工业锅炉水处理应用技术

工业锅炉基本上都是以水为介质进行热量的传输与动力的提供。水对锅炉的重要性，如同人体与血液的关系，因而水被誉为锅炉的血液。锅炉安装使用地点不同，所用的水源也不一样，但不外乎是地下水、地表水或经过自来水厂加工的水，可统称为天然水。由于水存在于自然环境中，不可避免地溶解有各种杂质。这些杂质如不经处理直接进入锅炉，将会带来严重后果。如结垢、腐蚀、钢管渗漏、鼓包，甚至爆炸，造成设备损坏，人员伤亡事故。当含有钙、镁等离子的水进入锅炉后，经过锅水不断蒸发、浓缩，形成水垢，附着于钢管表面，降低传热效率，必然增大锅炉的燃料消耗。因而水质的好坏，不仅涉及锅炉的安全问题，还关系到节能减排与经济运行。

天然水中的杂质及对锅炉的危害：

天然水中溶有的离子常见的有Na2+、Ca2+、Mg2+等阳离子，Cl-、等阴离子。这些离子主要是由于水经地层时溶解了矿物质而带入的。天然水中溶有的主要离子如表所示。

一、水垢的形成：

①水中溶解状杂质钙（Ca）、镁（Mg）离子是由于地层中石灰石、白云石的溶解而来的。当其进入锅水后，经加热，产生了一系列物理与化学变化，生成难溶的沉淀物。

②当水温升高后，负溶解度的盐，如CaSO4、CaSiO3等溶解度下降，达到过饱和状态后，从水中沉淀析出。

③锅水不断蒸发、浓缩，盐浓度随之增大，当达到过饱和浓度时也将沉淀析出。主要有两种形式：一是牢固地黏附在锅炉受热面的管壁上，形成坚固的水垢，二是悬浮在水中呈松散状的泥渣（水渣）。

水垢的化学成分非常复杂，一般工业锅炉多为钙、镁水垢，它又可按其主要化合物的形态分成碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢和混合型水垢。

二、水垢的危害：

（1）水垢的导热性能很差　

从对各种水垢的导热性能试验得知，硅酸钙（CaSiO3）水垢的热导率只有0.1kJ/（m·h·℃），仅为钢材热导率的1/40，其他详见下表。

（2）水垢导致燃料消耗升高　

由于水垢的热导率是钢材的几十到几百分之一，锅炉带垢运行必然降低传热效果，消耗更多的燃料，才能达到锅炉正常出力。根据实验结果，不同厚度的水垢所增加的燃料耗量见下表：

（3）水垢危及锅炉安全运行　

锅炉结垢后使受热面金属壁温升高。水垢形成后，受热面钢材的传热量降低，只有提高火侧温度才能保证正常传热。当锅炉受热面超过一定温度时，管材则发生蠕动变形，严重时可造成爆管等事故发生。详见下图。

（4）水垢加快金属腐蚀

　锅炉受热金属表面附有水垢，特别是含有铁成分的水垢，会引起沉淀物下的金属腐蚀（垢下腐蚀），加速受热面的损坏。

（5）水垢缩短锅炉寿命　

水垢附在锅炉水冷壁管内侧时，很难清除，不管采用何种方式清除（目前有三种：人工、机械、化学），都将对锅炉造成损伤，缩短使用寿命。

三、悬浮状杂质的危害：

工业锅炉所用水的来源不同，水中悬浮状杂质含量也不尽相同。取用自来水或深井水时，悬浮状杂质较少，但取用其他水源时就不能保证水的清洁度。悬浮状杂质进入锅炉后会产生以下危害：

①悬浮状杂质不能用化学方法除掉，但会影响其他杂质的化学处理效果。

②悬浮状杂质进入锅内后，如果堆积在受热面处，会增加阻力，破坏锅炉正常水循环，严重时会造成受热面金属过热，引发锅炉爆管事故。

③悬浮状杂质随着锅水不断蒸发、浓缩，在其表面会形成小气泡。这些气泡极不容易破裂，难以合并变大，集聚在锅水表面上形成泡沫层，使锅水发泡、起沫，引发汽水共腾，污染蒸汽品质。

四、胶体状杂质的危害：

胶体状杂质主要是由铁、铅和硅的氧化物形成的矿物质胶体。其次是水生动植物胶体，是水变色、变味的主要因素。如锅水带入胶体状杂质会引发起沫，造成汽水共腾，污染蒸汽品质。

五、不良气体的危害：

锅水中的溶解氧会造成给水管道和锅炉本体严重腐蚀。天然水中的二氧化碳与水生成碳酸，含有二氧化碳较多的水具有一定的酸性，不但对金属造成腐蚀，而且还加剧溶解氧对金属的腐蚀。