马铭潞(广东省特种设备检测研究院珠海检测院,广东 珠海 519000)
锅炉水介质检测浅谈珠海市工业锅炉加药处理的常用药剂
马铭潞(广东省特种设备检测研究院珠海检测院,广东 珠海 519000)
锅炉加药水处理是锅炉水质调节的常用方法,一般分为单纯锅内加药水处理和锅外处理后的补充加药处理。它通过把易形成水垢的物质,转变为可以排掉的水渣,从而防止或减缓水垢的形成,防止锅炉发生金属腐蚀。本文针对珠海市工业锅炉加药处理的常用药剂进行探究。
工业锅炉;加药处理
(1)根据GB/T1576-2008《工业锅炉水质》标准规定,额定蒸发量小于或等于4t/h,且额定蒸汽压力小于或等于1.3MPa的自然循环蒸汽锅炉、对水汽质量无特殊要求的汽水两用锅炉、额定功率小于或等于4.2MW非管架式承压的热水锅炉和常压热水锅炉,均采用单纯锅内加药水处理。
(2)有下列情况之一的工业锅炉,要进行锅炉加药补充处理
1.采用锅外水处理额定蒸汽压力大于1.0MPa的自然循环蒸汽锅炉和汽水两用锅炉。
2.贯流锅炉和直流锅炉。
2.1 氢氧化钠
(1)有效消除给水中的硬度:
(2)防止结垢物质在金属表面生成水垢,锅水中存在大量的碳酸钠晶粒,存在大量的氢氧根(OH-),吸附在正电荷碳酸钠晶粒周围,阻止其合并长大,同时防止在锅炉金属表面附着,生成水垢。
(3)保持锅水的碱度,当满足PH9.5~PH11.5,锅炉金属表面可以生成稳定的保护膜,阻止氧对锅炉金属的腐蚀。
但是,需要注意的是,选择氢氧化钠做单一的除垢剂,只能消除碳酸盐硬度和镁硬度,而不能消除水中的钙硬度,所以仍会造成锅炉结垢,建议与碳酸钠配合使用。
2.2 碳酸钠
(1)与水中非碳酸盐硬度反应:
其中MgCO3又会水解成溶解度更小的Mg(OH)2沉淀:
(2)在锅水中会部分水解成NaOH,因此具有氢氧化钠的作用。其水解反应为:
由于碳酸钠的水解率将随着锅炉压力的增高而增大,碳酸钠水解后生成的CO2将随着锅水的蒸发而进入蒸汽系统,尤其当给水未除氧或者除氧效果不好的时候,氧和二氧化碳的共同作用将使腐蚀更为严重。因此,碳酸钠只适用于压力较低的工业锅炉单纯加药处理,而不宜用作软化处理后的调节处理,也不易用作中高压的锅内加药处理。
(3)氢氧化钠或碳酸钠加药量计算
2.2.1 锅炉开始投入运行时每t给水所需加药量:
2.2.2 锅炉正常运行时所需加药量:
JD锅-锅水保持的碱度(mmol/L)
YD给水-给水总硬度(mmol/L)
JD给-给水总碱度(mmol/L)
P-锅炉排污率(%),一般为5%~10%
53-碳酸钠摩尔质量
当给水中的碱度大于给水中的硬度,此时在锅炉运行时就无需再加碳酸钠,只需控制锅炉的排污率要过大,否则会造成锅水中的碱度降低,久而久之会形成水垢,腐蚀锅炉。
2.2.3 磷酸三钠
很好的阻垢剂,水解不受温度、压力的影响,一般作为水渣调节剂,消除残余硬度,同时还可以调节锅水的PH,适用于任何压力的汽包锅炉。
(1)能与水中的硬度物质反应,生成水渣。
在沸腾的锅水中,PH达到10左右,磷酸根离子还能与钙离子生成流动性很强的碱式磷酸钙水渣,他是一种难溶化合物,只要保持锅水中含有定量的PO43-,Ca2+含量就比较少,致使Ca2+没有机会与SO42-和SiO32-形成难以清除的硫酸盐和硅酸盐水垢。
锅水中磷酸盐浓度应根据给水水质来控制。当给水无硬度时,锅水磷酸根的浓度宜控制在标准低限为好;当给水中有硬度时,为了防止受热面结垢,磷酸根浓度应控制稍高些。
磷酸盐处理时给水硬度较高时,加药量就会增大,锅水含盐量增高,水渣增多,影响蒸汽品质,造成排污过多的热能浪费,经济浪费。过多的磷酸根会和镁离子形成粘性很大的磷酸镁沉淀,粘附在锅炉上形成水垢。此外磷酸根会和钙离子反应生成游离的氢氧化钠,造成锅水的PH升高。
(2)加药量计算
采用锅内加药:
YD-原水硬度(mmol/L)
采用加药补充处理:
4-Na3PO4·12H2O与PO43-的摩尔质量比
28.5 -1mol(1/2Ca2+)变为Ca10(OH)2(PO4)6水渣所需PO43-浓度(mg/L)
YDC-给水残余硬度(mmol/L)
e-锅炉水应维持的PO43-浓度(mg/L)
V-锅炉水容量
ε-工业磷酸三钠Na3PO4·12H2O的纯度,一般为95%~98%
P-锅炉排污率(%)
Q-每小时锅炉给水量(t/h)
综上所述,锅内加药水处理的优点有很多,简单快捷,相对于锅外离子交换法而言,节约大量用水,减少对环境的污染。但是缺点对锅炉排污控制要求严格,排污量和热损失相对较大,且适用于小型工业锅炉。当给水中的永久硬度较大选择以碳酸钠为主的防垢剂,当暂时硬度较大选择以氢氧化钠为主的防垢剂。锅炉运行压力超过1.5MPA时,随着锅炉压力逐渐升高,碳酸钠在水中的分解率急剧增大,不再适用阻垢防垢。考虑添加磷酸盐的时候,给水必须采用离子交换处理法后,且硬度很小的时候使用,或者是磷酸盐含量较少的情况下适合使用。
[1]许兴炜,锅内加药进行锅水处理北京,中国特种设备研究院.
[2]GB/T1576-2008《工业锅炉水质》.
[3]《锅炉水处理及质量监督检验技术》北京,中国锅炉水处理协会.
图-1热效应曲线
从图-1可以看出该反应过程属于典型的加料控制反应,自动加料开始时,热生成速率迅速上升,加料结束迅速下降,但是反应仍然有一定的滞后,加料完毕时,热转化率为70.0%,还有部分原料未能转化完毕。最大放热功率出现在加料完毕时(Qr⁃max=87.5W),反应的绝热温升△Tad=10.527K,则水解反应的MTSR=50+△Tad=60.527℃<100℃(溶剂水的沸点)。
总之RC1e反应量热仪是一种了解实验过程中热效应的工具,但是需要详细了解软件编程的相关知识后才能真正有效利用。
参考文献:
[1]刘纯,潘旭海,陈发明等.反应量热仪RC1在华工热危险性分析中的应用[J].工业安全与环保,2011,37(5):26-32.
[2]朱勇,王玉,刘建利等.ADN合成过程的热效应[J].含能材料,2012,20(6):735-738.
[3]周诚,朱勇,王伯周等.FOX-7合成过程中硝化反应的热危险性[J].含能材料,2014,22(1):53-56.
马铭潞(1988-),女,汉族,山东省莱州市,本科,助理工程师。