯陰-陽離子交換除鹽系統，經一段時間運行，企業感到制水成本太高，后經合理改進，選擇串聯氫-鈉離子交換水處理方式，再生液的消耗大大降低，提高了經濟效益。

4 結論

鍋爐水處理方法的選擇應根據當地水質狀況，依據水樣分析結果，對照國家水質標準，經計算得出結論，合理選擇。對于不需除堿的水質，首選鈉離子交換處理，對需除堿的，如有負硬度的水選擇鈉離子加酸；如碳酸鹽硬度較高，選用石灰一鈉離子交換系統，對原水含鹽量高，先預脫鹽再軟化降堿處理。對一些低壓鍋爐，選用爐內加藥處理，合理調整藥劑配比，做到經濟有效。

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