供热锅炉知识及水处理技术PPT讲稿.ppt
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1、供热锅炉知识及水处供热锅炉知识及水处理技术理技术第1页,共71页,编辑于2022年,星期四第一节第一节 水中的杂质和水质标准水中的杂质和水质标准一、水中的杂质一、水中的杂质天然水中的杂质按其颗粒从大到小分三类:天然水中的杂质按其颗粒从大到小分三类:悬浮物悬浮物水流动时呈悬浮状态存在,不溶于水的颗粒水流动时呈悬浮状态存在,不溶于水的颗粒物质,直径物质,直径10-4mm。通过滤纸可分离,砂子、粘土及。通过滤纸可分离,砂子、粘土及动植物的腐败物质动植物的腐败物质胶体胶体微粒直径微粒直径10-610-4mm,许多分子和离子的集合,许多分子和离子的集合体,不能通过滤纸分离体,不能通过滤纸分离离子和分子离
2、子和分子水中的溶解物质水中的溶解物质(钙、镁、钾、钠等盐类钙、镁、钾、钠等盐类)和溶解气体和溶解气体(O2、CO2)。盐类以离子状态存在,颗粒。盐类以离子状态存在,颗粒AAH-A0H=AA00HAH0A-H 第11页,共71页,编辑于2022年,星期四5.相对碱度相对碱度锅水中游离的锅水中游离的NaOH和溶解固形物含量之比值和溶解固形物含量之比值游离游离NaOH水中氢氧根碱度折算成水中氢氧根碱度折算成NaOH的含量:的含量:0H-40为防止锅炉为防止锅炉苛性脆化苛性脆化而规定的一项技术指标而规定的一项技术指标锅炉在有高浓度锅炉在有高浓度NaOH和高度应力集中的情况下,和高度应力集中的情况下,会
3、产生晶间腐蚀会产生晶间腐蚀发生苛性脆化的部位失去了金属光泽,使锅炉受发生苛性脆化的部位失去了金属光泽,使锅炉受热面发生脆性破裂热面发生脆性破裂我国规定的相对碱度值必须小于我国规定的相对碱度值必须小于0.2 第12页,共71页,编辑于2022年,星期四水质指标水质指标6.pH值值表示水的酸碱性指标表示水的酸碱性指标酸性水对金属有腐蚀性酸性水对金属有腐蚀性7.溶解氧溶解氧(O2)水中溶解氧气的浓度。水中溶解氧气的浓度。mgL溶解氧腐蚀金属,对压力较高、容量较大溶解氧腐蚀金属,对压力较高、容量较大的锅炉,锅炉给水须除去溶解氧的锅炉,锅炉给水须除去溶解氧氧气在水中溶解度随温度变化。水温越高,氧气在水中
4、溶解度随温度变化。水温越高,溶解度愈小溶解度愈小第13页,共71页,编辑于2022年,星期四8.磷酸根磷酸根(PO43-)天然水一般不含磷酸根。天然水一般不含磷酸根。mgL锅内加磷酸盐处理锅内加磷酸盐处理消除汽锅中的残留硬消除汽锅中的残留硬度,使之形成松软的碱式磷酸钙水渣,随锅度,使之形成松软的碱式磷酸钙水渣,随锅炉排污带走;同时可消除一部分游离苛性钠,炉排污带走;同时可消除一部分游离苛性钠,保证锅水保证锅水pH值在一定范围内值在一定范围内PO43-含量不能太高含量不能太高过高生成过高生成Mg3(PO4)2水垢水垢第14页,共71页,编辑于2022年,星期四水质指标水质指标9.亚硫酸根亚硫酸根
5、(SO32-):mgL给水中的溶解氧可用亚硫酸钠除去给水中的溶解氧可用亚硫酸钠除去如亚硫酸根浓度过高:增加运行费用、溶如亚硫酸根浓度过高:增加运行费用、溶解固形物增加解固形物增加10.含油量:天然水一般不含油。含油量:天然水一般不含油。mgL蒸汽凝结水或给水在使用过程中可能混入蒸汽凝结水或给水在使用过程中可能混入油类油类锅水含油及碱类等物质,在水位表面易形锅水含油及碱类等物质,在水位表面易形成泡沫层,使蒸汽带水量增加,影响蒸汽成泡沫层,使蒸汽带水量增加,影响蒸汽品质品质第15页,共71页,编辑于2022年,星期四GB1576-2001工业锅炉水质工业锅炉水质锅内加药水处理的水质标锅内加药水处理
6、的水质标准准额定蒸发量额定蒸发量2 th、且额定蒸汽压力且额定蒸汽压力1.0MPa的蒸汽锅炉采的蒸汽锅炉采用用蒸汽锅炉和汽水两用锅炉蒸汽锅炉和汽水两用锅炉一般采用锅外化学处理一般采用锅外化学处理第16页,共71页,编辑于2022年,星期四以H+为基本单元第17页,共71页,编辑于2022年,星期四热水锅炉水质标准热水锅炉水质标准第18页,共71页,编辑于2022年,星期四第二节第二节 钠离子交换软化钠离子交换软化离子交换水处理离子交换水处理原水进入锅炉之前,通过与交换剂的离子交原水进入锅炉之前,通过与交换剂的离子交换反应,除去水中的离子态杂质换反应,除去水中的离子态杂质降低硬度和碱度,以达到锅
7、炉用水的水质要降低硬度和碱度,以达到锅炉用水的水质要求求第19页,共71页,编辑于2022年,星期四一、离子交换剂一、离子交换剂具有离子交换性能的物质。遇水时将其本身所具有离子交换性能的物质。遇水时将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换由阳离子和复合阴离子根两部分组成,后者由阳离子和复合阴离子根两部分组成,后者是一种不溶于水的高分子化合物是一种不溶于水的高分子化合物NaR钠离子交换剂、钠离子交换剂、HR氢离子交换剂氢离子交换剂R复合阴离子根复合阴离子根反应时,复合阴离子根是稳定的组成部分,反应时,复合阴离子根是稳定的组成部分,阳离子和水中的钙
8、、镁等离子互相交换阳离子和水中的钙、镁等离子互相交换常用的离子交换剂为磺化煤和合成树脂常用的离子交换剂为磺化煤和合成树脂第20页,共71页,编辑于2022年,星期四二、钠离子交二、钠离子交换软化原理换软化原理对供热锅炉用水,钠离子交换处理用得最多。处理后的水质特点:对供热锅炉用水,钠离子交换处理用得最多。处理后的水质特点:达到了除硬目的达到了除硬目的原水中的钙、镁原水中的钙、镁盐类变成了钠盐盐类变成了钠盐达不到除碱目的达不到除碱目的原重碳酸盐碱原重碳酸盐碱度度(暂时硬度暂时硬度)转变为钠盐碱度,且摩转变为钠盐碱度,且摩尔数相等尔数相等出水含盐量稍有增加出水含盐量稍有增加Na+的摩的摩尔质量略高
9、于尔质量略高于0.5 Ca2+、0.5 Mg2+第21页,共71页,编辑于2022年,星期四交换剂失效交换剂失效运行一段时间后,离子交换剂上的钠离子大部运行一段时间后,离子交换剂上的钠离子大部分转为钙、镁型,出水硬度增高分转为钙、镁型,出水硬度增高交换剂的工作能力交换剂的工作能力Eg将出水硬度达到软化水保证硬度作为交换剂将出水硬度达到软化水保证硬度作为交换剂失效标志,按此计算失效标志,按此计算1m3湿态离子交换剂的湿态离子交换剂的软化能力。软化能力。molm3 或或mmolL1m3交换剂能软化钙镁离子的摩尔数第22页,共71页,编辑于2022年,星期四交换剂还原(再生)交换剂还原(再生)失效后
10、的钠离子交换剂用浓度为失效后的钠离子交换剂用浓度为58的食盐的食盐(NaCl)溶液进行还原溶液进行还原理论上还原理论上还原1mol钙镁硬度需钙镁硬度需NaCl 117g。在供在供热锅炉房还原热锅炉房还原1mol钙镁硬度一般采用钙镁硬度一般采用140200g NaCl第23页,共71页,编辑于2022年,星期四三、三、固定床固定床钠离子交换设备及其运行钠离子交换设备及其运行固定床离子交换固定床离子交换运行中离子交换剂层固定不动,原水由上而运行中离子交换剂层固定不动,原水由上而下不断地通过交换剂层,完成反应过程下不断地通过交换剂层,完成反应过程四个步骤四个步骤交换交换(软化软化)、反洗、还原、反洗
11、、还原(再生再生)、正洗、正洗按再生运行的方式分按再生运行的方式分逆流再生、顺流再生逆流再生、顺流再生第24页,共71页,编辑于2022年,星期四1.顺流式再生顺流式再生交换时原水和再生时还原液都交换时原水和再生时还原液都由上向下流动由上向下流动(1)钠离子交换器结构)钠离子交换器结构 由交换器本体、进水装置、排由交换器本体、进水装置、排水装置、再生液分配装置、排水装置、再生液分配装置、排气管、反洗管、阀门等组成气管、反洗管、阀门等组成常用规格有常用规格有500、750、1000、1200、1500及及2000;交换器;交换器层高层高1.5、2、2.5m第25页,共71页,编辑于2022年,星
12、期四(2)顺流再生离子交换器运行顺流再生离子交换器运行运行循环运行循环交换交换反洗反洗再生再生正洗正洗第26页,共71页,编辑于2022年,星期四进水装置交换时,使进水分配均匀;反洗时,将积留的悬浮物和破碎树脂排出本体外排水装置交换时,均匀汇集软化水;反洗时,均匀配水再生液分配装置均匀喷洒。当直径500mm,不专设,将再生液通过进水装置分配到交换器内第31页,共71页,编辑于2022年,星期四2 逆流式再生逆流式再生盐液流向和水软化流向相反盐液流向和水软化流向相反底部交底部交换剂再生程度高换剂再生程度高盐耗低盐耗低含反离子较多的盐液对含反离子较多的盐液对上层失效程度大的交换剂仍能起到上层失效程
13、度大的交换剂仍能起到较好的再生作用,盐液充分利用较好的再生作用,盐液充分利用交换剂工作容量提高交换剂工作容量提高上层上层交换剂先与硬度高的原水接触,交换剂先与硬度高的原水接触,能充分利用能充分利用出水残留硬度低出水残留硬度低底部交换反底部交换反应能持续进行应能持续进行节水节水废液量少而浓度低,小废液量少而浓度低,小反洗和正洗水量少反洗和正洗水量少乱层现象乱层现象中间排水装置;压实层;顶压;低中间排水装置;压实层;顶压;低流速流速第32页,共71页,编辑于2022年,星期四逆流再生离子交换的运行逆流再生离子交换的运行软化软化小反洗小反洗排水排水顶压顶压进再生液进再生液逆流冲洗逆流冲洗小正洗小正洗
14、正洗正洗大反洗大反洗第33页,共71页,编辑于2022年,星期四四、钠离子交换系统四、钠离子交换系统一般根据原水硬度选择离子交一般根据原水硬度选择离子交换级数换级数H8mmolL,宜采用双,宜采用双级钠离子交换系统级钠离子交换系统双级系统双级系统第二级交换剂层高可较小,第二级交换剂层高可较小,可采用较高流速,对交换剂可采用较高流速,对交换剂的再生程度要求较高的再生程度要求较高节省盐量节省盐量第34页,共71页,编辑于2022年,星期四例题例题某厂锅炉房设置二台某厂锅炉房设置二台SHL10-1.3350型锅炉,型锅炉,凝结水回收率凝结水回收率K30,锅炉排污率,锅炉排污率P5;原水总硬度原水总硬
15、度H7.8mmoll,查得,锅炉给水,查得,锅炉给水允许硬度允许硬度H0.03mmoll 要求:选用钠离子软化设备,采用强酸阳离子要求:选用钠离子软化设备,采用强酸阳离子交换树脂和顺流再生,计算交换器的运行数据交换树脂和顺流再生,计算交换器的运行数据第35页,共71页,编辑于2022年,星期四锅炉补给水应经软锅炉补给水应经软化处理。补给水量化处理。补给水量指给水量与合格的指给水量与合格的凝结水回收量之差,凝结水回收量之差,给水量包括蒸发量、给水量包括蒸发量、排污量及设备和管排污量及设备和管道漏损道漏损1m3交换剂能软化钙镁离子的摩尔数第36页,共71页,编辑于2022年,星期四第37页,共71
16、页,编辑于2022年,星期四固定式阳离子交换器固定式阳离子交换器的主要工艺计算的主要工艺计算1.离子交换器的内径离子交换器的内径d(m)Q离子交换器的出力,离子交换器的出力,m3/hv水通过交换器的空塔流速,水通过交换器的空塔流速,m/h2.离子交换器的运行延续时间离子交换器的运行延续时间T(一般(一般812h)V离子交换器内装交换剂体积,离子交换器内装交换剂体积,m3E交换剂实际有效工作交换容量,交换剂实际有效工作交换容量,mol/m3Q软化水量,软化水量,m3/hH进出离子交换器水中总硬度之差,进出离子交换器水中总硬度之差,mol/m3第38页,共71页,编辑于2022年,星期四固定式阳离
17、子交换器固定式阳离子交换器的主要工艺计算的主要工艺计算3.再生一次用盐量(再生剂耗再生一次用盐量(再生剂耗量)量)B(kg)b离子交换剂单位再生离子交换剂单位再生剂耗量,剂耗量,g/mol第39页,共71页,编辑于2022年,星期四离子交换离子交换软化软化反洗反洗再生再生正洗正洗软化软化+小反洗小反洗+排水排水+顶压顶压+进再生液进再生液+逆逆流冲洗流冲洗+小正洗小正洗+正正洗洗+大反洗大反洗第40页,共71页,编辑于2022年,星期四第三节第三节 离子交换除碱离子交换除碱钠离子交换的缺点钠离子交换的缺点只能使原水软化,而不能除去水中碱度只能使原水软化,而不能除去水中碱度为保证锅水碱度,导致锅
18、炉排污量增大为保证锅水碱度,导致锅炉排污量增大氢氢钠、氨钠、氨钠及部分钠离子交换系统钠及部分钠离子交换系统软化水、降低碱度和含盐量软化水、降低碱度和含盐量第41页,共71页,编辑于2022年,星期四一、氢钠离子交换原理及系统一、氢钠离子交换原理及系统1.氢离子交换软化、除碱原理氢离子交换软化、除碱原理原水经氢离子交换剂进行离子交换的化学反应原水经氢离子交换剂进行离子交换的化学反应式为式为失效后的离子交换剂,用失效后的离子交换剂,用1 12 2H H2 2SOSO4 4或或5 5HClHCl作还原剂,使交换剂恢复作还原剂,使交换剂恢复成成HRHR第42页,共71页,编辑于2022年,星期四氢离子
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