科技前沿
工业锅炉水处理工艺系统浅析
王颖
（丹东市特种设备监督检验所，辽宁丹东118002）
[摘要]锅炉水处理技术是一门综合技术，与离子交换技术，膜分离技术，除氧技术，锅内加药技术，停用保养技术等的进步密切相关。
[关键词]工业锅炉；水处理工艺；脱盐处理
工业锅炉水处理工艺系统根据其所使用的原水水质、锅炉参数和所用目的而各不相同，但总的说来不外乎以下几方面：水的预处理、脱盐（也称除盐）处理和锅内化学加药处理。其中，水的预处理属于锅炉补给水的前级处理，脱盐处理主要用于锅炉补给水的后级处理，而化学加药处理则用于锅炉给水和炉水校正处理。下面介绍一下工业锅炉水处理的不同系统和其优化组合。
1水的脱盐处理技术
目前应用较广泛的水的脱盐技术主要有膜法脱盐和离子交换脱盐两种。
1.1膜法脱盐
膜法脱盐技术主要应用于电渗析和反渗透，其中反渗透应用较广且近年来有逐渐增多的趋势，由于目前工业锅炉水处理主要还是采用离子交换法脱盐，因此这里仅对反渗透脱盐技术作一简要的论述。如果将淡水和盐水用一种能透过水而不能透过溶质的半透膜隔开，则淡水中的水会穿过半透膜至盐水一侧，这种现象叫做渗透。如果在浓水侧外加一个比渗透压更高的压力，则可以将浓盐水中的纯水挤出来，即变成盐水中的水向纯水中渗透，这就是反渗透的原理。
应用反渗透原理制作出来的反渗透脱盐装置的核心部分是半透膜，这种膜是由有机高分子通过特殊工艺合成制造出来的。常用的半透膜有醋酸纤维素膜、聚酰胺膜和复合膜等。
反渗透脱盐装置一般设计成板框式、管式、中空纤维式和螺旋卷式等几种形式。
尽管反渗透脱盐装置有较好的脱盐性能，但它的半透膜却是很脆弱的，对进水的预处理要求很高，原水除了进行混凝、澄清、过滤外，还必须进行精密过滤以使进水的污染指数降到3以下，同时还要用活性炭去除残余氯和有机物、加酸调整PH 值或加稳定剂防垢等。由于反渗透脱盐装置有脱盐效果好、运行简易方便、运行费用低和减轻环境污染等诸多优点，其应用前景看好。
反渗透脱盐装置较经济的脱盐率一般为90~95％，如其出水不符合工业锅炉用水要求时，可用离子交换脱盐装置作进一步的处理。
1.2离子交换脱盐
为了除去水中的离子态杂质，现在普遍采用的方法是离子交换。这种方法可以去除水中的硬度而使原水得到软化，也可以将水中的离子态杂质彻底清除以制得很纯的水，常称为除盐水。
离子交换处理是应用一种称作离子交换剂的物质来进行的。当含有各种离子型杂质的原水通过装有离子交换树脂的设备时，离子交换树脂上的可以用来进行交换的某种离子和水中同符号的离子相互交换，从而达到去除水中杂质的目的。
1.2.1水的阳离子交换处理
天然水经过混凝澄清和过滤等预处理后，虽然去除乐其中德悬浮物和胶态物质，但硬度没有改变，且碱度一般仍然较高，即使在水的预处理中采用乐沉淀软化，水中残留的硬度仍比锅炉补给水对硬度德要求高许多倍，还不能用作锅炉德补给水，需要作进一步德软化处理、脱碱甚至脱盐处理，这些处理都是使用离子交换的方法。中、低压锅炉补给水可用钠离子交换处理；高压及以上锅炉补给水可用离子交换脱盐处理。
1.2.2水的阴离子交换处理
水的阴离子交换处理和阳离子交换处理的作用原理相同。阳离子交换处理是将水中的各种阳离子交换成氢离子，而阴离子交换处理是将水中的各种阴离子交换成氢氧根离子，因此，当原水经过阳离子交换处理后再经过阴离子交换处理就可将水中的各种盐类全部除尽从而制得纯水。用于锅炉补给水除盐的设备有阳离子交换器和阴离子交换器以及两者合一的混合阴阳离子交换器。
2水的化学加药处理2.1锅炉给水的化学加药处理
中压及以下锅炉给水可以采用加氨处理。对次高压和高压锅炉给水，则可以采用加氨及联氨或其他化学除氧剂处理。
向锅炉给水中加氨是为了提高给水的PH 值，从而防止系统金属材料收到酸性腐蚀。工业锅炉实际运行经验证明，采用加氨处理，加氨量使给水PH 值调节到8.5~9.2为宜，实际所需的加药量要经运行调整来确定，给水含氨量通常在1.0~2.0mg/l以下，给水加氨设备的出力可以此通过计算求得。
向锅炉给水中加联氨是为了去除给水中的溶解氧，使用联氨作为除氧剂时，除了要考虑和给水中溶解氧化合所需的量外，还应该考虑与给水中铁和铜氧化物作用所消耗的量，以及为了保证反应完成和防止有偶然漏过氧所需的过剩量。由于这些药量无法计算，故联氨的加药量通常按从锅炉给水入口处所采得的给水中含有的联氨量来控制。根据目前运行经验，给水中联氨量可控制在20~50微克/升。
2.2锅炉炉水的化学加药处理
为了防止在汽包锅炉中产生钙垢，除了保证给水水质外，通常向锅炉炉水投加磷酸盐。磷酸盐可以使随给水进入锅内的钙离子在锅炉内不生成水垢，而形成水渣，随锅炉排污排除。这种锅内水处理方法称为磷酸盐处理。
在符合特定条件时，磷酸盐处理不仅可以防止钙垢，还可以防止锅炉的碱性腐蚀。
磷酸盐的加药量，可通过估算公式来初算，再在运行中依据实际情况来调整。通常，中压及以下锅炉的炉水应维持的磷酸根的量为5~15毫克/升，次高压和高压锅炉的炉水应维持的磷酸根的量为2~10毫克/升。
锅炉水处理技术是一门综合技术，与离子交换技术，膜分离技术，除氧技术，锅内加药技术，停用保养技术等的进步密切相关。零排污技术是21世纪锅炉水处理技术的发展方向，其研究开发的风险和难度很大，必须加大投入力度，组织科技力量对传统的常规的有关技术进行全面的认识和评价，从观念上、理论上和技术上进行创新，才能完成历史赋予我们的任务。
[参考文献]
[1]王方著. 工业锅炉给水的离子交换软化和脱碱处理. 清华大学. [2]施钧等著. 热力发电厂水处理(上, 下), 武汉水利电力大学. [3]上海市政工程设计院编著. 给水排水设计手册.
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科技前沿
工业锅炉水处理工艺系统浅析
王颖
（丹东市特种设备监督检验所，辽宁丹东118002）
[摘要]锅炉水处理技术是一门综合技术，与离子交换技术，膜分离技术，除氧技术，锅内加药技术，停用保养技术等的进步密切相关。
[关键词]工业锅炉；水处理工艺；脱盐处理
工业锅炉水处理工艺系统根据其所使用的原水水质、锅炉参数和所用目的而各不相同，但总的说来不外乎以下几方面：水的预处理、脱盐（也称除盐）处理和锅内化学加药处理。其中，水的预处理属于锅炉补给水的前级处理，脱盐处理主要用于锅炉补给水的后级处理，而化学加药处理则用于锅炉给水和炉水校正处理。下面介绍一下工业锅炉水处理的不同系统和其优化组合。
1水的脱盐处理技术
目前应用较广泛的水的脱盐技术主要有膜法脱盐和离子交换脱盐两种。
1.1膜法脱盐
膜法脱盐技术主要应用于电渗析和反渗透，其中反渗透应用较广且近年来有逐渐增多的趋势，由于目前工业锅炉水处理主要还是采用离子交换法脱盐，因此这里仅对反渗透脱盐技术作一简要的论述。如果将淡水和盐水用一种能透过水而不能透过溶质的半透膜隔开，则淡水中的水会穿过半透膜至盐水一侧，这种现象叫做渗透。如果在浓水侧外加一个比渗透压更高的压力，则可以将浓盐水中的纯水挤出来，即变成盐水中的水向纯水中渗透，这就是反渗透的原理。
应用反渗透原理制作出来的反渗透脱盐装置的核心部分是半透膜，这种膜是由有机高分子通过特殊工艺合成制造出来的。常用的半透膜有醋酸纤维素膜、聚酰胺膜和复合膜等。
反渗透脱盐装置一般设计成板框式、管式、中空纤维式和螺旋卷式等几种形式。
尽管反渗透脱盐装置有较好的脱盐性能，但它的半透膜却是很脆弱的，对进水的预处理要求很高，原水除了进行混凝、澄清、过滤外，还必须进行精密过滤以使进水的污染指数降到3以下，同时还要用活性炭去除残余氯和有机物、加酸调整PH 值或加稳定剂防垢等。由于反渗透脱盐装置有脱盐效果好、运行简易方便、运行费用低和减轻环境污染等诸多优点，其应用前景看好。
反渗透脱盐装置较经济的脱盐率一般为90~95％，如其出水不符合工业锅炉用水要求时，可用离子交换脱盐装置作进一步的处理。
1.2离子交换脱盐
为了除去水中的离子态杂质，现在普遍采用的方法是离子交换。这种方法可以去除水中的硬度而使原水得到软化，也可以将水中的离子态杂质彻底清除以制得很纯的水，常称为除盐水。
离子交换处理是应用一种称作离子交换剂的物质来进行的。当含有各种离子型杂质的原水通过装有离子交换树脂的设备时，离子交换树脂上的可以用来进行交换的某种离子和水中同符号的离子相互交换，从而达到去除水中杂质的目的。
1.2.1水的阳离子交换处理
天然水经过混凝澄清和过滤等预处理后，虽然去除乐其中德悬浮物和胶态物质，但硬度没有改变，且碱度一般仍然较高，即使在水的预处理中采用乐沉淀软化，水中残留的硬度仍比锅炉补给水对硬度德要求高许多倍，还不能用作锅炉德补给水，需要作进一步德软化处理、脱碱甚至脱盐处理，这些处理都是使用离子交换的方法。中、低压锅炉补给水可用钠离子交换处理；高压及以上锅炉补给水可用离子交换脱盐处理。
1.2.2水的阴离子交换处理
水的阴离子交换处理和阳离子交换处理的作用原理相同。阳离子交换处理是将水中的各种阳离子交换成氢离子，而阴离子交换处理是将水中的各种阴离子交换成氢氧根离子，因此，当原水经过阳离子交换处理后再经过阴离子交换处理就可将水中的各种盐类全部除尽从而制得纯水。用于锅炉补给水除盐的设备有阳离子交换器和阴离子交换器以及两者合一的混合阴阳离子交换器。
2水的化学加药处理2.1锅炉给水的化学加药处理
中压及以下锅炉给水可以采用加氨处理。对次高压和高压锅炉给水，则可以采用加氨及联氨或其他化学除氧剂处理。
向锅炉给水中加氨是为了提高给水的PH 值，从而防止系统金属材料收到酸性腐蚀。工业锅炉实际运行经验证明，采用加氨处理，加氨量使给水PH 值调节到8.5~9.2为宜，实际所需的加药量要经运行调整来确定，给水含氨量通常在1.0~2.0mg/l以下，给水加氨设备的出力可以此通过计算求得。
向锅炉给水中加联氨是为了去除给水中的溶解氧，使用联氨作为除氧剂时，除了要考虑和给水中溶解氧化合所需的量外，还应该考虑与给水中铁和铜氧化物作用所消耗的量，以及为了保证反应完成和防止有偶然漏过氧所需的过剩量。由于这些药量无法计算，故联氨的加药量通常按从锅炉给水入口处所采得的给水中含有的联氨量来控制。根据目前运行经验，给水中联氨量可控制在20~50微克/升。
2.2锅炉炉水的化学加药处理
为了防止在汽包锅炉中产生钙垢，除了保证给水水质外，通常向锅炉炉水投加磷酸盐。磷酸盐可以使随给水进入锅内的钙离子在锅炉内不生成水垢，而形成水渣，随锅炉排污排除。这种锅内水处理方法称为磷酸盐处理。
在符合特定条件时，磷酸盐处理不仅可以防止钙垢，还可以防止锅炉的碱性腐蚀。
磷酸盐的加药量，可通过估算公式来初算，再在运行中依据实际情况来调整。通常，中压及以下锅炉的炉水应维持的磷酸根的量为5~15毫克/升，次高压和高压锅炉的炉水应维持的磷酸根的量为2~10毫克/升。
锅炉水处理技术是一门综合技术，与离子交换技术，膜分离技术，除氧技术，锅内加药技术，停用保养技术等的进步密切相关。零排污技术是21世纪锅炉水处理技术的发展方向，其研究开发的风险和难度很大，必须加大投入力度，组织科技力量对传统的常规的有关技术进行全面的认识和评价，从观念上、理论上和技术上进行创新，才能完成历史赋予我们的任务。
[参考文献]
[1]王方著. 工业锅炉给水的离子交换软化和脱碱处理. 清华大学. [2]施钧等著. 热力发电厂水处理(上, 下), 武汉水利电力大学. [3]上海市政工程设计院编著. 给水排水设计手册.
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