论文部分内容阅读
[摘 要]主要阐述了如何进行化学水处理，以及机械过滤器的原理、阴阳离子交换器除盐原理、操作工序等问题，并探讨了其经济效益。
[关键词]锅炉用水 水质处理 方法 运行
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0382-01
1.概述
在设备安装的过程中，经常接触电站工程安装项目，在安装前对锅炉用水的化学水处理系统流程进行审图，关键在于工艺流程是否合理，是否能达到锅炉和汽轮机组的使用标准和条件。所以，对于我们工程技术人员来讲，更要熟练地掌握化学水处理方面的知识，以保证锅炉和汽轮组的正常运行。
2.如何进行化学水处理
我们承担某矸石化工厂自备电站UG-75/39-M型链条锅炉及3000KW汽轮发电机组工程的安装，本锅炉生产的蒸汽用来工业发电和生产、生活用气，其锅炉用水是经二级离子除盐后的软化水。
2.1 化学水处理的目的。在天然水中含有大量的悬浮及各种杂质，如不进行化学水处理或在水处理时采取的措施和方法不得当，其危害性之大后果不堪设想。特别是电站的发电锅炉所采用的水质，被加热蒸气，经汽轮组的作工后，成为冷凝水后返回锅炉，这时的水如不合格进入锅炉之中，会给设备整体的热力系统带来举足轻重的恶果。在锅炉内及汽轮机叶片上、附属设备、热力系统管道中，都会产生盐腐蚀（即结垢）。直接影响锅炉及汽轮组的安全运行，同时降低锅炉及附属设备的使用寿命，即浪费资源，达不到节能的作用。
2.2 化学水处理的工艺流程
厂内深水泵——生水加热器——单流机械过滤器——前置氢离子交换器——阳离子交换器——除盐水箱——除盐水泵——（加氮）主厂房出盐水管道——除氧器—锅炉
3.机械过滤器的原理
水的过滤是使生水经过水泵打入单流式机械过滤器中，自上而下通过机械过滤器的滤砂层表面及缝隙中，并采用反洗、正洗两个阶段，使水中的悬浮物和杂质被滤料所吸附和机械的阻留，从而达到水质过滤的标准，出水为无色透明。
4.阴阳离子交换器除盐原理
除盐原理：离子交换除盐是利用离子交换树脂的重要性质——离子交换。将水中的阴阳离子分别用H+和OH-来置换，生成H2O，使水得到了纯化。如果原水中的重碳酸根（HCO-）含量高于50毫米/升时，必须在阴阳离子交换器中间设置除碳器，使水通过它并能消除阴阳离子交换器出水的CO2，同时又减轻阴离子交换器的负担，降低碱量的消耗，并有利于硅酸根的去除。在该化学水处理系统中与其它水处理系统不同的是，在阳离子交换器前侧设有一台前置氢离子交换器，它的作用同阳离子交换器。
4.1阳离子交换器的作用：使水通过内部装有氢型阳树脂树脂的阳离子交换器的结果，就可看出是树脂在逐层地转为金属型，而交换出的H+与水中原有的阳离子HC3、ce-、SO42-等形成了及稀的酸溶液，（这就是阳离子交换器的出水）。从阳离子交换器出来的酸性水，其碱度可用甲基橙作指示剂来测定，出水含的钠量为<100微克/升，并且用试紙测定酸度、而钙和镁离子的含量一般为零，阳离子交换器出水后流往室外的除碳器中，以驱除CO2气体。
4.2除碳器的作用：阳床（阳离子交换器）出水中的H+与水中的HCO3-结合成很低的碳酸H2CO3，当PH值低于4时，碳酸的大部分显示成CO2，留在除碳器中，这时的阳床出水与风机鼓入的空气相遇时，使CO2的气体从水中逸出，被空气带走，其反应式为；H2CO3=H2O+CO2阳床出水经过除碳器，其中溶解的CO2一般低于10毫克/升，将已蓄入除碳器底部水箱的水供阴（阴离子交换器）床来使用，这样水中的主要阳离子成为H+和微量的Na+。而阴离子则主要是Ce-，SO42-等强酸性阴离子和SiO3-等弱酸阴离子以及残余的CO2。这种水则成为中间水，从中间水箱出来后用中间水泵打入阴离子交换器，以去除阴离子。
4.3阴离子交换器作用：当中间水与阴离子交换器中的OH型阴树脂接融时发生反应，从阴树脂中交换出的水OH-随即与中间水中的H+发生了中和反应而被去除：OH-+H-=H20。
这样从阴离子交换器出来的水是呈碱性的水。过滤水经阴阳离子交换器，除二氧化碳器三个阶段的不同置换反应，经不断的水质化验，水中的阳阴离子已基本全部的去掉，也就是水中的可溶性盐被去除而得到的是纯净的除盐水。
5.阴阳离子交换器的操作工序
5.1正常运行；在阴阳离子交换器的水流速度可控制在设计流速为25米/时或以下的速度，此时应该定时间不断地化验阳离子交换器的出水酸度，当降到0.2毫升当量/升时即为失败。对阴离子交换器的出水PH值有明显下降或SiO3-含量超过0.1毫克/升时即为失败。
5.2逆流再生。（1）小反洗：小反洗的目的是为了消除再生液管涤纶网表面及压层树脂中的污物。反洗的流速为5～10米/时，反洗的时间为10～15分钟在反洗排水时要注意有无树脂矢出。（2）顶压：顶压的目的是保证在再生液时势树脂层不发生乱层，可采用气顶压和水顶压后两种方法。在双鸭山矸石厂水处理系统中逆流再生时所采用的是水顶压方法。水顶压可维持进水的加压力0.5㎏/㎝2，进水的流量与再生液流量相同，在水顶压时需上部排水。（3）逆向进再生液：强酸性阳离子交换树脂可用HCE再生，再生时的浓度为2%～3%，再生的流速为4～6米/时，NaOH的再生量为60克/克当量。逆向再生时是从交换器的底部进入再生液以4～6米/时的流速自下而上，流经树脂层。经过再生后的效果来看，逆流再比顺流再生的效果好，经济效益高。而出水的质量好，能增大还原效率，降低酸碱的耗量。（4）置换（逆向冲洗）：当阳阴离子交换器进完再生液后，应逆向冲洗，直到阳离子交换器排出液的酸度，<5毫克当量/升。阴离子交换排出液的碱度为>0.5毫克当量/升，导电度为<100微姆/厘米。（5）小正洗：小正洗压脂层，小正洗的流速为10米/时，小正洗的时间为10分钟。（6）正洗：正洗的流速这15米/时，再此时要进行不断的水质化验，直至离子交换器出水的质量达到合格为止。再生置换时，采用除盐水作为再生的冲洗水。
以上六个操作工序为一个小周期的运行，根据图纸及设计的要求和国家验收标准中的规定，水处理运行到10～20天后应进行一次彻底的大反洗，洗后再生液的用量为平时用量加倍，阳离子交换器树脂还原的用量为30%HCE，即370㎏/m3，还原的时间为0.5～1.0小时。阴离子交换树脂还原的用量为30%的NaOH，即240㎏/m3，还原的时间为1.0～1.5小时。
6.锅炉给水加氨
6.1加氨的目的：加氨主要是为了是水中所含的CO2转变为铵盐来提高给水的PH值，是给水量碱性，以防止CO2的侵蚀，并且起到除氧的作用。
6.2加氨的原理：氨溶液与水量呈碱性，其反应式NM3+H2O=NH3·H2O的氨与给水中的CO2反应后，生成重碳酸铵，其反应为NH4OH+CO2=NH4HCO3。
由于氨水能中和CO2或其它酸性物质，并能提高给水的PH值，PH值调至为8.5～9.2的范围中，同时可消除游离子CO2。
6.3加氮的方法：在除盐的水中加入50毫克/升的氨溶液由加氨泵将氨溶液打入主厂房的除氧器之中，进行除氧后打入锅炉。
7.经济效益
综上所述，我们采用的是二级离子化学水处理，从而保证电站锅炉及附属设备供水的水质标准。使电站锅炉等热力系统不受腐蚀、不结垢，延长使用寿命。同时为生产增加了一定的效益。当前，随着科学技术的进步，大容量的高参机组在不断的发展，对给水的水质要求更加严格。所以最重要的一点，锅炉的供水必须是经过化学水处理后的合格水。
[关键词]锅炉用水 水质处理 方法 运行
中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0382-01
1.概述
在设备安装的过程中，经常接触电站工程安装项目，在安装前对锅炉用水的化学水处理系统流程进行审图，关键在于工艺流程是否合理，是否能达到锅炉和汽轮机组的使用标准和条件。所以，对于我们工程技术人员来讲，更要熟练地掌握化学水处理方面的知识，以保证锅炉和汽轮组的正常运行。
2.如何进行化学水处理
我们承担某矸石化工厂自备电站UG-75/39-M型链条锅炉及3000KW汽轮发电机组工程的安装，本锅炉生产的蒸汽用来工业发电和生产、生活用气，其锅炉用水是经二级离子除盐后的软化水。
2.1 化学水处理的目的。在天然水中含有大量的悬浮及各种杂质，如不进行化学水处理或在水处理时采取的措施和方法不得当，其危害性之大后果不堪设想。特别是电站的发电锅炉所采用的水质，被加热蒸气，经汽轮组的作工后，成为冷凝水后返回锅炉，这时的水如不合格进入锅炉之中，会给设备整体的热力系统带来举足轻重的恶果。在锅炉内及汽轮机叶片上、附属设备、热力系统管道中，都会产生盐腐蚀（即结垢）。直接影响锅炉及汽轮组的安全运行，同时降低锅炉及附属设备的使用寿命，即浪费资源，达不到节能的作用。
2.2 化学水处理的工艺流程
厂内深水泵——生水加热器——单流机械过滤器——前置氢离子交换器——阳离子交换器——除盐水箱——除盐水泵——（加氮）主厂房出盐水管道——除氧器—锅炉
3.机械过滤器的原理
水的过滤是使生水经过水泵打入单流式机械过滤器中，自上而下通过机械过滤器的滤砂层表面及缝隙中，并采用反洗、正洗两个阶段，使水中的悬浮物和杂质被滤料所吸附和机械的阻留，从而达到水质过滤的标准，出水为无色透明。
4.阴阳离子交换器除盐原理
除盐原理：离子交换除盐是利用离子交换树脂的重要性质——离子交换。将水中的阴阳离子分别用H+和OH-来置换，生成H2O，使水得到了纯化。如果原水中的重碳酸根（HCO-）含量高于50毫米/升时，必须在阴阳离子交换器中间设置除碳器，使水通过它并能消除阴阳离子交换器出水的CO2，同时又减轻阴离子交换器的负担，降低碱量的消耗，并有利于硅酸根的去除。在该化学水处理系统中与其它水处理系统不同的是，在阳离子交换器前侧设有一台前置氢离子交换器，它的作用同阳离子交换器。
4.1阳离子交换器的作用：使水通过内部装有氢型阳树脂树脂的阳离子交换器的结果，就可看出是树脂在逐层地转为金属型，而交换出的H+与水中原有的阳离子HC3、ce-、SO42-等形成了及稀的酸溶液，（这就是阳离子交换器的出水）。从阳离子交换器出来的酸性水，其碱度可用甲基橙作指示剂来测定，出水含的钠量为<100微克/升，并且用试紙测定酸度、而钙和镁离子的含量一般为零，阳离子交换器出水后流往室外的除碳器中，以驱除CO2气体。
4.2除碳器的作用：阳床（阳离子交换器）出水中的H+与水中的HCO3-结合成很低的碳酸H2CO3，当PH值低于4时，碳酸的大部分显示成CO2，留在除碳器中，这时的阳床出水与风机鼓入的空气相遇时，使CO2的气体从水中逸出，被空气带走，其反应式为；H2CO3=H2O+CO2阳床出水经过除碳器，其中溶解的CO2一般低于10毫克/升，将已蓄入除碳器底部水箱的水供阴（阴离子交换器）床来使用，这样水中的主要阳离子成为H+和微量的Na+。而阴离子则主要是Ce-，SO42-等强酸性阴离子和SiO3-等弱酸阴离子以及残余的CO2。这种水则成为中间水，从中间水箱出来后用中间水泵打入阴离子交换器，以去除阴离子。
4.3阴离子交换器作用：当中间水与阴离子交换器中的OH型阴树脂接融时发生反应，从阴树脂中交换出的水OH-随即与中间水中的H+发生了中和反应而被去除：OH-+H-=H20。
这样从阴离子交换器出来的水是呈碱性的水。过滤水经阴阳离子交换器，除二氧化碳器三个阶段的不同置换反应，经不断的水质化验，水中的阳阴离子已基本全部的去掉，也就是水中的可溶性盐被去除而得到的是纯净的除盐水。
5.阴阳离子交换器的操作工序
5.1正常运行；在阴阳离子交换器的水流速度可控制在设计流速为25米/时或以下的速度，此时应该定时间不断地化验阳离子交换器的出水酸度，当降到0.2毫升当量/升时即为失败。对阴离子交换器的出水PH值有明显下降或SiO3-含量超过0.1毫克/升时即为失败。
5.2逆流再生。（1）小反洗：小反洗的目的是为了消除再生液管涤纶网表面及压层树脂中的污物。反洗的流速为5～10米/时，反洗的时间为10～15分钟在反洗排水时要注意有无树脂矢出。（2）顶压：顶压的目的是保证在再生液时势树脂层不发生乱层，可采用气顶压和水顶压后两种方法。在双鸭山矸石厂水处理系统中逆流再生时所采用的是水顶压方法。水顶压可维持进水的加压力0.5㎏/㎝2，进水的流量与再生液流量相同，在水顶压时需上部排水。（3）逆向进再生液：强酸性阳离子交换树脂可用HCE再生，再生时的浓度为2%～3%，再生的流速为4～6米/时，NaOH的再生量为60克/克当量。逆向再生时是从交换器的底部进入再生液以4～6米/时的流速自下而上，流经树脂层。经过再生后的效果来看，逆流再比顺流再生的效果好，经济效益高。而出水的质量好，能增大还原效率，降低酸碱的耗量。（4）置换（逆向冲洗）：当阳阴离子交换器进完再生液后，应逆向冲洗，直到阳离子交换器排出液的酸度，<5毫克当量/升。阴离子交换排出液的碱度为>0.5毫克当量/升，导电度为<100微姆/厘米。（5）小正洗：小正洗压脂层，小正洗的流速为10米/时，小正洗的时间为10分钟。（6）正洗：正洗的流速这15米/时，再此时要进行不断的水质化验，直至离子交换器出水的质量达到合格为止。再生置换时，采用除盐水作为再生的冲洗水。
以上六个操作工序为一个小周期的运行，根据图纸及设计的要求和国家验收标准中的规定，水处理运行到10～20天后应进行一次彻底的大反洗，洗后再生液的用量为平时用量加倍，阳离子交换器树脂还原的用量为30%HCE，即370㎏/m3，还原的时间为0.5～1.0小时。阴离子交换树脂还原的用量为30%的NaOH，即240㎏/m3，还原的时间为1.0～1.5小时。
6.锅炉给水加氨
6.1加氨的目的：加氨主要是为了是水中所含的CO2转变为铵盐来提高给水的PH值，是给水量碱性，以防止CO2的侵蚀，并且起到除氧的作用。
6.2加氨的原理：氨溶液与水量呈碱性，其反应式NM3+H2O=NH3·H2O的氨与给水中的CO2反应后，生成重碳酸铵，其反应为NH4OH+CO2=NH4HCO3。
由于氨水能中和CO2或其它酸性物质，并能提高给水的PH值，PH值调至为8.5～9.2的范围中，同时可消除游离子CO2。
6.3加氮的方法：在除盐的水中加入50毫克/升的氨溶液由加氨泵将氨溶液打入主厂房的除氧器之中，进行除氧后打入锅炉。
7.经济效益
综上所述，我们采用的是二级离子化学水处理，从而保证电站锅炉及附属设备供水的水质标准。使电站锅炉等热力系统不受腐蚀、不结垢，延长使用寿命。同时为生产增加了一定的效益。当前，随着科学技术的进步，大容量的高参机组在不断的发展，对给水的水质要求更加严格。所以最重要的一点，锅炉的供水必须是经过化学水处理后的合格水。