鍋爐用水品質剖析
蒸汽鍋爐的使用有二百余年的歷史,在工業革命和發展方面建立了巨大功勛。但由于在高溫下工作,蘊藏了大量的能量,一旦發生事故,所蘊藏的能量瞬間釋放出來,其破壞作用是相當巨大的。鍋爐使用初期問題在于結構、制造工藝、材質等方面。水質問題也突出起來。由于水質問題引起事故的比例不斷上升給國家財產造成一定損失,引起了國家的重視。為了提高蒸汽品質,保證鍋爐的安全運行,國家制定了嚴格的水質標準,標準如下:
水質標準是指水在具體應用中所限定的水質指標范圍。
水質是指水和其中雜質所共同表現的綜合特性。水質指標是表示水中雜質的種類及含量。通常分為兩類:一類是反應水中某種雜質含量的成份指標:例如溶解氧、磷酸根、氯離子、鈣離子等等。另一類是表示某一類物質的總含量,如硬度、堿度、溶解固形物等。
天然水在大自然的循環過程中與大氣土壤和巖石相接觸,因為水具有較強的溶解能力,所以任何水體都不同程度的含有多種多樣的雜質。工業廢水的排放,生活污水以及農田化肥的流失使天然水中的雜質更趨復雜。天然水中最大顆粒的稱懸浮物,其次稱為膠體,最小的是分子和離子。離子雜質有陽離子和陰離子之分。陽離子有Ca 2+、Mg 2+、Na 2+、Fe 2+等。
陰離子主要有HC0 3-、SO 4 2-、C1-等,對鍋爐危害性較大的有Ca 2+、Mg 2+,還有HC0 3-和S0 4 2-等離子。
由于它在鍋爐蒸發濃縮時容易產生難溶性化合物,沉積在受熱面上形成水垢如碳酸鹽水垢CaCO 3、硫酸鹽水垢Ca-SO 4、硅酸鹽水垢CaSiO 3、混合水垢、含油水垢。
這些物質會對鍋爐的使用產生相當大的危害性:大量浪費燃料、降低鍋爐出力、增加鍋爐的檢修量、鍋爐管路因過熱損壞;危及安全。據有關資料顯示30%以上的鍋爐損壞是由水垢造成的,因此國家對水質有著嚴格要求。
一、給水。給水是直接進入鍋爐內的水,它對鍋爐的使用壽命和安全至關重要。水質分析對水質的質量判斷有重要意義。水質(純水設備的概述)分析是分析化學內容之一。分析化學的任務就是確定物質的結構、化學成分及含量。化學分析法是利用被測物質的某種化學性能,通過一定的化學反應來測定的方法。原水中帶有Ca 2+、Mg 2+、Fe 2+、Mn 2+、Al 3+、等離子的原水是不能直接使用的,它需要有效的軟化處理。目前,我們采用的是鈉型陽離子交換樹脂軟化水的化學處理法,用NaCl作為再生劑。
當原水經鈉離子交換樹脂層時,則水中的Ca 2+、Mg 2+等離子和樹脂中鈉離子進行交換,從而使水質得到軟化。用化學方程式表示:碳酸鹽硬度軟化Ca(HCO 3)2+2NaR=CaR 2+2NaHCO 3 Mg(HCO 3)2+2NaR=MgR 2+2NaHCO 3非碳酸鹽硬軟化CaSO 4+2NaR=CaR 2+Na 2 SO 4 MgSO 4+2NaR=MgR 2+Na 2 SO 4 CaCl 2+2NAR=CaR 2+2NaCl MgCl 2+2NAR=MgR 2+2NaCl對經鈉離子交換軟化的水質其硬度仍可能殘存,為了解水中硬度的含量及變化用絡合滴定法對硬度作進一步分析,目的是控制給水硬度符合國家標準。絡合滴定法是通過絡合反應來進行化學分析的方法,主要測定水中Ca 2+、Mg 2+離子的含量。用乙二銨四乙酸二鈉為絡合劑,簡稱EDTA,微溶于水,在一般情況下一個EDTA分子就可以滿足不同狀態配位數金屬離子的需要,所以它與金屬離子大都是1:1的絡合生成易溶于水的絡合物。
在絡合滴定中,等當點的顯示常用金屬指示劑絡黑T.
金屬指示劑也是一種絡合劑,它與金屬離子生成的絡合物顏色不同于它本身的顏色,而且需要它與金屬離子形成的絡合物穩定性略低于EDTA和金屬形成的絡合物,所以滴定前指示劑先于金屬離子絡合,溶液顯該絡合物的顏色。滴定時EDTA先與游離的金屬發生絡合反應達到等當點時。原來與指示劑絡合的金屬離子全部與EDTA形成絡合物溶液中的指示劑就恢復其本身的顏色。
中強酸,溶液的PH值會影響絡合物的穩定性,所以在用EDTA滴定硬度時需用緩沖液控制。
PH值為10.0±0.1。
二、鍋水堿度(JD)單位毫克當量/升(me/L),堿度是表示水中能與強酸容量法測定酚酞堿度和甲基橙堿度。
酚酞堿度是用酚酞作指示劑來測定水中的堿度。通過滴定到終點(PH=8.2-8.4)根據所消耗的強酸計算堿度值為P,此時水中堿性物質的反應程度OH-全部反應,H 2 O、CO 3 2-反應成HCO 3-,而HCO 3-則不能參與反應。
甲基橙堿度是以甲基橙作指示劑滴定至終點的(PH4.3-4.5)在此PH值下,水中堿性物質都能發生中和反應,即OH-反應生成水,CO 3 2-和HCO 3-反應成H 2 CO 3,所以甲基橙堿度又稱總堿度,JD=M+P水中堿度成分判斷和計算P和M的關系通過分析各項指標,結合我院鍋爐系統的實際狀況,根據不同的變化用科學的方法采取不同的措施進行實驗。例如:我院地處半山區地段,地下巖層豐厚,水質硬度較大,單純采用樹脂處理,水質不符合實際要求。殘存硬度仍可能產生難溶性物質,在這種狀態下,采用鍋內加藥和鍋外化學處理相結合的方法,比較有效。既對環境沒有污染,又阻止了水垢的形成。
實踐證明方法得當,數據準確可靠,取得了很好的效果。鍋爐運行多年來,從未因水質問題影響到正常運轉。通過各項指標的化驗分析,有效的保護了國家的財產和鍋爐的安全。
所以做好水質分析工作,對于降低鍋爐事故有著極其重要意義,也是非常必要的。
(完)