鍋爐自動(dòng)消垢凈與水處理技術(shù)現(xiàn)狀介紹

專家姓名：朱明君　　類別：水垢清洗技術(shù)

鍋爐自動(dòng)消垢凈與水處理技術(shù)現(xiàn)狀介紹
一、前言
為保證工業(yè)鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)鍋爐給水品質(zhì)和水處理技術(shù)的要求越來(lái)越高。目前廣泛使用的爐外水處理設(shè)備鈉離子交換器雖然嚴(yán)格操作也能達(dá)到鍋爐給水水質(zhì)的要求，但因其操作繁瑣，分析結(jié)果受藥品質(zhì)量、化驗(yàn)人員素質(zhì)、水平等諸多因素的影響，交換終點(diǎn)往往不能準(zhǔn)確判定，從而不可避免地造成鍋爐結(jié)垢。鑒于這種狀況，我公司科研人員經(jīng)過(guò)多年努力，成功研制出了新型爐內(nèi)水處理藥劑——自動(dòng)消垢凈。該產(chǎn)品具有操作簡(jiǎn)單、除垢、阻垢效率高、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)多年實(shí)際工業(yè)應(yīng)用，已逐漸被用戶接受、采用，成為一種理想的代替爐外水處理的鍋內(nèi)水處理藥劑。
二、鈉離子交換器及其基本工作原理
最早出現(xiàn)的連續(xù)式離子交換水處理設(shè)備是移動(dòng)床和流動(dòng)床，其主要特點(diǎn)是：離子交換的各主要過(guò)程，是在不同的設(shè)備中同時(shí)進(jìn)行的，而在交換過(guò)程中，樹(shù)脂是移動(dòng)或流動(dòng)的。此類設(shè)備由于系統(tǒng)龐大，工藝流程較為復(fù)雜，對(duì)操作者的水平要求較高，而不能被一般鍋爐房采用。近年來(lái)，經(jīng)過(guò)水處理科學(xué)工作者的不斷探索試驗(yàn)，研制出一種新型的連續(xù)式離子交換水處理設(shè)備——自動(dòng)切換鈉離子交換器，它是采用以液體移動(dòng)代替樹(shù)脂移動(dòng)的一種新型連續(xù)水處理設(shè)備，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、自動(dòng)化工作等優(yōu)點(diǎn)，目前鍋爐房常見(jiàn)的為四柱型自動(dòng)切換鈉離子交換器。
四柱型自動(dòng)切換鈉離子交換器基本工作原理：
四柱型自動(dòng)切換鈉離子交換器在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，原水由交換柱底部進(jìn)入，經(jīng)下部配水裝置配勻后，進(jìn)入床層（交換樹(shù)脂RNa），靠上升水流將交換樹(shù)脂以密實(shí)的狀態(tài)向上托起，使交換樹(shù)脂在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中呈懸浮狀態(tài)，并在其交換柱底部形成高度約100mm的水墊層空間，作為床層體積變化的緩沖高度和使水流分配均勻。在水流經(jīng)床層時(shí)，原水中的Ca2+、 Mg2+等陽(yáng)離子與交換劑中的Ca+進(jìn)行交換反應(yīng)，從而使水得到了軟化，其反應(yīng)式如下：
2RNa+Ca2(Mg2+)→R2Ca(R2Mg)+2Na+
處理好的軟化水經(jīng)上部配水裝置引出交換柱體外，當(dāng)床層失效后，進(jìn)入交換柱底部的水流強(qiáng)度減弱，床層靠自重整體下落（稱為落床），于是交換柱由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)入再生狀態(tài)。
再生狀態(tài)其過(guò)程與軟化過(guò)程相反，Na+與交換劑中的Ca2+、 Mg2+離子進(jìn)行再生反應(yīng)，使交換劑重新恢復(fù)其交換能力，其反應(yīng)式如下：
R2Ca(R2Mg)+2Na+→2RNa+Ca2(Mg2+)
再生液及清洗水由交換器底部排出。
四柱型自動(dòng)切換鈉離子交換器由四個(gè)交換柱交換工作，四個(gè)交換柱用外部管系連接協(xié)調(diào)工作，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)產(chǎn)水。
三、低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB1575-1996）
鈉離子交換器的正常使用有效防止了Ca2+、 Mg2+的結(jié)垢，但鍋水中溶解氧腐蝕問(wèn)題在高溫下便顯得尤為突出。為有效解決防垢、防腐問(wèn)題，勞動(dòng)部制定了低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
（一）名詞解釋
1.鍋水：指鍋爐運(yùn)行時(shí)，在其本體（鍋筒、水冷壁管）的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動(dòng)著的水。
2.排污水：為了防止鍋爐結(jié)垢和改善蒸汽品質(zhì)，有意識(shí)的用排污的方法排出一部分鍋水，這部分排出的鍋水稱為排污水。
3.硬度：指水中重金屬離子含量總和，可簡(jiǎn)化為水中Ca2+與 Mg2+的總和。
符號(hào)： H 單位：mmol/l(1/2Ca2+、1/2 Mg2+)
4.堿度：指水中能被酸中和的所有物質(zhì)，即水中HCO-3、CO2-3、OH-含量的總和。
OH-+H+→H2O
CO2-3+H+→HCO-3
HCO-3+H+→H2O+CO2
符號(hào)：A其中A給－給水堿度；A鍋－鍋水堿度；單位：mmol/l。
（二）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定
1.pH=10～12；
2.A鍋=6～24；
3.H≤0.03mmol/l（蒸汽鍋爐）；
H≤0.6mmol/l（熱水鍋爐）；
4.溶解氧≤0.1mg/l（熱水鍋爐）。
（三）有關(guān)解釋
鍋水維持足夠堿度的作用：
1.加大形成水渣的可能性，起到防垢作用。
2OH-+Mg2+→Mg(OH)2↓水渣形成過(guò)程也是自然堿度的軟化過(guò)程。
CO2-3+Ca2+→CaCO3↓
上述反應(yīng)從而減少了CaSO4、MgSO4、CaCl2、MgCl2等非碳酸鹽硬度出現(xiàn)的可能性，起到了抑制作用（減少形成硬垢的可能性）。
2.維持鍋水pH值在10－12范圍可減少氧的腐蝕作用，OH-大小決定了鍋水中pH
值大小。
在一定范圍內(nèi)，腐蝕速度可以降低為零。
維持鍋水堿度達(dá)標(biāo)、pH值達(dá)標(biāo)是防垢、防腐的首要條件。堿度與pH值的關(guān)系：堿度達(dá)標(biāo)pH值一定合格；但pH值達(dá)標(biāo)，堿度不一定合格。
由于鍋水中的堿度成份能防止鍋爐設(shè)備結(jié)生堅(jiān)硬的硅酸鹽垢和因給水中的殘留硬度引起的水垢。因此，鍋水必須含有一定的堿度成份，鍋水堿度規(guī)定了上限值是為了防止鍋爐設(shè)備發(fā)生堿性腐蝕、苛性脆化和發(fā)生汽水共騰，保證蒸汽品質(zhì)。
由以上說(shuō)明可以看出，低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的制定，是為了有效解決鍋爐設(shè)備防垢、防腐的問(wèn)題，而自動(dòng)消垢凈的開(kāi)發(fā)恰恰滿足了這一要求，且操作簡(jiǎn)單。
四、鍋爐阻垢靈的性能特點(diǎn)
1．高效防垢
鍋爐自動(dòng)消垢凈是根據(jù)水中各種結(jié)垢離子的性質(zhì)研制的螯合型高效阻垢劑，它采用化學(xué)配位場(chǎng)原理，使水中Ca2+、 Mg2+等重金屬離子與鍋爐阻垢靈發(fā)生螯合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的可溶性螯合物（但不改變水中Ca2+、 Mg2+含量），從而有效防止鍋爐水中的結(jié)垢離子沉積形成水垢，對(duì)于給水中硫酸根離子和硅化合物含量較高的地區(qū)，可有效防止鍋爐及其它熱交換設(shè)備生成難溶性水垢。
2．防腐
其防腐原理主要來(lái)自兩個(gè)方面：
首先，鍋爐自動(dòng)消垢凈本身含有防腐成份，可在鍋爐金屬表面形成防腐保護(hù)膜，從而防止金屬腐蝕；
其次，使用鍋爐自動(dòng)消垢凈可在鍋爐金屬表面形成0.1～0.2mm的自脫性垢層，當(dāng)垢層再增加時(shí)，由于自動(dòng)消垢凈的介入，使垢層分子與金屬間的排斥力大于垢層與金屬間的粘合力，從而使其脫落隨排污排出。如此周而復(fù)始，鍋爐金屬表面始終有一層0.1～0.2mm左右的水垢層，這好比給金屬穿上了一層保護(hù)衣，防止了水及水中溶解氧與金屬的直接接觸，從而有效防止了鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的腐蝕損傷。
理論研究和鍋爐實(shí)際運(yùn)行狀況都證明，當(dāng)鍋爐保持絕對(duì)干凈運(yùn)行時(shí)，水及水中溶解氧的腐蝕問(wèn)題便尤為突出。當(dāng)水垢小于0.5mm時(shí)，垢層對(duì)金屬導(dǎo)熱性影響不大，但可防止水及溶解氧對(duì)金屬的腐蝕；當(dāng)垢層大于0.5mm時(shí)，對(duì)熱傳導(dǎo)的影響增大，造成能耗增加；當(dāng)垢層大于2mm時(shí)，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行不利，且造成能源的極大浪費(fèi)。因此可以看出，鍋爐自動(dòng)消垢凈的作用機(jī)理適應(yīng)了實(shí)際應(yīng)用中防腐的要求。
五、鍋爐自動(dòng)消垢凈的使用范圍、方法及注意事項(xiàng)
1.使用范圍
各種低壓蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、蒸汽發(fā)生器、蒸餾水器、內(nèi)燃機(jī)水冷卻系統(tǒng)及其它熱交換設(shè)備。
2.使用方法
按每噸25克將本品加入給水箱，混勻后注入鍋爐，補(bǔ)水時(shí)同比例加入。
蒸汽鍋爐每班排污1次，排污率8-10%；蒸汽發(fā)生器、蒸餾水器每天排污1次。
3.注意事項(xiàng)
硬度小于3mmol/L時(shí)，用量可減至13-15克。
硬度較高時(shí)（地下水）應(yīng)增加本品用量，并加強(qiáng)排污。
排污時(shí)各排污點(diǎn)均應(yīng)排到。停爐時(shí)應(yīng)將各排污閥全開(kāi)，使污水排盡，并用清水沖凈水渣，以防堵塞。
本品安全無(wú)毒，不進(jìn)入蒸汽，食品、釀酒、生活等蒸汽鍋爐也可使用。
六、鍋爐自動(dòng)消垢凈代替鈉離子交換器的可行性分析
鍋爐自動(dòng)消垢凈是研制開(kāi)發(fā)的代替鍋外水處理裝置——鈉離子交換器的新型爐內(nèi)水處理藥劑，它具有穩(wěn)定Ca2+、 Mg2+等結(jié)垢離子能力強(qiáng)，簡(jiǎn)化水處理操作程序，降低水處理成本等特點(diǎn)，可對(duì)企業(yè)起到減員、增效、節(jié)能等作用，具有廣泛的應(yīng)用前景。
（一）鈉離子交換器在實(shí)際應(yīng)用中存在的幾個(gè)問(wèn)題
1.在實(shí)際操作過(guò)程中，其分析化驗(yàn)結(jié)果與化驗(yàn)藥品質(zhì)量、化驗(yàn)人員操作水準(zhǔn)及化驗(yàn)人員的責(zé)任心等有很大關(guān)系，這些因素常造成不能準(zhǔn)確判斷交換終點(diǎn)或不能及時(shí)判斷交換終點(diǎn)，從而難免結(jié)垢離子通過(guò)交換樹(shù)脂直接進(jìn)入爐內(nèi)而引起結(jié)垢，達(dá)不到有效防垢的目的。
2.鈉離子交換器制取軟化水限于一定能力，當(dāng)企業(yè)生產(chǎn)需水量大時(shí)，或因體系失水補(bǔ)充頻繁時(shí)，其處理能力達(dá)不到實(shí)際需水量，這種情況下難免有生水直接進(jìn)入爐內(nèi)現(xiàn)象（熱水鍋爐普遍存在）。
3.鈉離子交換器的樹(shù)脂遇見(jiàn)鐵罐或給水管線內(nèi)帶來(lái)的銹垢極易發(fā)生中毒現(xiàn)象，使軟化水處理不能正常進(jìn)行。
4.樹(shù)脂在使用過(guò)程中難免有破碎及失效現(xiàn)象，需不定期進(jìn)行更換、填充。
（二）鈉離子交換器在實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生的費(fèi)用
鈉離子交換器在使用過(guò)程中產(chǎn)生的費(fèi)用一般由以下幾個(gè)部分組成：
1.軟化罐一次性投資費(fèi)用及其折舊費(fèi)；
2.再生劑（食鹽）費(fèi)用；
3.樹(shù)脂費(fèi)用；
4.再生時(shí)耗用的水費(fèi)和清洗泵耗用的電費(fèi)；
5.化驗(yàn)藥品、器材費(fèi)用；
6.化驗(yàn)人員工資費(fèi)用。
另外，在實(shí)際應(yīng)用中，盡管使用了鈉離子交換器，使用鍋爐仍不可避免造成了結(jié)垢的事實(shí)。這樣，仍需不定期對(duì)鍋爐進(jìn)行化學(xué)清洗，需支付清洗費(fèi)用。同時(shí)，酸洗還會(huì)對(duì)鍋爐造成腐蝕損傷，縮短鍋爐的使用壽命。
（三）部分小型鍋爐無(wú)任何水處理措施
對(duì)一些小鍋爐，往往因?yàn)榻?jīng)濟(jì)或其它方面的因素，人們不會(huì)花較大費(fèi)用為其配備軟化水設(shè)備——鈉離子交換器，而直接以生水進(jìn)鍋，這樣造成鍋爐迅速結(jié)垢以致能耗增加的現(xiàn)象也很普遍。
（四）自動(dòng)消垢凈的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)
1.技術(shù)可靠性
如前所述，只要在給水中按比例投入鍋爐自動(dòng)消垢凈，便可起到高效防垢、防腐的作用，且阻垢靈的投加并沒(méi)有嚴(yán)格的要求，可將藥品按比例均勻加入給水，將一天的藥量分2～3次投入鍋爐。如果某一天因各種因素漏加，只需在第二天將用量加大（補(bǔ)足漏加的數(shù)量）投入即可，從整體上并不影響其防垢防腐的效果。
2.經(jīng)濟(jì)
用鈉離子交換器進(jìn)行處理，據(jù)各地水質(zhì)狀況的差異其處理也不盡相同，水質(zhì)好的地區(qū)其處理成本最低可達(dá)2.50元/噸（包括水成本），水質(zhì)差的地區(qū)其處理成本可達(dá)5.00元/噸（包括水成本），由此可以看出，以鍋爐阻垢靈代替鈉離子交換器進(jìn)行水處理，可節(jié)約一定的成本費(fèi)用。
3.使用方便性
省去離子交換處理繁瑣的分析化驗(yàn)和樹(shù)脂再生工藝，可不加堿調(diào)整鍋水pH值，只備自動(dòng)消垢凈一種藥品，將藥按量投入供水箱內(nèi)混勻即可。
由上述種種因素可以看出，鍋爐自動(dòng)消垢凈的廣泛應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義，它不僅可有效防垢防腐，保證鍋爐及其它熱交換設(shè)備清潔運(yùn)行，避免化學(xué)清洗，而且簡(jiǎn)化了水處理操作程序，只需將藥品加入補(bǔ)水箱便可完成處理過(guò)程，且成本低廉。因此，鍋爐自動(dòng)消垢凈代替鈉離子交換器是切實(shí)可行的，具有廣泛的應(yīng)用前景。
曲阜天藍(lán)清洗服務(wù)有限公司螯合型綠色化學(xué)清洗劑——“自動(dòng)消垢凈”系列，以取代目前普遍使用的酸洗技術(shù)。從此，鍋爐、中央空調(diào)等熱交換設(shè)備化學(xué)清洗不用酸、無(wú)腐蝕、不停車及高除垢效果成為現(xiàn)實(shí)�！�
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發(fā)表時(shí)間：2007-10-03

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