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　　给水中杂质进入锅炉后,随着水温不断地升高或蒸发浓缩在锅内受热面水侧金属表面上生成的固体附着物称为水垢。

　　含有暂时硬度的水进入锅炉后,在加热过程中,一些钙镁盐类受热分解,从溶于水的物质转变成难溶于水的物质,附着于锅炉金属表面上结为水垢,钙和镁盐类分解如下:

　　2.某些盐类超过了其溶解度由于锅水的不断蒸发和浓缩,水中的溶解盐类含量不断增加,当某些盐类达到过饱和时,盐类在蒸发面上析出固相,结生水垢。

　　随着锅水温度的升高,锅水中某些盐类溶解度下降,如CaSO4和CaSiO3等盐类。

　　4.相互反应给水中原溶解度较大的盐类和锅水中其他盐类、碱反应后,生成难溶于水的化合物,从而结生水垢。一些盐和碱相互反应如下:/Ca(HCO3)

　　当锅内水渣过多时,而且又粘,如Mg(OH)2和Mg3(PO4)2等,如果排污不及时,很容易由泥渣转化为水垢。

　　2.硫酸盐水垢:是以硫酸钙为主要成分的水垢,其中CaSO450×10-2。

　　3.硅酸盐水垢:当水垢中的SiO220×10-2时,属于这类水垢。

　　4.混合水垢:这种水垢有两种组成形式:一种是钙簇的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐以及氧化铁等组成的混合物,难以分出哪一种是主要成分;另一种是各种水垢以夹层的形式组成为一体,所以也很难指出哪一种成分是主要的。

　　水垢的导热性一般都很差。不同的水垢因其化学组成不同,内部孔隙不同,水垢内各层次结构不同等原因,导热性也各不相同。水垢的导热系数大约仅为钢材板的导热系数的1×10-1~1×10-2。这就是说假设有0.lmm厚的水垢附着在金属壁上,其热阻相当于加厚了几毫米到几十毫米。水垢的导热系数很低是水垢危害大的主要原因。水垢的危害可归纳如下:

　　因为水垢的导热系数比钢材的导热系数小数十倍到数百倍。因此锅炉结有水垢时,使锅炉受热面的传热性能变差,燃料燃烧所放出的热量不能有效地传递到锅炉水中,大量的热量被烟气带走,造成排烟温度升高,排烟热损失增加,锅炉的热效率降低。在这种情况下,为保证锅炉的参数,就必须更多投加燃料,提高炉膛的温度和烟气温度,因此造成燃料浪费。有人估算,锅炉受热面上结有1mm厚的水垢,浪费燃料约3%~5%。

　　锅炉水垢常常生成在热负荷很高的锅炉受热面上。因水垢导热性能很差,导致金属管壁局部温度大大升高。当温度超过了金属所能承受的允许温度时,金属因过热而蠕变,强度降低,在锅炉工作压力下,金属会发生鼓包、穿孔和破裂、影响锅炉安全运行。

　　锅炉受热面内有水垢附着的条件下,从水垢的孔、缝隙渗入的锅水,在沉积的水垢层与锅炉受热面之间急剧蒸发。在水垢层下,锅水可被浓缩到很高浓度。其中有些物质在高温高浓度的条件下会对锅炉受热面产生严重腐蚀,如NaOH等。结垢、腐蚀过程相互促进,会很快导致金属受热面的损坏,以致使锅炉发生爆管事故。

　　锅炉结垢后,由于传热性变差,要达到锅炉额定蒸发量或额定产热量,就需要多消耗燃料。但随着结垢厚度的增加,以及炉膛容积的炉排面积是一定的,燃料消耗受到限制,因此锅炉的出力就会降低。

　　锅炉受热面上的水垢,必须彻底清除才能保证锅炉安全经济运行。无论人工、机械、还是采用化学药品除垢都会影响锅炉的使用寿命。

　　这种方法要人工锤、刮、铲筹清除水垢,最后冲洗排尽。此方法除垢效率低、劳动强度大,随着化学清洗技术的提高,目前很少使用。

　　使用专门的清洗工具,如带有电机、钢丝软带的电动洗管器。清除水垢的物理过程是:当转轴上的镜刀因电动机驱动,与软轴一起转动时,镜刀和水垢接触,镜刀不仅跟软轴转,同时也沿管壁移动,将水垢研碎研细、剥落。直径为35~100mm的管内水垢,均可清除。

　　化学除垢分碱洗法和酸洗法两种。碱洗法就是将不同品种、不同浓度的碱液注入锅炉,然后在一定的压力下进行煮炉,一般煮48h或更长一点时间,从而达到碱洗的目的。酸洗除垢时,酸不仅能清除锅炉受热面上的水垢,同时也能与金属反应,从而使锅炉遭到腐蚀或穿孔。因此酸洗的技术要求比较高,不经批准一般单位和个人不准从事酸洗除垢业务。锅炉酸洗除垢时,必须请具有相应酸洗级别的酸洗单位来进行。此酸洗单位必须持有锅炉压力容器安全监察部门颁发的化学清洗许可证。

　　锅外水处理常用离子交换法。在离子交换过程中,交换与被交换的离子均为阳离子,这种只进行阳离子交换的方法称为阳离子交换法。树脂参加交换反应中的阳离子是钠离子(Na+)时,则此树脂为钠型阳离子交换树脂。当此树脂与水中钙、镁离子进行交换时,树脂上的钠离子(Na+)全部进入软化水中,这种

　　当含有钙、筷离子的生水,流经离子交换器中的钠离子交换剂层时,水中的钙、镇离子被交换剂中的钠离子所置换,从而将在锅炉中可能形成水垢的钙、镁盐类,转变为易溶性钠盐,而使水得以软化。用反应方程式表示如下:

　　经钠型离子交换树脂软化后的水质,由于碳酸盐硬度等量地转变成了碳酸氢钠,所以软化水中碱度与进水中的碱度相等。

　　3.软化水中含盐量略有增加经钠型离子交换树脂软化后的水质,由于原水中的阴离子,即水中的氯离子(Cl–),硫酸根(SO42-)、碳酸氢根(HCO3–)和硅酸根(SiO32-)等并不改变,如果水中的其他重金属阳离子忽略不计时,只是钙、镁盐类等量地转变成了不生成水垢的锅盐。钠离子的摩尔质量为23g/mo1,以1/2Ca2+为基本单元的摩尔质量为20.04g/mol、以1/2Mg2+为基本单元的摩尔质量为12.16g/mol,因此,使软化后的水质,其含盐量要比其原水含盐量为高。

　　在铺离子交换过程中,当软水中出现了硬度,而且超过了标准时,则证明钠型离子交换树脂已经失效。为了恢复其再交换的能力,就需要对此树脂进行再生。

　　在再生过程中,就是使含有大量锅离子的氯化钠(NaCl)溶液,通过失效的树脂层,从而将离子交换树脂中的钙、钱离子排到溶液中去,钠离子则被树脂所吸附,使树脂重新又恢复了交换能力。钠型离子交换树脂的再生过程,可以下列反应式表示:

　　四、钠离子交换器的运行钠离子交换器的运行一般分为四个步骤(从交换器失效算起〉:反洗、再生、正洗和交换(即运行〉;这四步组成一个运行循环,通常称为一个周期,现分述如下:

　　当交换器出水硬度超过规定水质标准,即为失效。失效后停止软化,先用一定压力的水自下而上对树脂层进行短时间的强烈反洗。反洗的目的是:

　　(1)松动交换剂层,为再生打下良好基础在交换过程中,由于水自上而下地通过交换剂层,使交换剂层被压实,再生时就会造成交换剂与再生液接触不充分。所以再生前要反洗,使交换剂层得到充分松动,为再生打下良好基础。

　　(2)冲掉交换剂表层中截留的悬浮物、碎粒和气泡在交换过程中,交换剂表层也起着过滤作用,水中的悬浮物被截留在表层上,致使压力增大,还会使交换剂污染结块,从而使交换容量下降;另外,交换剂碎粒也影响水流通过。反洗时可以冲掉这些悬浮物和碎粒,还可以排除交换剂层中的气泡。最佳反洗强度,通过试验求得。一般反洗流速可控制在11~18m/h。反洗须至出水澄清为止。反洗时间约为10~15min。在正常情况下,每立方米交换剂反洗水量约2.5~3m3。

　　再生的目的是使失效的交换剂重新恢复交换能力。它是交换器运行操作中很重要的一环。再生时采用动态再生,而不用静态再生。即再生时不要放掉交换器内的水,然后在开始进再生液(盐液浓度以6~10×10-2为宜〉的同时打开排水阀门,边进再生液边排水。应严格控制排水阀门开度,使再-生液流速控制在3~5m/h,并确保全部交换剂层都浸泡在再生液里面。再生时间应不少于40min。

　　正洗的目的就是清除交换器中残留的再生剂和再生产物(CaCL、MgCl2)。正洗初期实际上是再生的继续,流速不要太大,可掌握在3~5m/hp当正洗出水基本不咸时,可将流速加大到10~15m/h;正洗后期应经常取样化验出水硬度,当出水硬度达到标准时,且氯化物不超过原水氯根50~100mg/L时,即可投人交换运行。

　　正洗结束后,钠离子交换器即可投入运行。交换剂在交换器中的工作情况具有层状的特性。当水进入交换器时,首先发生的交换过程是在交换剂的上层,此时交换剂的下层实际上是没有什么变化的,因为水通过上面时各反应物质已达平衡。但当开始运行后,最上层很快就失效了,因此以后交换作用在此失效层以下的交换剂中运行。在钠离子交换软化过程中交换剂层分为三层,第一层为失效层,第二层为工作层,第三层为没参加工作的交换剂层,又称保护层。在交换软化中,第一层渐渐加大,第二层渐渐向下移动,而第三层逐渐缩小,直等到第二层的下边缘移到和交换剂层的下边缘重合时,若再继续交换,出水的硬度就开始增加了,也就是说交换器已开始失效。

　　例[7-3]某厂一台交换器内装001×7树脂为0.3m3,其工作交换容量为100Omol/rd,再生时盐耗为120g/mol,使用食盐纯度为95×1OF2,求再生一次用盐量?

　　80年代以来国内外全自动软水器开始研制和推广使用,全自动离子交换软水器,在技术理论上并未有新的突破,其交换和再生的原理及再生步骤与同类型手动(顺流、逆流、浮床等)普通铺离子交换器基本相同,只是体积变小了,在终点控制上做了一些改进,国内手动水处理设备的软化终点是通过化验监测出水硬度或由硬度超标报警信号来实现的。而美国、日本进口软水器终点控制是

　　1.进口或引进国外技术的全自动离子交换软水器这类软水器一般都由控制器、交换柱和盐水罐组成,其中交换柱和盐水罐的构造基本上都相似,而控制器则因其品牌和种类不同而构造各异,且软水器的性能主要取决于控制器的特性。常用的全自动软水器按控制器对运行终点及再生的控制不同,又分为时间控制型(简称时间型)和流量控制型(简称流量型)两大类。由于控制器的品牌和种类繁多,设定操作的方法也各有不同,使用前应详细查看软水器的使用说明书,下面仅以典型的控制器为例,作简要介绍。

　　时间型自控系统是采用时间电机控制全部工作程序,当预先设定的制水时间终止时立即投入再生,并自动如期完成反洗、进盐(置换)冲洗、制水、备盐等流程后又自动转入制水。时间型软水器一般是由单机单柱、顺流再生的。它根据交换柱内树脂所能除去的硬度总量设定运行时间、定时进行自动再生、也可以根据需要随时进行手动再生。由于时间型软水器是按日期再生,且在再生期间不产软水,因此较适用于用水量较稳定,并间歇运行的锅炉。时间型软水器的控制器一般装在交换柱的上部,其面板部分通常由定时器钮(或时间控制钮)、日期轮和操作指针钮(或手动再生钮)等组成。

　　通常时间型控制器在出厂时已将自动再生的时间固定在凌晨2时30分,即当时间箭头转到2.5AM处时就开始再生.(因为这时锅炉一般都暂停运行)。当然也可根据需要,自行设定时间,使再生提前或推迟进行。另外,停电时定时器钮将停止走动,故停电后必须重新校正定时器钮的时间。AUTOTROL控制器的时间校正方法为:把定时器钮拉出(使齿轮脱开)并转动,将时间箭头指向欲定的时刻,然后松手,使定时器钮的齿轮啃合。HECK控制器则是压下时间控制按钮,使其松开与时间盘的啃合,转动时间盘使时间箭头对准欲定的时刻,然后松开按钮,恢复与时间盘的啃合。

　　例如,在上午10点校正时间,如果不想改变再生时间,就把时间箭头指向当前时间,即1OAM处;如要推迟2h再生,可把定时器往前移2h,即把时间箭头指向上午8点(8AM)处,这样再生就将在凌晨4点30分进行;若欲提前3h再生,则把时间箭头指向下午1点(1PM)处,那么半夜11点30分就会再生。

　　(3)再生日期的设定应根据交换器内树脂的填装量、工作交换容量、原水的硬度、软水的每日用量等因素确定,可按下式估算:

　　Qd一一交换器单位时间产水量,或锅炉进水量(也可近似按蒸发量算)t/h;

　　例[7-5]一台KZL2-8蒸汽锅炉,自动软水器内装0.3m3001×7树脂,锅炉每天实际运行12h,如原水硬度为5.0mol/L,该交换器应设定几日再生一次?

　　为了确保锅炉安全运行,严防软水硬度超标,根据计算结果取其整数,宜定为2天再生一次。AUTOTROL控制器再生日期设定时,先将日期轮上的期限钠全部拉出,然后转动日期轮使日期箭头指向当天日期或第1号,再在需要再生的日期上按下期限钠(如本例2天再生一次,需将2、4、6号即间隔的期限钠按下)。FLECK控制器则是将日期轮上数码对应的不锈钢片向外拨出为再生日期。时间型软水器每天只能自动1天,则需手动增加再生次数,或改用流量型软水器,也可选用树脂装载量较多的软水器。

　　AUTOTROL控制器中再生及运行的程序是由操作指针钮控制的。一般情况下是自动运转的,但在调试或停电时可用宽刃螺丝刀插入红色箭头槽内将指针钮压下后进行手动再生。指针按钮的运转程序为:反洗(BACK-WASH)→进盐和慢洗(BRINE&RINSE)→重充盐水和清洗(BRINEREFILL&PURGE)→运行制软水(SERVICE)。有时当原水水质突然恶化或软水用量暂时增大而造成软水提前出现硬度时,可将操作钮压下转到’启动(START)位置,过几分钟交换器就会自动进行一次额外的再生,而不影响原设定的再生时间。FLECK控制器手动再生时,只要顺时针转动手动再生按钮,昕见’卡嗒’?声,即可自动开始再生程序。另外,有些控制器(如FLECK)还可根据用户当地水质情况调整再生程序的时间。即通过增加或减少定时器上的插钠和插孔数目来调整再生各步的时间,以便取得最佳的再生效果。

　　流量型(流量启动再生软水器),其自控系统所配置的流量计,可连续记载软水累积产量,等达到设定值时,即由流量控制器自行启动再生装置转入再生。结束后又可自动转入、制水,始终周而复始地转换制水与再生。流量型软水器通常配置有两个或两个以上的交换柱,其再生周期是根据交换柱内树脂所能除去郎硬度总量,按周期制水量来设定的。运行时由控制器内的流量计对流过水量进行计量,当制水量达到设定的水量时,就自动进行切换再生。因此流量型软水器不但可连续产软水,而且在用水量不稳定或间断运行的情况下,其再生设定比时间型更为合理。流量型软水器的组成及控制器有多种系列,如单阀双路(由一套控制器控制两个交换柱)、双阀双路(每个交换柱各有一套控制器,并由一个遥控调节流量计来控制自动切换)及多阀多路(由多组控制阀和交换柱及电脑控制系统组成,可满足制水量大于50t/h的需要)。流量型软水器大多采用顺流再生,其再生程序及再生各步所需时间的调整与时间型软水器相同。也有些流量型软水器是采用逆流再生的,不过一般都是采用无顶压低流速逆流再生,因此其运行和再生程序与顺流再生差不多,基本上都是z运行→反洗→进盐→置换洗(慢速洗)→正洗(快速洗)』→盐罐再注水。其中逆流再生在进盐和置换时的液流流向与顺流再生时相反,且由于进盐流速慢而使得再生时间较长。全自动软水器采用逆流再生时,需注意水压波动对射流器进.盐速度的影响,有的控制器装有进盐稳压装置及压力表,以保证进盐速度的稳定,防止树脂乱层,避免水压波动的影响,这样逆流再生的效果就较好。常见流量型控制器的面板。流量型软水器的流量设定可按下式估算，但这仅为参考数，设定后还应定期化验出水硬度，并及时按实际运行终点时软水总流量进行调整,使软水器既保证整个周期的出水符合国家标准,又尽量提高运行的经济性。

　　例[7-6]某台锅炉配有一台进口的双柱流量型全自动软水器,每个交换柱内各装250kg树脂,测得进水平均硬度为5.ommol/L,若树脂的湿视密度为0.8t/m3,工作交换容量为100Omo1/m3,保护系数取0.8,则交换器流量宜设定为多少?

　　(3)压住流量外盘,提起流量刻度盘,按所要设定的流量值对准面板上的流量白色尖头,然后松手,使齿轮啃合。这样当周期制水总量达到5Om3时,交换器就会自动进行切换再生。流量型软水器可一天再生多次,且当原水硬度发生变化时,可随时调整流量的设定并进行手动切换再生。

　　3.需注意的几个问题虽然同类型的全自动离子交换软水器,其构造和再生原理基本相似,但各国各厂的产品在具体操作方法上都会因所配置的控制器不同而有所不同,因此在使用时应严格按产品说明书的要求进行操作。另外,还需要注意以下几个问题:

　　(1)软水器出口验水阀应设在出水控制阀之前,以便化验合格后再开出水阀,确保水箱内软水硬a度合格。有些说明书上将验水阀设在出水阀之后,或没有验水阀,都易造成硬度不合格的水进入软水箱内,应予以改进。

　　(2)不少时间型全自动软水器的出水并没有自动开关装置,再生时硬水将从控制器内部的旁路出水。这类软水器在自动再生时一般是*软水箱满水位状态下由浮球阀关闭来阻止硬水进入软水箱(这也是自动再生常设在半夜锅炉暂停时进行的原因)。如果再生时软水箱未满或水位下降,浮球阀开启着,则硬水及再生后期的部分排出液就会进入软水箱,造成给水不合格。 利澳手机app下载，在这种情况下应先手动将出水阀关闭,再进行再生。建议安装时加装电磁阀,以便在设定的时刻,出水可自动关闭或开启。有的控制器(如FLECK等控制器)配有无硬水旁通活塞,再生时硬水能自动阻断,就元需外配电磁阀。

　　(3)交换器自动再生时需用电来工作,因此安装时交换器的电源须和锅炉用电分开,以便锅炉停用切断电源时,交换器可继续工作。

　　(4)盐水罐溶盐的水,第一次使用时是人工加人的,以后每次再生后期交换器会自动充水不必另加。使用中应注意,盐水罐内水位不可太高,否则会造成再生时吸盐过多,甚至将盐水带入再生后的软水中。如发现盐水罐溢流,有可能是连接部位泄漏或盐水阀等被脏物卡住,须及时检修或清洗。

　　(5)盐水罐的盐水须保持过饱和状态。每次再生时实际用盐量和加人的盐量无关,但加盐也不可太少或太多,盐量不足会造成再生不彻底;而盐太多易引起结块并会因形成盐桥而无法吸取盐(这时应小心地将盐块捣碎)。每次加盐量最好不超过六次再生所需盐量。另外,最好用颗粒状工业粗盐,不宜用精盐或加腆盐.

　　(6)自动软水器的进、出水及软水池也需经常化验(每天至少一次),除了化验硬度外,也应定期化验氯离子含量,以防盐水带入软水中。当发现原水硬度发生变化或出水硬度超标时,应及时调整再生的设定日期或流量。

　　(7)目前应用的全自动离子交换器,基本上都仅除去硬度制取软水,对于原水碱度较高的地区仍需考虑降碱的问题。

　　(8)有些进口的全自动软水器是由进水向盐罐自动注水,这在原水硬度较高的情况下将会明显影响再生效果,因此对于原水为高硬度的地区宜选配采用软水向盐罐注水的全自动软水器。

　　(9)有些进口的全自动软水器所用的单位并非国际单位,设定计算时需进行换算,其常见单位的换算有:

　　5.阿图祖(AUTOTROL)等自动软水器使用前应详看说明书、并请有经验的技术人员指教。