锅内加药水处理法的探讨

摘要:工业锅炉水处理常用分为两种方法 ,锅外水处理和锅内加药法。锅外的方法一般采用钠离子交换器,除去水中的硬度离子,在使用得当的情况下,能够有效防止水垢的形成,一般情况下,首先要选用此方法。但由于各种其他的原因,很多的锅炉也使用锅内加药的方法。本文就锅炉水处理中的锅内加药法的相关要点,包括原理,设备,加药量,注意事项等内容进行了阐述和分析。

关键词:锅炉;加药;水处理

概述

根据GB1576-2001《工业锅炉水质》 中2.2 规定:额定蒸发量小于等于2t/h,且额定蒸汽压力小于等于1.0Mpa的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉(如对汽、水品质无特殊要求)也可采用锅内加药处理。但必须对锅炉的结垢、腐蚀和水质加强监督,认真做好加药、排污和清洗工作。

水质符合以下标准:

锅内水处理法已经有上百年的历史,它是指向给水或锅水中投加适当的药剂,与容易结垢的硬度离子,发生化学或者物理作用,形成松散的悬浮在锅水中的渣滓,通过排污排出锅外,以达到减轻锅炉结垢的目的。它具有设备简单、投资小,操作方便和费用低的特点,大量的实践证明,只要管理工作能跟上,其防垢效果也非常明显,阻垢效率一般可以达到80%以上。

当然,其缺点也非常明显:锅炉的排污率较高,热损失增大;不能完全防止结垢,且受操作的外界因素影响,不是很稳定;水循环不好的地方容易形成二次水垢。

1药剂

从功能上讲可分为两部分,一是使给水带入的Ca2+、Mg2+产生沉淀的药剂,如纯碱,磷酸三钠,氢氧化钠,就是起到这样的作用,故称为沉淀剂;二是改变沉淀物晶体结构,抑制晶体正常生长,使晶体结构发生异变,从而改变沉淀物性能,称为性能调节剂,如栲胶,腐植酸钠,有机磷酸盐,聚磷酸盐等。

几种单体经常结合在一起使用,称为复合防垢剂处理,能够发挥更好的防垢效果。下面主要介绍的为在工业锅炉中应用非常广泛的两种药剂:

1.1纯碱

纯碱为白色的粉状物质,易溶于水,其主要针对原水中的非碳酸盐硬度的,因为碳酸盐硬度进入到锅炉后,高温下分解成CaCO3和Mg(OH)2而自行沉淀。其作用主要如下

增大CO32-的浓度,使平衡向生成CaCO3的方向移动,降低锅水中Ca2+的浓度,尽量多生成碳酸钙水渣。由于水解反应,增加了OH-浓度,降低锅水中Mg2+的浓度,生成氢氧化镁的水渣。保持锅水的碱度和pH值。实验研究表明,碳酸钠的水解率和锅炉的压力有直接的关系,锅炉压力越高,碳酸钠的水解率越大,锅水的碱性也越强,当工作压力为1.5MPa时,水解率约为60%,就是说有一多半的碳酸钠变成了OH-。

总结纯碱处理法的应用范围如下:锅炉的工作压力小于1.3MPa,当压力低于0.2MPa时,应适当补加一些氢氧化钠。一般使用在水管、火管立式锅炉和卧式三回程快装锅炉。原水硬度大于碱度的非碱性水质,并且含镁的非碳酸盐硬度较小。

当然,如果加强锅水监测和严格控制排污率,适用的范围可以适当的放宽。

经过各种炉型长期使用的结果证明,在碱度和pH值控制在合格范围以内,防垢的效果普遍良好,并能使一些原有的硫酸钙和硅酸钙垢有明显的脱落,未对蒸汽品质和用户产品质量带来影响。

1.2磷酸盐

此方法常用的药品为磷酸三钠,当锅水中碱度相当高时,可采用磷酸氢二钠,常温下它们都是带有十二个结晶水的白色固体,易溶于水。

磷酸盐处理的原理和纯碱处理法基本相同,也是尽量生成磷酸钙的水渣,防止硫酸钙和硅酸钙的形成。但这种方法对防止镁垢的形成效果很差,在pH值低时,反应生成的磷酸镁是粘附性较强的水渣,容易形成二次水垢。经过实际使用和试验分析,其适用范围如下:给水硬度小于3.5mmol/L的锅炉;给水硅酸盐含量较高,容易形成硅酸盐水垢的锅炉;适用于任何压力和出力的有锅外水处理的锅炉;工作压力高于1.3MPa而不能采用纯碱处理的锅炉。

该方法对于任何压力的锅炉的防垢效果均好,尤其防止硅酸盐的形成效果更为明显,其促使老的硅酸盐和硫酸盐水垢的能力比碳酸钠更强。并且在金属表面生成磷酸盐的保护膜,有效防止锅炉的腐蚀。

由于磷酸钠的价格更贵,所以实际应用时,凡纯碱处理能够达到效果的,不再采用此方法。

1.3聚磷酸盐、有机磷酸盐和复合防垢剂处理方法

这种方法在其他工业水处理和电站锅炉中应用较多,在这里不作讨论。

2 设备和方法

2.1 水箱加藥

这是一种最简单的加药方法,在立式锅炉中使用得非常多。即按照规定的加药量和时间间隔将药品投加到给水水箱中去,加药点要远离出水口,药品应搅拌均匀。

2.2 给水泵加药

此种方法是利用锅炉自身的给水泵加药的,又分为给水泵的低压侧和高压侧两种。前者是利用水泵入口处的负压将药液吸入到锅内;后者是利用给水的压力加药,将药剂从药剂箱压入到锅内。

2.3 活塞泵连续加药

专门安装一个加药用的活塞泵,可以计量,向系统中稳定注入药剂,这种方法便于调节,计量准确,但该系统复杂,设备投资较大,在一些蒸发量较大的燃油燃气锅炉中有不少的应用。无锡一钢管厂2003年安装了一台DZL1-7-AII型锅炉,配套有一台φ500的逆流再生钠离子交换器,厂家使用的是厂区附近的河水,由于水处理操作人员操作不当,再加上阀门的渗漏也没有及时得到维修,水处理设备基本处于瘫痪状态,根本没有发挥作用,锅炉使用硬度严重超标的给水相当长的时间,在05年的锅炉定期检验工作中,发现水冷壁、烟管及锅筒中产生的水垢在3-4mm左右,并经过通水检查发现了3根水冷壁管堵死的现象,情况很严重,检验部门要求立即采取化学清洗除垢并且要加强水处理工作,确保锅炉安全节能运行。

某一具有资质的化学清洗公司对其进行了酸洗,并且对堵死的管道进行疏通处理,经过多方检验达到相关标准要求。厂方经过分析和咨询,最后决定采用改成自来水作为锅炉给水,结合锅内加药的方法,减少锅炉水垢的形成。

具体方案:化验得到该地区自来水的硬度为2.8mmol/L,碱度为1.0mmol/L,锅炉排污率为5%,经过计算每吨补水水中加入纯碱约为120-150克,每个班组根据补水的量加药一次,搅拌均匀后直接加入到补水水池,并且每个班组化验炉水的数据,控制锅水碱度在12-18mmol/L,pH值在10-12范围内,每八个小时确保排污一次。

在使用了半年后的检修中,打开人孔,手孔,内部受热面基本没有水垢,金属表面没有明显的腐蚀现象发生,以前局部残留的一些难溶的硫酸盐垢和硅酸盐得到了软化,脱落了相当一部分,效果很明显,使用单位非常满意。以后的使用中要继续按照规定做好锅内加药处理,并且定期停炉检查。

3 注意事项

3.1 很多单位的钠离子交换器处于瘫痪的状态,管理人员也没有引起足够的重视,在没有经过处理的给水直接加热使用,是非常危险和浪费能源的。其中适用锅内加药的应该先短期内先临时采用锅内加药的方法,在这段时间内对水处理设备进行维修和改造,对于水垢比较严重的应该化学清洗除掉老垢,以免加药处理后水垢脱落,引起管路的堵塞。

3.2加药操作人员必须严格按照使用说明进行操作,要按时按量,不能偷工减料,例如将一天的药剂量一次性加入到锅炉当中去。每两个小时化验炉水的数据,根据结果对加药量和排污量进行微调。

3.3 每次加药要在排污之后,不能加完药马上排污,药剂还没有反应就部分浪费了。

3.4 定期(一般半年)停炉清除内部的沉淀物质和脱落的水垢,防止堆积。

3.5 药剂必须保证其来源正宗,很多单位使用的药剂来源不明,药剂成分不合理,不科学。最严重的有的锅炉竟然使用酸性药剂,表面上看防止了水垢的形成,实际是非常危险的,应该立即停止。

总之,锅内加药处理应该结合各厂家和锅炉的自身特点,做到心中有数,科学合理,保证锅炉安全高效运行,大力支持节能减排工作的顺利开展。

参考文献

[1]张进.低压锅炉水垢的防治[J].节能,2007,(7).

[2]李君喜.工业锅炉水垢的危害、防范措施及清除方法[J]. 现代企业教育,2006,(15).

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