高压锅炉水处理技术问答研讨.doc

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1、 技 術 資 料 KK-BW-007高壓鍋爐水處理技術問答研討001 問： 什麼是汽包爐(Drum type boiler)、直流爐、超臨界爐和廢熱鍋爐 ? 答： 汽包鍋爐：鍋爐給水經省煤器提高水溫後進入汽包，然後由下降管經下 聯箱進入上升管(即水冷壁或爐管)，在上升管中，吸收爐膛 裡的熱量成為汽水混合物又回到汽包中，水汽混合物在汽包 中進行汽、水分離，分離出的飽和蒸汽進入過熱器內被加熱 為過熱蒸汽送往作功。這一類型爐稱汽包鍋爐。 直流鍋爐：是以管束的一端供水，並經長束管子內加熱、蒸發、過熱， 然後在管的另一端產生過熱蒸汽的鍋爐。 超臨界鍋爐：工作壓力超過22.45Mpa的鍋爐。在臨界壓力下汽

2、水的密度 差等於零。因此，無法像汽包鍋爐那樣利用汽水的密度差建 立壓頭，進行自然循環流動，只有用直流鍋爐型式，依靠外 部動力(如水泵)進行強制循環流動，所以超臨界鍋爐實際都 是直流鍋爐。 廢熱鍋爐：是利用各種工業過程所產生廢熱做為熱源來生產蒸汽或熱水 的鍋爐。台灣開廣股份有限公司 002 問： 什麼是低壓、中壓、高壓和超高壓鍋爐?對水質要求及控制方法 上有何區別 ? 答： 所謂低壓、中壓、高壓、超高壓鍋爐是由鍋爐產生蒸汽的壓力大小不同而劃分的。按照表壓力分等級如下： 低壓鍋爐： 2.45 Mpa ( 22.45 Mpa ( 229 kgf/cm2 )由於鍋爐的工作壓力不同，對於水質要求以及控制

3、方法上也有不同。工作壓力越高的鍋爐，對水質的要求也越高，控制也越嚴。水質控制的目的是防止鍋爐及其附屬水、汽系統中結垢和腐蝕，確保蒸汽質量，汽輪機的安全運行，並在保證上述條件下，減少鍋爐的排污損失，提高經濟效益。低壓鍋爐可以在爐內水處理，但目前一般是採用爐外處理的方式以軟化水作為補充水；中壓鍋爐及部分高壓鍋爐，通常採用脫鹼、除SiO2、脫鹽和鈉離子交換(中壓鍋爐)後的軟化水作為補充水。而在爐內主要採用磷酸鹽處理。對於高壓及亞臨界汽包鍋爐，現在一般都是用超純水補給，而在爐內採用磷酸鹽處理或是揮發性處理。對於直流鍋爐必須採用揮發性處理。此外，對給水處理中的溶解氧、爐水的含鹽量、SiO2和pH值的調節

4、等，也因鍋爐壓力的提高而要求更嚴。台灣開廣股份有限公司 003 問： 鍋爐水與爐水有哪些控制項目 ? 答： 鍋爐給水與爐水的控制項目是依據鍋爐工作壓力而定。 給水控制項目： 硬度、溶存氧、pH值、SiO2、Na+、鐵、銅、脫氧劑(如聯胺)、油脂等。 爐水控制項目： 總固形物或導電度、SiO2、pH值、CL、PO43。004 問： 為什麼要監督鍋爐給水的硬度 ? 答： 為了防止鍋爐系統和給水系統中生成鈣、鎂水垢，以及避免增加爐內磷 酸鹽處理的用藥量，不使鍋爐水中產生過多的水渣，為此，要監督鍋爐 給水的硬度，以便採取有效措施，控制硬度不得超過指標。005 問： 鍋爐給水中溶存氧有時為什麼會不合格

5、? 答： 給水中溶存氧不合格的主要原因是由於除氧器運行不正常；或者除氧器 裝置存在缺陷。因此，必須查清除氧器的運行工況，及時調節處理，排 除各部裝置的故障。如果除氧器按裝有再沸管，應將其投入運行。由於 給水中的溶存氧是造成鍋爐系統腐蝕的主要原因，因此有必要對給水中 的溶存氧進行嚴格的監督。台灣開廣股份有限公司 006 問： 為什麼除氧器內給水的含氧量有時會升高 ? 答： 除氧器內的給水含氧量升高的主要原因有： (1) 進水量過大，超過除氧器的處理能力。 (2) 進水的含氧量過大，且有漏空氣現象。 (3) 進水溫度過低，進水位置過低。 (4) 除氧器的壓力未及時調整。 (5) 排氣閥門開度過小

6、(6) 除氧器的噴水裝置損壞，淋水托盤傾斜、腐蝕或脫落，水流不能均 勻分配。 (7) 取樣系統洩漏空氣，使測定數據不準，含氧量高。007 問： 如何調節鍋爐給水中的pH值 ? 答： 為了防止給水對鍋爐系統金屬的氫去極化作用而引起的腐蝕，以及防止 金屬表面的保護膜遭到腐蝕破壞，通常是在給水中加氨(或中和胺)來調 節pH值，使得保持在8.5 - 9.2之間，氨溶於水呈鹼性的氨水(NH4OH) 與水中的碳酸起中和反應： NH4OHH2CO3 NH4HCO3 H2O NH4OHNH4HCO3 (NH4)2CO3 H2O 如加入的氨量將H2CO3中和至NH4HCO3時，pH值約為7.9；如果 中和至(N

7、H4)2CO3時，水中pH值約為9.2。由於給水pH調節值在 8.5 - 9.2，因此加氨量稍多於第一步反應而接近第二步反應。通常 將NH4OH配成0.5%濃度與N2H4一起加入除氧器的出口給水管中。 實際所需的加氨量，尚須通過運行過程的調試來決定。台灣開廣股份有限公司 008 問： 鍋爐給水和爐水的pH值應控制在什麼範圍最好 ? 答： 為了防止給水系統的腐蝕，給水的pH值應控制在8.5 - 9.2範圍內。 如果給水pH值超過9.2，雖對鋼材防止腐蝕有利，但是，因為給 水中pH的提高通常是採用加氨的方法，pH值高，就意味著水、汽 系統中氨的量較多。這樣，在氨聚集的地方，會引起銅的氨蝕。為 了避

8、免上述情況發生，所以給水中pH不可過高。通常給水中的氨量 控制在1 2 mg/L以下。爐水中的pH值控制應不低於9，這是因為： (1) pH值低時，水對鍋爐鋼材的腐蝕性增強。(2) 爐水中的磷酸根與鈣離子的反應，只有在pH值足夠高的條件下，才能生成容易排污的泥渣(Sludge)。(3) 為了抑制爐水中矽酸鹽的水解，減少矽酸在蒸汽中的溶解攜帶量，pH值應控制得高一些。但是爐水的pH值不能太高，否則，游離NaOH較多，容易引起鹼性脆蝕。009 問： 鍋爐給水中含有銅和鐵時有什麼危害 ? 答： 鍋爐給水中含有銅和鐵時，會在金屬受熱面上形成銅垢或鐵垢，由於 金屬表面與銅垢、鐵垢沉積物之間的電位差異，而

9、引起了金屬的局部 腐蝕，這種腐蝕一般是點蝕，容易造成金屬穿孔或爆裂，所以危害性 很大。因此，嚴格控制給水中銅和鐵的含量，是防止鍋爐腐蝕的必要 措施。給水中的銅與鐵，一般來源於凝結水、補給水以及生產回水系台灣開廣股份有限公司 統，因此必須防止上水系統的腐蝕。給水中銅和鐵的含量，也是作為 評價熱力系統金屬腐蝕程度的依據之一。010 問： 為什麼鍋爐給水中要加聯胺 ? 答： 為了防止鍋爐水系統及管路遭受氧腐蝕，確保完全消除熱力除氧之後 而殘留的溶存氧和由於泵及給水系統的不嚴密而漏入給水的氧，有必 要在給水中加入適當量的聯胺。 由於聯胺(N2H4)在鹼性的水溶液中是一種很強的還原劑，它與水中溶 存氧產

10、生如下反應： N2H4O2 N22H2O 因而加聯胺的作用是化學方法除溶存氧，反應的生成物N2和H2O， 對熱力系統沒有任何危害。此外，在大於200C高溫下，聯胺還可將Fe2O3還原成Fe3O4或Fe， 以防止爐內形成鐵垢，其反應如下： N2H46Fe2O3 4Fe3O4N22H2O N2H42Fe3O4 6FeON22H2O N2H42FeO 2FeN22H2O 聯胺還能將CuO還原成Cu2O或Cu，以防止爐內結銅垢。 實際生產中，通常使用40%濃度聯氨(N2H4H2O)，加在鍋爐給水泵 的吸入口，或是除氧器的出口管處。加量的控制通常是以省煤器入口 給水中含N2H4 50mg/L左右為準。N

11、2H4有毒、易燃、易揮發，使用 時應特別注意，目前許多設備均改用較低毒性之有機脫氧劑如DEHA 、H.Q、MEKO、Carbohydrazide等。台灣開廣股份有限公司 011 問： 鍋爐給水中含油脂有什麼危害性 ? 答： 由於給水含油脂，會給鍋爐系統產生嚴重的危害。例如： (1) 油質附著在爐管管壁上，受熱的時候就會分解生成熱導率很小的附著物，只有0.093 - 0.163W/(mK) 0.08 - 0.1kcal/(mhC) ，嚴重影響管壁的傳熱，造成管壁金屬的變形，危及爐管安全。(2) 給水中的油脂會使爐水形成泡沫及生成水中漂浮的水渣，促使蒸 汽品質的惡化。(3) 油沫水滴會被蒸汽帶到過

12、熱器中，受熱分解產生熱導率很小的附 著物，導致過熱管的過熱損壞。012 問： 為什麼要監督爐水中的含鹽量(總固形物)及SiO2 ? 答： 限制爐水中的含鹽量(總固形物)及SiO2，是為了保證飽和蒸氣的品質。 (鈉鹽5ppb以下，SiO2 20ppb以下)，爐水中含鹽量與SiO2量的允許值 與鍋爐壓力、汽包內部裝置結構以及運轉狀況有關。 013 問： 鍋爐給水和爐水含鈉量有時為什麼會不合格 ? 如何處理 ? 答： 鍋爐給水和爐水含鈉量不合格的原因，主要是：(1) 組成給水的凝結水、補給水或者生產返回的水受到污染，造成含 鈉量(或電導率)、鹼度過高。處理的方法是加強爐水水質和蒸汽 品質的監督，查明

13、不合格水的來源，採取措施使其合格。(2) 由於鍋爐連續排污水的擴容器所收集的蒸汽嚴重帶水，這股蒸汽 一般是返回除氧器的，如蒸汽夾帶了含鹽量較高的排污水，必然 台灣開廣股份有限公司 會造成給水的污染。處理的方法是及時調整鍋爐連續排污擴容器的運行方式，避免蒸汽帶水。此外，鍋爐排污的不正常，也會給鍋爐水質帶來影響，應及時消除排污裝置的缺陷，使爐水的含鈉量控制在規定的範圍內。014 問： 鍋爐水中的鹼度過高有什麼危害 ? 答： 鍋爐水中鹼度過高時，可能會引起水冷壁管的鹼性腐蝕和應力腐蝕破 裂；還可能使爐水產生泡沫而影響蒸汽品質。對於鉚接或脹接鍋爐，鹼度過高也會引起苛性脆化。因此，需要對鍋爐水進行鹼度監

14、督。015 問： 爐水中的有機物質有何危害 ? 答： 爐水中的有機物質是由於原水中的有機物(腐殖酸類物質)形成穩定的水溶性膠體，離子交換無法去除，因而由補給水系統進入鍋爐；有時也有樹脂類高分子有機化合物以粉未狀進入鍋爐，是爐水存在有機物質的主要來源。這些有機物在爐水蒸汽循環高溫和高壓作用下，大部分發生熱水解， 由於其離解作用而產生酸性物質，導致爐水pH值降低。有的工廠，長期爐水pH值難以控制，經多方檢測，方知是由有機酸引起的。樹脂粉末，特別是磺酸型陽離子樹脂經高溫、高壓作用下分解生成硫酸，使爐水pH值降低。由此，產生腐蝕的危害。有時，有的還會從爐水系統進入蒸汽中，引起蒸汽循環系統腐蝕，危害很大

15、。有機物質造成爐水的危害，除了控制爐內水處理，盡力確保水汽品質合格外，主要的解決方法是做好補給水處理以及水的預處理。台灣開廣股份有限公司 016 問： 為什麼要對蒸汽品質進行監督 ? 答： 從鍋爐汽包送出的飽和蒸汽所含有的鹽類物質，有的會沉積在過熱器內，有的則被過熱蒸汽帶出而沉積在汽輪機中。對於中、高壓鍋爐，一般來說，飽和蒸汽中的鈉鹽主要沉積在過熱器內；矽化合物主要沉積在汽輪機內，生成不溶於水的SiO2沉積物，因而會嚴重地影響汽輪機的運行。因此，為了防止蒸汽的流通部分，特別是在汽輪機內積鹽，所以要對蒸汽品質進行監督。一方面要檢查蒸汽品質的惡化原因，另一方面是判斷飽和蒸汽中鹽類在過熱器中的沉積量

16、。017 問： 為什麼要監督蒸汽中的含鈉量 ? 答： 由於蒸汽中的鹽類主要是鈉鹽，所以蒸汽中的含鈉量可以近似表示含鹽量的多少。含鈉量也作為蒸汽品質的主要指標之一。由過熱蒸汽帶入汽輪機的鈉化合物，一般為Na2SO4、Na2SiO3、NaCL和NaOH等，由於這類雜質在過熱蒸汽中的溶解度不大，而且隨著蒸汽壓力稍有降低時，溶解度也會很快下降。所以在汽輪機內，當汽壓力稍有降低時，它們在蒸汽中的含量就高於溶解度，因此，很容易從蒸汽中析出而沉積在汽輪機內，不僅影響汽輪機的功率，而且還危及安全運行。為了避免此類故障的發生，一定要監督蒸汽中的含鈉量，以便及時發現蒸汽品質的惡化狀況，迅速採取有效措施。台灣開廣股

17、份有限公司 018 問： SiO2有何危害? 答： SiO2在水中的溶解度很小，其中溶解性的SiO2稱為活性SiO2或可溶性SiO2，而其大部份都在水中進行聚合而成為雙分子或三分子聚合物，最後成為完全不溶解的多分子聚合物，即稱為膠體SiO2。它們在水中處於動平衡狀態，並隨pH而變化，當pH值高時，較多轉變為可溶性SiO2。SiO2存在於冷卻水和蒸氣中的危害很大，一旦進入鍋爐後，膠體SiO2隨著溫度、壓力及pH值升高而轉化為可溶性SiO2，從而使爐水中的SiO2含量不斷增加。同時SiO2在高溫的蒸氣中有較大的溶解度，並隨壓力、溫度的升高而溶解度不斷增大。因此進入鍋爐的SiO2在爐內的沉積雖然不多

18、，而蒸氣攜出的SiO2隨著蒸氣作功過程，溫度、壓力的降低，而SiO2溶解度降低，因此就沉積在汽輪機的葉片或噴嘴中形成硬質的SiO2垢。嚴重時可使汽輪機效率大幅下降，阻塞通道，限制出力，影響汽輪機的運轉安全，因此，必須控制爐水中的SiO2量在一定值內，使飽和蒸氣中SiO2小於20ppb以下，才不致造成上述問題。台灣開廣股份有限公司 019 問： 為什麼要行污水排污 ? 怎樣確定排污量 ? 答： 為了使鍋爐水的含鹽量、SiO2量控制在規定的範圍內，避免蒸汽品質的不良，或造成爐管阻塞，危及鍋爐的安全運行，需要定期按照運行工況，放掉一部分鍋爐水(即爐水排污)，並補充等量的除鹽水，這就需要定期定量進行爐

19、水排污。鍋爐的排污量是按照不同參數的鍋爐，由測得的含鹽量、含鈉量、含SiO2量以及氯離子等計算而定的，例如：高壓或超高壓鍋爐，其排污率可如下計算： SGESB P 100% SPSGE 式中P 鍋爐排污率，% SGE 鍋爐給水中的含鹽量，含鈉量或SiO2量，mg/L SB 蒸汽中的含鹽量，含鈉量或SiO2量，mg/L SP 排污水中的含鹽量，含鈉量或SiO2量，mg/L在實際操作控制排污量時，是選擇計算結果中最大的一組排污率來達到的。台灣開廣股份有限公司 020 問： 為什麼蒸汽中的含鈉量或含硅量有時會不合格 ? 如何處理 ? 答： 蒸汽中含鈉量或SiO2量不合格的主要原因及處理方法如下：主

20、要 原 因處 理 方 法(1) 由於鍋爐水中的含鈉量，含SiO2量 超過規定指標查明不合格水的來源，並予及時處理，或減少其使用量，以降低濃度(2) 由於鍋爐的負荷、水位、汽壓變化 過快嚴格控制鍋爐的運行方式(3) 由於設有蒸汽減溫器的降溫噴水水 質不良，或是表面式減溫器洩漏查漏和堵漏。噴淋水質的凝結水要合格方可使用(4) 由於鍋爐加藥濃度過大，或加藥速 度太快降低鍋爐加藥的濃度或速度(5) 由於汽水分離器效率低，或是各分 離元件接合處不嚴密及時消除汽水分離器的缺陷021 問： 冷凝水可能會受到那些污染 ? 答： 冷凝水和補給水組成鍋爐的給水，對水質要求是非常高的。凝結水是由蒸汽作功之後冷凝而成

21、的，水質應該是非常純的，但實際上往往受到污染，這是因為：(1) 蒸汽系統冷凝器滲漏：通常在冷凝器的管子與管板結合的地方，出現了不嚴密處，使得冷卻水滲漏到凝結水中；或是由於系統的腐蝕而出現裂紋、穿孔、損壞等造成冷凝器的洩漏，使冷凝水受到污染。台灣開廣股份有限公司 (2) 金屬腐蝕產物的污染：冷凝水系統的設備和管路由於某種原因被腐蝕，金屬腐蝕產物進入冷凝水中，其中主要是鐵和銅的腐蝕產物的污染。(3) 熱用戶返回水的雜質污染：熱用戶返回的冷凝水中，往往含有許多雜質，隨著不同的應用場合與生產製程，雜質的成分與污染的途徑也不同。有時也有未經處理的原水、油類等漏入蒸汽的冷凝水中。因此需要經常對冷凝水進行水

22、質分析和檢測，發現水質受污染時，查明原因， 及時處理。022 問： 冷凝水中的溶存氧超指標應如何處理 ? 答： 要根據冷凝水溶存氧超指標的原因，採取相應的處理措施如下表：溶 解 氧 超 指 標 原 因處 理 方 法(1) 冷凝水泵運行中packing洩漏，空氣漏入。調換Packing，確保軸封，消除洩漏(2) 冷凝器的真空部位漏氣。查漏和堵漏(3) 冷凝器的過冷卻度太大。調整好冷凝器的過冷卻度台灣開廣股份有限公司鍋爐冷凝水中氨濃度經H型陽離子交換樹脂與未經時導電度之關係氨濃度(ppm)未經H型陽離子交換樹脂導電度(us/cm)經H型陽離子交換樹脂導電度(us/cm)16.61.94314.02.121027.02.263049.02.4811084.02.74300150.03.041000275.03.443000465.03.62