工業鍋爐水處理應用技術

工業鍋爐基本上都是以水為介質進行熱量的傳輸與動力的提供。水對鍋爐的重要性，如同人體與血液的關系，因而水被譽為鍋爐的血液。鍋爐安裝使用地點不同，所用的水源也不一樣，但不外乎是地下水、地表水或經過自來水廠加工的水，可統稱為天然水。由于水存在于自然環境中，不可避免地溶解有各種雜質。這些雜質如不經處理直接進入鍋爐，將會帶來嚴重后果。如結垢、腐蝕、鋼管滲漏、鼓包，甚至爆炸，造成設備損壞，人員傷亡事故。當含有鈣、鎂等離子的水進入鍋爐后，經過鍋水不斷蒸發、濃縮，形成水垢，附著于鋼管表面，降低傳熱效率，必然增大鍋爐的燃料消耗。因而水質的好壞，不僅涉及鍋爐的安全問題，還關系到節能減排與經濟運行。

天然水中的雜質及對鍋爐的危害：

天然水中溶有的離子常見的有Na2+、Ca2+、Mg2+等陽離子，Cl-、等陰離子。這些離子主要是由于水經地層時溶解了礦物質而帶入的。天然水中溶有的主要離子如表所示。

一、水垢的形成：

①水中溶解狀雜質鈣（Ca）、鎂（Mg）離子是由于地層中石灰石、白云石的溶解而來的。當其進入鍋水后，經加熱，產生了一系列物理與化學變化，生成難溶的沉淀物。

②當水溫升高后，負溶解度的鹽，如CaSO4、CaSiO3等溶解度下降，達到過飽和狀態后，從水中沉淀析出。

③鍋水不斷蒸發、濃縮，鹽濃度隨之增大，當達到過飽和濃度時也將沉淀析出。主要有兩種形式：一是牢固地黏附在鍋爐受熱面的管壁上，形成堅固的水垢，二是懸浮在水中呈松散狀的泥渣（水渣）。

水垢的化學成分非常復雜，一般工業鍋爐多為鈣、鎂水垢，它又可按其主要化合物的形態分成碳酸鹽水垢、硫酸鹽水垢、硅酸鹽水垢和混合型水垢。

二、水垢的危害：

（1）水垢的導熱性能很差　

從對各種水垢的導熱性能試驗得知，硅酸鈣（CaSiO3）水垢的熱導率只有0.1kJ/（m·h·℃），僅為鋼材熱導率的1/40，其他詳見下表。

（2）水垢導致燃料消耗升高　

由于水垢的熱導率是鋼材的幾十到幾百分之一，鍋爐帶垢運行必然降低傳熱效果，消耗更多的燃料，才能達到鍋爐正常出力。根據實驗結果，不同厚度的水垢所增加的燃料耗量見下表：

（3）水垢危及鍋爐安全運行　

鍋爐結垢后使受熱面金屬壁溫升高。水垢形成后，受熱面鋼材的傳熱量降低，只有提高火側溫度才能保證正常傳熱。當鍋爐受熱面超過一定溫度時，管材則發生蠕動變形，嚴重時可造成爆管等事故發生。詳見下圖。

（4）水垢加快金屬腐蝕

　鍋爐受熱金屬表面附有水垢，特別是含有鐵成分的水垢，會引起沉淀物下的金屬腐蝕（垢下腐蝕），加速受熱面的損壞。

（5）水垢縮短鍋爐壽命　

水垢附在鍋爐水冷壁管內側時，很難清除，不管采用何種方式清除（目前有三種：人工、機械、化學），都將對鍋爐造成損傷，縮短使用壽命。

三、懸浮狀雜質的危害：

工業鍋爐所用水的來源不同，水中懸浮狀雜質含量也不盡相同。取用自來水或深井水時，懸浮狀雜質較少，但取用其他水源時就不能保證水的清潔度。懸浮狀雜質進入鍋爐后會產生以下危害：

①懸浮狀雜質不能用化學方法除掉，但會影響其他雜質的化學處理效果。

②懸浮狀雜質進入鍋內后，如果堆積在受熱面處，會增加阻力，破壞鍋爐正常水循環，嚴重時會造成受熱面金屬過熱，引發鍋爐爆管事故。

③懸浮狀雜質隨著鍋水不斷蒸發、濃縮，在其表面會形成小氣泡。這些氣泡極不容易破裂，難以合并變大，集聚在鍋水表面上形成泡沫層，使鍋水發泡、起沫，引發汽水共騰，污染蒸汽品質。

四、膠體狀雜質的危害：

膠體狀雜質主要是由鐵、鉛和硅的氧化物形成的礦物質膠體。其次是水生動植物膠體，是水變色、變味的主要因素。如鍋水帶入膠體狀雜質會引發起沫，造成汽水共騰，污染蒸汽品質。

五、不良氣體的危害：

鍋水中的溶解氧會造成給水管道和鍋爐本體嚴重腐蝕。天然水中的二氧化碳與水生成碳酸，含有二氧化碳較多的水具有一定的酸性，不但對金屬造成腐蝕，而且還加劇溶解氧對金屬的腐蝕。