论工业锅炉水处理的重要性

王秀芳

摘 要：工业锅炉是一种重要的热交换设备，广泛的应用于机械、化工以及电力的工业部门，被喻为企业的“心脏”，是生产的动力源泉，水质作为工业锅炉的“血液”，在锅炉的安全经济运行中占有非常重要的地位。随着国民经济的快速发展，水资源短缺和水质污染的问题日益突出，因此锅炉水处理工作具有重要的意义，本文分析了工业锅炉水处理对于锅炉安全运行的重要性。详细介绍了几种工业锅炉水处理方法。

关键词：锅炉;处理;水质

1 处理工业锅炉水的重要性

工业锅炉用水的水源一般为自来水和地下水，这些看上去清澈透明的水中却存在着许多杂志物质，水在锅炉内发生化学反应产生的化学物质在高温高压条件下会发生结晶现象，当杂质达到一定数量时便会析出沉淀物，沉淀物在受热面上便形成了水垢;水垢的存在极大的影响了锅炉的導热效率，增加了燃料的消耗，影响锅炉的水循环，并且腐蚀金属，严重危害锅炉的安全稳定运行，因此锅炉水处理就是利用水处理技术把水中危害锅炉安全运行的杂质和离子除去，保证锅炉的安全、经济运行，因此，工业锅炉的水处理对于锅炉具有更重要的意义。

2 天然水的化学特征

2.1 天然水中碳酸化合物

天然水中普遍存在着各种形态的碳酸化合物，它们是决定水质pH值的重要因素，并且对外加酸、加碱有一定的缓冲能力，同时对水质和水处理有重要的影响。

2.2 天然水的酸度

水的酸度是指水中能与强碱发生和作用的物质的量，水中的酸质通常有三类物质的组成：一是强酸，如：HCl、HNO3、H2SO4。二是弱酸，如：H2CO3、H2S、H2SiO4的及各种有机酸。三是强酸弱碱盐如：FeCl3、Al2（SO4）3等。这些物质在水中会电离产生H+或经过水解产生H+，而这些H+均能与OH发生中和反应。

2.3 天然水的碱度

水的碱度与酸度相反，是指水中能与强酸即H+发生中和作用的物质的量，其组成通常也是三类物质。一是强碱，如NaOH、Ca（OH）2。二是弱碱，如：NH3有机胺类。三是强碱弱酸盐，如：各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、硫化物。这些物质在水中会全部或部分电离生成OH-或经过水解生成OH-，这些OH-与强酸进行中和反应。此外有些碱性物质也可以直接与H+起中和反应，如：CO32-+H+=HCO3-，HC03-+H+→H2CO3大多数天然水中碱度有氢氧化物，碳酸盐和重碳酸盐组成，通常称之为总酸度。

2.4 天然水的硬度

通常以Ca2+和Mg2+的含量来计算水的硬度，并作为水质的一个指标，一般将水中所含钙镁离子的总量称为水的总硬度，按照离子组成，水的硬度可进一步区分为钙硬度和镁硬度。按照水中阴离子组成，又可把硬度区分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。碳酸盐硬度就是钙和镁的重碳酸盐和碳酸盐，这种水煮沸后很容易生成碳酸盐沉淀析出，所以又称这种硬度为暂时硬度。而非碳酸盐硬度是钙和镁的硫酸盐以及氧化物，用煮沸方法不能从水中析出沉淀，所以这种硬度又称为永久硬度。

3 工业锅用水的水质要求

锅炉是将水在一定的温度和压力下加热产生蒸汽，用蒸汽作为传热和动力的介质，一般工矿企业采用低压或中压锅炉，产生蒸汽传热源或动力用，这种锅炉对水质要求稍低，而发电厂或热电站通常采用高压锅炉产生的蒸汽推动汽轮机来发电，为保证蒸汽对汽轮机无腐蚀和结垢沉积，这种锅炉对水质的要求非常高，因此，锅炉用水的水质要求根据锅炉的工作压力和温度的不同而不同，不论何种锅炉用水，它对水的硬度都有较严格的要求和限制，其他凡能导致锅炉给水系统及其他热力设备腐蚀、结垢以及引起汽水共腾现象，使离子交换树脂中毒的杂质如：溶解氧、可溶性二氧化硅、铁、余氯等都应大部或全除去。

4 锅炉用水水质不良对锅炉的危害

水质不良，会对锅炉受热面金属上形成水垢，使锅炉金属发生腐蚀和恶化蒸汽品质，必然会涉及锅炉安全经济定的运行。

4.1 形成水垢

在锅护金属受热面上一旦形成水垢时，对锅炉的危害有以下四个方面：

①导致炉受热面金属的损坏，降低锅炉使用寿命;②降低热效率，增加燃料消耗量，降低锅炉出力;③增加锅炉的化学清洗次数;④导致金属腐蚀。

4.2 导致锅炉金属腐蚀

锅水中游离NaOH，过高或水pH值过低，又合有较多中性盐等情况下，会导致锅炉金属腐蚀，水中合有较多腐蚀产物，又会导致水冷壁管沉积物下的腐蚀。

4.3 导致蒸汽品质化

由于锅水中存在有害杂质，当锅炉不断的蒸发浓缩时，锅炉水含盐量浓度逐步增加，锅水的表面力亦随之增大，在锅水沸腾表面产生大量泡沫层，跑泡沫簿层破裂后分离出很多的水滴，这些含盐量量很高的水滴不断被蒸汽带出，从而发生汽水共腾现象，结果污染蒸汽使蒸汽品质恶化。

5 水处理的方法

5.1 炉外水处理方法

5.1.1 离子交换法

离子交换树脂的组成：①单体，一种能聚合成高分子化合物的低分子有机物;②交联剂一起桥架作用;③架环基团一可交换离子的基团。

离子交换树脂的结构：①高分子骨架;②离子交换基团;③孔。

离子交换树脂的分类：①按交换基因的性质分类：a.阴离子交换树脂;b.阳离子交换树脂;②按交换树脂的孔型分类：a.凝胶型树脂;b.大孔型树脂。

离子交换树脂的工作原理：离子交换树脂的工作原理是一种离子交换反应，并且此反应是具有可逆性的，我们把逆向反应叫作离子交换树脂的再生。

离子交换树脂的工作过程：①交换带的形成阶段：溶液一接触树脂就开始发生离子交换反应;②交换带的移动阶段：随着离子交换的进行，离子交换带逐浙向下部树脂层移动，这样在树脂层中形成了三个区域：a.失效层;b.工作层;c.保护层;③交换带的消失阶段，当交换带的下端达到树脂层底部时，Na+开始泄露，不能满足出水指标要求，视为离子交换树脂已失效。

5.1.2 膜法除盐水处理

膜分离法是利用选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力（如：压力差、浓度差、电位差）时，使溶剂与溶质或微粒分离的方法，它包括电渗析，反渗透（RO）EDI，超滤，扩散渗析等。其中的反渗透、超滤，相当于过滤技术，用选择性透式膜进行分离时，使溶质通过膜的方法称为渗析，而使溶劑通过膜的方法则称为渗透。

5.2 锅内加药处理方法

锅内加药处理是作为锅炉补给水、凝结水生成返回水处理的补充处理，主要有以下几种方法。

5.2.1 纯碱盐处理法

锅水中各种离子存在下列平衡关系：Ca2++C032-↓=

CaCO3↓，Ca2++SO42-=CaS04↓，Ca2++Si032-=CaSi03。Mg2++

20H-=Mg（OH）2↓纯碱盐处理是人为增加CO32-浓度。在锅水维持一定碱度和pH值的条件下，生成无定型的水值。

5.2.2 磷酸盐处理法

在锅水呈碱性的条件下，加入磷酸盐溶液，使锅水磷酸性盐根维持在一定浓度范国内，水中的钙离子便与磷酸根反应生成碱或磷酸钙（也称水化磷灰石）少量镁离子则与锅中的硅酸根生成蛇纹石，其反应如下：

lOCa2++6PO43-+20H-→3Ca3（PO4）2Ca（OH）2↓

3Mg2++2SiO32-+H2O→3MgO2SiO22H2O↓

碱式磷酸钙和蛇纹石均属于难溶化合物，在锅水中成分散松软状水渣，易随锅炉排污排出锅炉，不会粘附在受热面形成次水垢。

6 总结

锅炉水的处理是具备必要性的，因为在我国化学工业的卓越发展中，为提升锅炉水的品质，各种方式被应用到水处理中。一定要对清污处理谨慎对待，由于结垢而导致的冷热温度不平均，会严重的危害到锅炉的寿命。因此，要大力发展各种高效率、大容量以及高流速的新型水处理设备，并且要采用高科技的化学除盐技术，这样的话，不仅可以提高锅炉水质，还能够使得锅炉的运行费用得到节省，并且锅炉会正常的循环运转。那么带给我们的将会是崭新的工业自动化锅炉运行。

参考文献：

[1]李静.浅析锅炉水处理的必要性[J].内蒙古环境科学，2008 （01）：26-27.

[2]崔守兰.水处理技术在污水处理中的意义及应用前景[J].环境与发展，2018，30（11）：54+56.

[3]余红英.工业锅炉水处理技术研究[J].化工管理，2019 （04）：58.