最常用的锅炉水处理三种技术

   水处理”是通过物理的、化学的手段，去除水中一些对生产、生活不需要的物质的过程。锅炉用水处理大多采用3种方法以达到锅炉用水的标准，即水的净化处理、锅内加药及锅外离子交换处理。

• 一、水的净化

水的净化处理属于预处理，通常由本地区自来水厂或本单位制水车间来完成，最常用的方法为以下几种。

1.沉淀过滤法

它是依靠水中微粒杂质的自身重量下沉来达到分离的目的。这是一种最原始的过滤方法，常用于水中杂质颗粒较大的处理中。

2.石英砂过滤法

石英砂过滤器是一种压力式过滤器,利用过滤器内所填充的精制石英砂滤料,当进水自上而下流经滤层时,水中的悬浮物及粘胶质颗粒被去除,从而使水的浊度降低;主要用于水处理除浊、软化水、电渗析、反渗透的前级预处理,也可用于地表水、地下水等方面,可有效地去除水中的悬浮物,有机物、胶体、泥沙等。

3.活性炭吸附法

活性炭依靠吸附和过滤作用主要去除水中的异色、异味、余氯、残留消毒物等有机物杂质。

4.反渗透法

以压力为推动力，利用了反渗透膜只能透水不能透过溶质的特性。其脱盐率高达99%，除菌率大于99.5%，可去除水中的无机盐、糖类、氨基酸、细菌病毒等杂质。

5.超过滤法

超过滤法与逆渗透法类似，也是使用半透膜，但它无法控制离子的清除，因为膜之孔径较大，约10-200A之间。只能排除细菌，病毒，热原及颗粒状物等，对水溶性离子则无法滤过。超过滤法主要的作用是充当逆渗透法的前置处理以防止逆渗透膜被细菌污染。它也可用在水处理的最后步骤以防止上游的水在管路中被细菌污染。一般是利用进水压与出水压差来判断超过滤膜是否有效，与活性碳类似，平时是以逆冲法来清除附着其上的杂质。

二、锅内加药处理

锅内加药处理是往锅内投加合适的药剂，与锅水中结垢物质(主要是钙、镁盐类)发生化学作用，生成松散的水渣，通过锅炉排污，达到防止或减轻锅内结垢和腐蚀的目的。

1.纯碱法

纯碱法是以纯碱(Na2CO3)作为锅内水处理药剂的水处理方法。

其基本原理是向锅水中投加一定数量的纯碱[Na2C03]，维持锅水有足够数量的碳酸根[CO32-]，根据浓度积规则，当锅水中钙离子[Ca2+]或镁离子[Mg2+]和碳酸根[CO32-]的乘积达到其溶度积时，便可生成难溶的碳酸钙CaCO3和较难溶的碳酸镁MgC03，MgC03又可以在碱性条件下进一步水解成更难溶的氢氧化镁Mg(OH)2。CaCO3和Mg(OH)2是流动性的松散水渣，可在锅炉排污时排出锅外，达到防止锅炉结垢的目的。纯碱是工业用碳酸钠的俗称。此法是人为地增加锅水的碱度，使锅水中的酸碱平衡向左移动。在锅水中维持必要的碱度，生成无定形的水渣。从而遏制生成结晶形水垢，达到防垢的目的。纯碱处理法适用于原水硬度大于碱度的非碱性水质。以及含镁离子的非碳酸盐的硬度较小的锅炉。

2.磷酸盐法

锅内处理使用的磷酸盐主要是：磷酸三钠(Na3P04·)。其基本原理是向锅水中投加一定数量的磷酸三钠Na3P04、维持锅水有较高的磷酸根[P043-]浓度，从而与水中的钙离子[Ca2+]、镁离子[Mg2+]化合而生成磷酸钙、磷酸镁的胶状沉淀，可在锅炉排污时排出锅外。此外，由于锅水处在沸腾条件下，当锅水的pH值控制在10～12时，锅水中的钙离子和磷酸根会发生反应生成碱性磷酸钙；碱性磷酸钙是一种松软的水渣，易随锅炉排污除去，且不会黏附在锅内形成二次水垢。

向锅内投加磷酸三钠还有一个重要作用是在锅内生成磷酸盐保护膜，防止锅炉金属的腐蚀，而且可以使硫酸盐和碳酸盐等老垢疏松脱落。

用磷酸盐处理锅炉水时，由于磷酸盐与水中钙、镁离子的实际化学反应很复杂，所以不能精确计算加药量。实际加药量只能根据炉水应维持的磷根PO43-含量，通过调整来求得。

3.复合防垢剂法

复合防垢剂又称软水剂，就是在锅内加药处理时，根据不同水质将几种药剂按一定比例混合起来使用，通常由磷酸三钠、碳酸钠、氢氧化钠和栲胶组成。

在锅炉内加入复合防垢剂，使锅炉能减轻结垢和腐蚀，是由于复合防垢剂中各成分的多种效能的综合作用的结果。现简单分述如下。

(1)碳酸钠。在锅炉水沸腾条件下，与钙生成水渣状碳酸钙，而不黏附在锅炉的受热面上。从而防止硫酸钙和硅酸钙水垢的产生。

(2)磷酸三钠。与水中的钙化合生成分散状的磷酸钙；当锅内[PO43-]和[OH-]较大时，还可生成水渣状的碱式磷酸钙，可使旧垢脱落，并与锅炉内表面作用，生成磷酸亚铁保护膜，防止腐蚀。

(3)栲胶。可在金属表面上生成丹宁酸铁的保护膜，防止腐蚀；使锅水中悬浮的杂质的水渣凝聚，形成大颗粒絮状物，沉积于锅炉下部；栲胶与水中氧化合，防止氧的去极化腐蚀。

(4)氢氧化钠。主要除去水中的镁硬度，生成水渣状的氢氧化镁沉淀；使细小分散的碳酸钙微粒稳定，碳酸钙因吸附OH-而表面带负电荷，从而不易互相黏结，处于分散、稳定状态，而且带有负电荷的碳酸钙微粒不易被锅炉金属表面吸附而结垢；使锅水保持一定碱度，防止金属酸性腐蚀。

4.加药剂量与操作

复合防垢剂有制成的成品，也有临时自行配制的，一般锅炉房都临时配制，现配现加。加药时，将几种碱剂与栲胶混在一起，用60℃左右的温水溶解。过滤弃去栲胶中的杂质，然后加入锅炉给水系统中。

加药方式，可以加在专用的加药储罐中，借助给水压力带进锅内；也可加在给水箱内，与给水混合后，一同加入锅内。后一种加药方式的优点是药液浓度均匀。防垢剂的加入量，各锅炉房的加入标准不一，加药量的多少，一般与进锅炉的（生）给水硬度、锅水碱度、锅炉排污量有关。

5.锅内处理的有关注意问题

(1)先除垢后防垢

采用锅内处理前，应将锅内老垢清除，以免锅炉运行后，造成大量水垢脱落，引起水循环回路与排污管路堵塞。采用锅内处理除对水源水质有严格要求外(如硬度在3.5mmol/L以下)，应经常注意水源水质，如硬度、碱度和氯离子的变化情况。运行中要控制锅水水质在水质标准范围内，并检查锅炉防垢效果以及观察排污水清、浊情况。

(2)锅炉排污

锅内处理都必须注意排污。如果排污不当，锅内沉积水渣过多，将会影响锅炉水循环或在锅炉受热面上生成二次水垢。因此，锅内处理必须通过排污使锅水水质维持在水质标准范围之内。

(3)定期停炉检查

锅内处理效果如何，只有在停炉检查时才能看到，所以，一般锅炉运行（1.3个月）半年时，应停炉检查防垢效果。根据GB/T1576-2008《工业锅炉水质》标准规定，单纯采用锅内加药处理的锅炉，受热面平均结垢率不得大于0.5mm/a。根据实际情况调整锅内加药量和（排污方式）药剂种类，并及时清除锅内水渣或水垢。

(4)水处理方法的选择

各用炉单位应根据设备条件，对蒸汽品质的要求及处理材料来源等不同情况，本着因炉因水，因地制宜的原则，合理地选择水处理方法。

三、离子交换处理

为了除去水中的离子态杂质，通常采用离子交换的方法，这种方法可以将水中离子态杂质除得比较彻底，能满足各种形式的锅炉对给水水质的要求。因此，随着离子交换技术的发展，这种方法应用越来越广。

1.离子交换处理的原理

离子交换处理，是用一种称之为离子交换剂的物质来进行的。当水通过这种物质时，某种离子交换中不能形成水垢的阳离子，与水中容易生成水垢的阳离子相互交换，从而使水得到软化，如(Na) (钠)型离子交换剂遇到含有Ca2+、Mg2+的水时，水中的Ca2+、Mg2+被吸附在交换剂上，Na型离子交换剂转变成Ca、Mg型离子交换剂，而离子交换剂中原来的Na+则进入水中，从而除去了水中的Ca2+和Mg2+。当Na型交换剂完全变成Ca、Mg型离子交换剂时，这种交换反应就停止了，此时称为离子交换剂的失效。为了恢复离子交换剂的交换能力，可将食盐溶液通过失效的离子交换剂进行再生，使失效的离子交换剂又重新变成Na型离子交换剂，从而恢复了交换能力，便可重新投入使用。因此离子交换技术在水处理工作中得到广泛的应用。

工业锅炉经常使用阳离子型的离子交换剂，它是由阳离子和复合阴离子根两部分组成，其中复合阴离子根是一种不溶于水的稳定的高分子化合物，阳离子则和水中的钙、镁等阳离子互相交换、阳离子交换剂按其含有离子的种类，分为钠离子、氢离子和铵离子三种。因此，阳离子交换水处理又可分为为钠离子交换法、部分钠离子交换法、氢——钠离子交换法和铵——钠离子交换法等多种、使用铵法能导致蒸汽中有氨气，故很少采用。

离子交换的设备和工艺有多种，常用的有固定床离子交换和浮动床离子交换。还有移动床和流动床离子交换技术在一些地方也得到一定的应用。这里只重点介绍浮动床离子交换法。

2.浮动床钠离子交换法

浮动床(又称浮床)水处理工艺是对流再生的另一种形式，由于它有许多显著的优点，如运行流速高、再生剂 比 耗低、操作容易等，受到国内外普遍重视。

浮动床在运行状态时，入口水由底部进入，经下部分配装置配匀后，进入床层，靠上升水流将树脂以密实的状态向上浮起，这就是和固定床的主要区别。

浮动床离子交换器的结构通常为钢制壳体，小型设备也有用硬质塑料或有机玻璃制作。在壳体上设有视镜，以观察床层运行情况。倒U形管的作用是防止排水时树脂层露出水面，进入空气而影响再生效果。倒U形管的最高部位应高出树脂层面表lOOmm左右，并在顶部设置进气管，以免形成虹吸。

1.进水装置 2.树脂层 3.出水装置 4.惰性树脂层 5.倒U形管 6.窥视孔

3.浮动床的特点

(1)运行流速高，允许在7～60m/n流速下运行，如果树脂强度好，运行流速还可提高，在一定范围内，流速越高，出水水质越好。

(2)出水水质好，而且对进水硬度含量适应性大。

(3)再生剂消耗低，一般为1.1～1.4。

(4)浮动床和逆流再生固定床相比，无需中间排量液装置，设备结构简单，不易损坏。

(5)运行操作简单。浮动床运行操作比顺流再生固定床还要简单，省去了反洗操作。

(6)自用水率低。由于浮动床用的再生剂浓度低，过剩量少，返洗次数少，以及向下流清洗容易等原因，因而其自用水率较低。但浮动床也存在离子交换树脂需要输送到专设的体外清洗罐中进行清洗的缺点。