鍋爐的水質管理技術隨著鍋爐技術的進步而得到發展。19世紀末的鍋爐開發初期到20世紀的前期,隨著鍋爐壓力升高和結構複雜化,開始出現因水而引起的故障和事故,同時開始了水處理研究。以後,隨著鍋爐的髙壓化、高性能化和大型化,發生了各種因水而引起的複雜的故障和事故,為了解決這一問題,水處理技術更加得到高度發展.以致出現今天這種繁榮的局麵。

起因於水的最初的故障是沉積水垢和鍋泥,然後發生腐蝕、蒸汽帶水、生性脆化等。近年來,在高溫、高壓、大容量的高性能鍋爐發展的同時,也出現過堿腐蝕、氫脆、隱蔽等各種複雜的故障和事故。但是,隨著水處理技術的進步,上述危害的防止措施都已經解決。

本書介紹了最近的工業鍋爐所出現的各種故障和事故案例,由此可以看出,結垢、腐蝕和蒸汽帶水等依然沒有絕跡。隨著近幾年鍋爐的高性能化和結構的複雜化,這些事故的形態也變得極其複雜,其防止對策也不是那麼簡單。但是,將各種水質故障和事故加以歸納,可以歸納為上述三種,代表這三種故障和事故的對策,是防止鍋爐發生與水質管理有關的故障和事故的基本對策。

另外,作為附屬裝置本書還言及了鍋爐水處理設備、藥液注入裝置的管理不良以及回水配管係統的故障和事故案例。

在高度發展的水質管理技術的今天,對於各種複雜故障和事故的產生機理已經研究清楚其防止措施也已經明確,所以,鍋爐操作人員必須熟練掌握這些技術,對應不同的設備選擇最適宜的水質管理方法,並認真地進行操作,努力防止因水質管理不當造成的故障和事故。

1.鑄鐵鍋爐的一般操作

鑄鐵鍋爐原則上是爐水循環使用,因此不需要特別進行水質管理。但是,使用鑄鐵鍋爐時,對於其設備和操作充分注意下述問題是很重要的,

1.1設備上的注意事項

①熱水鍋爐應避免直接向外供熱水,而應采用換熱器間接加熱後再向外供熱水。

②為提高熱效率,應使鍋爐出口水溫在80-85攝氏度下運行。

另外,對於不需要高熱水溫度的設備,可以采用三通閥、四通閥以提高回水溫度。

③選定熱水循環泵的容量時,以鍋爐出入口溫度差10攝氏度為宜。

2.電化學防腐蝕方法

金屬的腐蝕是金屬受到化學的或電化學侵蝕的一種現象,腐蝕形態與環境不同而各種各樣。此時,因電解質側的溶解氧濃度、溫度、電導率、流速、金屬側的組織不勻、殘餘應力以及表麵生成物等因素形成腐蝕電流,成為陽極的金厲則溶出離子。

電化學防腐蝕法,是人為地加入防腐蝕電流,僅抵消從金屬表麵流出的腐蝕電流,以達到防腐蝕目的的一種方法。

作為提供這種防腐蝕電流的方法,有溶解陽極方式和外部電源方式。

2.1溶解陽極方式

溶解陽極方式是在爾保護的金屬上用導線連接上比其電極電位低的金屬,例如對於鐵或不鏽鋼,使用鎂或鋁等作為陽極,利用兩金屬間電池作用而產生的電流作為防腐蝕電流,以達到防腐蝕的目的。此時,伴隨著電流從電極電位低的金屬中溶出金屬離子,隨著時間消耗下去。也就是說,電極電位低的金屬成為陽極金屬的替身而被腐蝕,從而防止了熱水貯罐等設備的腐蝕。

外部電源方式是在電解質中設置電極,將此電極與外部直流電源的正極相連,將被防腐蝕體與直流電源的負極相連,此時從電極向被防腐蝕金屬麵流入防腐蝕電流,從而達到防腐蝕的目的。所使用的電極通常是不溶性金屬,在熱水貯罐中主要使用白金塗膜鈦電極。另外,應根據設備的狀況-來選用適巧的電極。

3.使用離子交換樹脂的鍋爐水處理裝置的維護管理

3.1使用離子交換樹脂水處理裝置時的注意事項

必須根據原水的水質來選擇處理裝置以及離子交換水處理裝置中免填的離子交換樹脂。

離子交換樹脂受到原水中汙濁成分(懸濁物質、腐蝕產物)、腐質等汙染後,離子交換反應速度會降低,使水處理裝置的性能受到影響。

(1)一般預處理

原水是自來水時,應設置急速過濾或精密過濾等的預處理裝置。原水是河流的表層水或深層水以及湖泊水時,因這種原水中含有懸濁物、腐質等有機物,則有必要設置沉澱、過濾、吸附處理和膜處理等的預處理裝置。

另外,原水中的有機物含量較低時,可以吸附處理(活性炭處理)。

(2)原水中含有有機物時的預處理原水中含有有機物時,雖然有必要進行上述的預處理,但既使進行了凝結沉澱過濾或吸附處理,也不能完全除淨有機物質,仍會汙染陰離子交換樹脂。在這種情況下,選擇耐有機物汙染性能的陰離子交換樹脂是非常重要的,對有機物汙染具有耐久性的強堿性陰離子交換樹脂有凝膠型和大孔型樹脂。

對有機物汙染耐久性較差。但是,在前處理中將沉澱過濾與逆浸透壓法組合在一起時,可以使用普通的強堿性離子交換樹脂。

(3)強堿性陰離子交換樹脂的選擇生產全離子交換水時,要求處理水中殘存矽濃度在0.3mg左右時,可以使用強堿性陰離子交換樹脂。要求處理水中殘存矽濃度在0.1mg以下的純化器,可以使用強堿性陰離子交換樹脂。

(4)強酸性陽離子交換樹脂(含氧化性物質的情況)的選擇

原水中含有氧化性物質(殘存氯等)會氧化分解強氧性陽離子交換樹脂,使低分子量的有機物溶出,汙染陰離子交換樹脂(不可逆膨脹。氫離子型時特別顯著。若含有極微量的鐵,銅等重金屬元素時,氧化分解更快。

在這種場合,進行氧化物質還原除掉的預處理同時,有必要使用交聯度高的凝膠型強酸性陽離子交換樹脂、大孔型樹脂。

(5)移送離子交換樹脂時的選擇回水脫鹽裝置中一般具有交換塔、再生塔和清洗塔,交換塔的離子交換能力降低時(將離子交換樹脂移送到再生塔再生。再生後到清洗塔清洗,然後再移送到交換塔中。

在這種伴有移送的情況下,應選擇物理強度高的離子交換樹脂。物理強度高的離子交換樹脂有大孔型等。“外,使用凝膠型的離子交換樹脂時,應選用交聯度高的陽離子交換樹脂,或物理強度高的陰離子交換樹脂。

3.2離子交換水處理裝置的事故防止對策

離子交換水處理裝置的一般性事故為處理水量降低,全離子交換器的事故通常為出水電導率不良(電導率上升,純度下降)以及出水中殘存矽量增加。

3.2.1軟化裝置

軟化裝置通常的事故為處理水量降低。

(1)出水量降低的原因

處理水量降低的原因有以下幾點:

①原水中鈣鎂離子濃度變動;

②再生劑的使用量有變動;

下麵,對這些原因加以解說。

①原水中鈣鎂離子濃度變動在設置軟化裝置的場合下,測定原水中鈣鎂離子的濃度然後根據鈣鎂離子的濃度使用一定量的強酸性陽離子交換樹脂和再生劑(氧化鈉),以製得所定量的軟化水。

從而,對於設計時確定的原水(設計時的基準原水)中的鈣鎂離子濃度,如果實際的原水中鈣鎂離子濃度增高的話,出水量就會降低。反之,鈣鎂離子濃度如果減少的話,出水量就會增加。

②再生劑使用量的變動用於再生劑的氯化鈉使用量如果比所定量減少時,既使原水中鈣鎂離子的濃度與設計時的基準原水中鈣鎂離子濃度相同,出水量也會降低。反之,增加氯化鈉的使用量,出水量就會增加。

再生劑的使用量與強酸性陽離子交換樹脂(標準交聯度,二乙烯苯含量約8%)的流動交換容量之間的關係。

③強酸性陽離子交換樹脂充填量減少再生時應使軟化裝置中的水向上流,反洗陽離子交換樹脂層,以除去陽離子交換塔上部沉積的濁度成分。此時,如果流速過大,會流失一部分陽離子交換樹脂。

陽離子交換樹脂充填量減少,出水量就會降低。

④再生時的再生劑濃度變動既使使用所定量的再4劑,再生時與強酸性陽離子交換樹脂接觸的氯化鈉溶液的汝度如果低於或高於設計時的濃度,出水量就會降低。