【正文】 述各種水垢的混合物，很難指出其中哪一種是主要的成分。一般熱水鍋爐多為碳酸鹽水垢。 相互反應(yīng) 給水中原溶解度較大的鹽類和其它鹽、堿反應(yīng)后，生成難溶于水的化合物，而結(jié)生水垢。結(jié)垢、 11 腐蝕過程相互促進(jìn)，會(huì)很快導(dǎo)致水冷壁管的損壞， 甚至引起爆 管 事故。 一、水垢的危害 浪費(fèi)燃料 水垢的導(dǎo)熱性能很差，它比鋼鐵的導(dǎo)熱能力低幾十倍甚至更低，水垢的存在會(huì)使鍋爐的受熱面?zhèn)鳠崆闆r變壞，排煙溫度增高，增加燃料消耗量。 C1/2EDTA=：稱取 2g乙二胺四乙酸二鈉溶于 1000ml高純水中，搖勻。 KB指示劑終點(diǎn)顏色為藍(lán) 色。遇到此情況，可在加指示劑前，用 2m L 1%的 L半胱胺酸鹽和 2m L三乙醇胺（ 1:4）進(jìn)行聯(lián)合掩蔽，或先加入所需 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液 8090%（計(jì)入所消耗的體積），即可消除干擾。 ② 、水樣硬度在 8 取 100m L透明水樣注于 250m L錐形瓶中，加 3m L氨 氯化銨緩沖溶 液（或 1m L硼砂緩沖沖溶液）及 2滴 %鉻黑 T指示劑，在不斷搖動(dòng)下，用 C1/2EDAT=，記錄上述標(biāo)準(zhǔn)溶液所消耗的體積。 7H2O來代替 。滴定分析中應(yīng)嚴(yán)密注視被測溶液的顏色變化情況，以準(zhǔn)確判斷終點(diǎn)的到達(dá)。接著將移液管 下端尖口插入錐形瓶中，與內(nèi)壁接觸，錐形瓶稍傾斜，松開食指，讓管內(nèi)溶液自然地沿錐形瓶內(nèi)壁流下。如圖所示的正確讀數(shù)是 。 承壓熱水鍋爐給水應(yīng)進(jìn)行鍋外水處理，對于額定熱功率小于等于。這部分多出的 Na+、 K+的碳酸氫鹽堿度即所謂過剩堿度亦稱 為負(fù)硬度。因?yàn)?1/2CaCO3的摩爾質(zhì)量為 50g，所以 1mmol/L相當(dāng)于 50mg/L（ CaCO3）或 50ppmCaCO3，也可換算成美制單位，則 1gra/gal 相當(dāng)于 mg/L（ CaCO3），即 1mmol/L硬度相當(dāng)于 （ CaCO3）。 當(dāng)水中 HCO3含量小于水中鈣鎂總量時(shí)，水的硬度有碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度；當(dāng)水中 HCO3含量大于水中鈣鎂總量時(shí)，水的硬度有碳酸鹽硬度和過剩堿度（有時(shí)也稱負(fù)硬度），對這種水質(zhì)稱為負(fù)硬水。在天然水中，形成硬度的物質(zhì)主要是鈣、鎂離子，所以通常認(rèn)為硬度就是指這兩種離子的量。 例如： H2O分子的相對分子量為 ，其摩爾質(zhì)量為 。 摩爾 摩爾是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所含的基本單元數(shù)與 12的原子數(shù)目相等。 由于本人水平有限，書中難免有不足之處，望讀者批評指正。 全書共 九 章，主要包括：鍋爐給水的硬度及測定方法、離子交換樹脂及鈉離交換軟化原理、富來全自動(dòng)軟水器的組成、設(shè)計(jì)、安裝、操作以及運(yùn)行調(diào)試和維修。 一 、 摩爾及物質(zhì)的量 在化學(xué)方程式中，元素符號(hào)和分子式前面的系數(shù)分別表示原子或分子的數(shù)目。 摩爾質(zhì)量 每摩爾物質(zhì)的質(zhì)量叫摩爾質(zhì)量，單位是 g/mol，用符號(hào) M表示。 物質(zhì)的質(zhì)量（ m）、摩爾質(zhì)量（ M）與物質(zhì)的量（ n）之間關(guān)系可 依下式換算： 物質(zhì)的量濃度 溶液濃度如果用 1L 溶液中所溶解的溶質(zhì)的物質(zhì)的量來表示的，叫做物質(zhì)的量濃度，用 C（ A）表示，括號(hào)中的“ A” 為基本單元 ，單位是摩爾 /升，符號(hào)為 mol/L。天然水 2 中碳酸根 非常少，所以碳酸鹽硬度看作是鈣、鎂的重碳酸鹽硬度，此類鹽的硬度在水沸騰時(shí)就從溶液中析出而產(chǎn)生沉淀，所以也叫暫時(shí)硬度。這樣，用 物質(zhì)的量濃度（ mmol/L） 表示水中 硬度 物質(zhì)濃度的時(shí)候，在數(shù)值上就與過去習(xí)慣用的毫克當(dāng)量 /升（ meq/L）表示法完全相同。即首先組成假想化合物是 Ca2+、 Mg2+與 HCO3組成 Ca(HCO3)2和 Mg(HCO3)2，原因是當(dāng)水體受熱時(shí)，它們?nèi)菀邹D(zhuǎn)化成難溶的沉淀物 CaCO3和 Mg(OH)2，然后剩余的依次組合。 四 、鍋爐給水硬度指標(biāo) 《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》（ GB15762020）適用范圍：額定蒸汽壓力小于等于 的以水為介質(zhì)的固定式蒸汽鍋爐，也適用于額定熱功率大于等于、 額定出水壓力大于等于 。 盛裝標(biāo)準(zhǔn)溶液前，滴定管應(yīng)洗滌干凈，并用所盛裝的標(biāo)準(zhǔn)溶液洗滌 23次，然后注入標(biāo)準(zhǔn)溶液。 移液操作時(shí)，用右手拇指、中指拿著管子上端，將下端插入待吸溶液面下 1cm處，并且隨著液面下降而同時(shí)下降，自始至終不離開液面。 滴 定開始時(shí)滴定速度為 10mL/min 左右，在接近終點(diǎn)時(shí)，滴定速度應(yīng)減緩，以免滴定過量而影響了分析的準(zhǔn)確性。 7 注：測定前對所用 Na2MgY必須進(jìn)行鑒定，以免對分析結(jié)果產(chǎn)生誤差。 測定方法 ① 、水樣硬度大于 按表中的規(guī)定取適量透明水樣注于 250mL錐形瓶中，用除鹽水稀釋至100mL。 ③ 、冬 季 水溫較低時(shí)，絡(luò)合反應(yīng)速度較慢，容易造成滴定過量而產(chǎn)生誤差。 。 鉻藍(lán) SE C16H9O9S2N2CINa2 鉻藍(lán) SE 加 10mL 氨 氯化銨緩沖溶液，用除鹽水稀釋至 100mL。 乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度按下式計(jì)算： 式中： C1/2EDAT標(biāo)定的乙二胺四乙酸二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度， mol/L m氧化鋅的質(zhì)量， g； M1/2Zno氧化鋅 的摩爾質(zhì)量， ； 1000201000mLEDAT中取 20mL滴定； V1/2EDTA滴定 時(shí)消耗 EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積， mL。鍋爐水冷壁管內(nèi)有水垢附著的條件下，從水垢的孔、縫隙滲入的鍋水，在沉積的水垢層與管壁之間急劇蒸發(fā)。 二、水垢的形成 受熱分解 含有暫時(shí)硬度的水質(zhì)進(jìn)入鍋爐后，在加熱過程中，一些鈣、鎂鹽類因受熱分解，從溶于水的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶于水的物質(zhì)，附著于鍋爐金屬表面上結(jié) 生 為水垢。 碳酸鹽水垢 碳酸鹽水垢主要是鈣、鎂的碳酸鹽，以碳酸鈣為主，達(dá) 50%以上。 硫酸鹽水垢在鹽酸溶液中很少產(chǎn)生氣泡，溶解很少，加入 10%氯化鋇溶液后，生成大量的白色沉淀物。 氧化鐵垢加稀鹽酸可緩慢溶解，溶液呈黃綠色，加硝酸能較快溶解，溶液呈黃色。 當(dāng)給水水質(zhì)變化或鍋爐負(fù)荷頻繁變動(dòng)時(shí)，在這些部 位容易形成夾層式混合水垢。 離子交換 軟化 法 一般采用強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂， 型號(hào)為 001 7，舊型號(hào)為 732。 顏色 離子交換樹脂因其組成的成份 、 基團(tuán) 和 結(jié)構(gòu)等不同，而呈現(xiàn)出不同的顏色，苯乙烯樹脂大都呈黃色。 樹脂顆粒的大小，對離子交換水處理工藝有較大 的影響。 可由濕視密度計(jì)算出樹脂的裝載量。這些低聚合物較易溶解，因此新樹脂在使用初期，往往會(huì)因低聚合物逐漸溶解，而使出水帶有顏色。 工作交換容量受工 作條件影響很大，所以數(shù)值不可能是一個(gè)常數(shù)，它的變化幅度很大。 樹脂使用前處理 新樹脂在使用之前，應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，其目的是：洗去樹脂表面的可溶性雜質(zhì)及樹脂在制造過程中所夾雜的金屬離子 ，并使樹脂轉(zhuǎn)型成所需的形式。貯存時(shí)，可將樹脂浸泡在清水中或食鹽水中。必要時(shí) 可用滅 菌處理 :可用 12%的過乙酸或 %甲醛 滅 菌溶液浸泡數(shù)小時(shí)，然后用水沖洗至不含滅菌劑為止。 被鐵污染后的樹脂可用鹽酸 處理進(jìn)行復(fù)蘇。這些現(xiàn)象極易與樹脂被鐵污染的現(xiàn)象混淆，區(qū)別辦法是：取少量被污染的樹脂放入小試管中，加入少量水后搖動(dòng) 25min，然后仔細(xì)觀察，如是有機(jī)物污染，會(huì)看到有彩虹現(xiàn)象。 鈉離子交換軟化的 原理 固定床運(yùn)行時(shí)，當(dāng)水流從上至下通過交換劑層時(shí)，水中的 Ca2+、 Mg2+與交換劑中的 Na+進(jìn)行交換反應(yīng)。 鈉離子交換軟化樹脂層的 工作 特點(diǎn) 當(dāng)水流自上而下流過交換器時(shí)，水流首先 與 上部的交換劑層進(jìn)行交換，當(dāng)其失效后，繼續(xù)進(jìn)入的原水就與下一層交換劑進(jìn)行離子交換，從而使工作層不斷下移。樹脂表面通常只提供 20%的交換 容量 ，樹脂里面可以提供 80%的交換容量。當(dāng)樹脂層高的達(dá) 23 到 30英尺（ 762mm）時(shí)， 樹 脂層高度造成的流速對其交換能力的影響可降低到比較低的程度。鈉型離子交換樹脂再生用的食鹽，原則上其純度越高越好，然而考慮到工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，大都采用工業(yè)用鹽，但無論如何，用于再生樹脂的食鹽，其雜質(zhì)含量不宜過多。 ② 、逆流再生 逆流再生是指交換器運(yùn)行時(shí)水流的方向和再生時(shí)再生液流動(dòng)的方向相反，所以也稱對流再生。 離子 交換 樹脂 的 再生在 理論上是按等當(dāng)量進(jìn)行 ， 即 1mol 的再生劑可恢復(fù) 1mol 的交換容量， 也就是 使用 的 NaCl，但實(shí)際上再生劑的耗量要比理論值大得多 ，通常是理論值的 23 倍左右 ，即 120180g/mol左右 。 為了合理地利用再生液，實(shí)際操作時(shí)也可采用再生 液 先稀后濃的再生方法，如 用食鹽再生時(shí)，可先將一次再生用 鹽量的 1/3配成濃度約 4%的溶液送入 到 交換器 內(nèi) ，以驅(qū)走失效度較高的樹脂所交換下來的 Ca2+和 Mg2+； 而后再將其余 2/3的食鹽配成濃度較高 67%的溶液， 繼續(xù)進(jìn)行再生。實(shí)踐證明，陽離子交換樹脂再生時(shí)，將再生液溫度提高到 50℃左右，可大大提高再生程度，特別是冬季，效果更加顯著。 27 一、 富來全自動(dòng)軟水器 工作原理 富來全自動(dòng)軟水器采用的是固定床鈉離子交換 軟化 法。為了保證反洗時(shí)完整樹脂不會(huì) 被 沖走，在設(shè)計(jì)軟水器時(shí)，應(yīng)在樹脂層上留有一定的反洗空間。 為了保證鹽箱中的鹽液濃度達(dá)到飽和，首先應(yīng)保證 食鹽 溶解時(shí) 間不小于 6小時(shí)，其次是必須保持鹽箱中始終 有固體顆粒食鹽。 控制閥可根據(jù)設(shè)定的程序，自動(dòng)完成軟水器的所有工作過程，樹脂罐用于填裝鈉離子交換樹脂，做為軟化、再生反應(yīng)的容器（即交換器），鹽箱則用于溶解軟水器再生時(shí)所用的飽和食鹽（ NaCl）溶液。 30 31 32 33 鹽箱 鹽箱主要是用來配制再生用飽和食鹽溶液，一般采用工程塑料制造，內(nèi)部還安裝有鹽蓖、鹽井，在鹽井內(nèi)還放有鹽閥（空氣止回閥）。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ： 活塞為縱向布置 ， 閥體材質(zhì)均為工程閥體材料質(zhì)塑料 。 第 六章 富來全自動(dòng)控制閥簡介 富來全自動(dòng) 控制閥是軟水器的核心部件，它主要由多路閥和再生控制裝置組成。每種型號(hào)控制閥至少有 7種規(guī)格的射 流器供用戶選用，互換性能強(qiáng)，并且有近百種規(guī)格的流量控制孔板供用戶選擇，能最大限度的滿足用戶要求。 如果采用固定床 逆流再生 工作過程為 ：運(yùn)行、 再生 、置換、反洗、正洗。 再生 ，也稱吸鹽 （再生循環(huán)第二步） 從鹽箱內(nèi)吸入飽和鹽液，并稀釋至規(guī)定濃度后，以一定的 流量流 經(jīng)失效的樹脂層，將樹脂還原 成鈉型， 使其恢復(fù) 軟化 能力 。 當(dāng)鈉離子交換樹脂失效后，為了恢復(fù)其軟化能力，用鈉離子再生劑進(jìn)行再生，既有順流再生，也有逆流再生，再生劑一般采用食鹽（ NaCl）溶液。 ⑥ 、再生劑的純度 再生劑的純度對交換劑的再生程度和出水水質(zhì)影響較大，如果再生劑質(zhì)量不好，含有大量雜質(zhì)離子，尤其是含有要交換的“反離子”，例如食鹽中硬度含量高，就會(huì)降低再生程度，且出水水質(zhì)也會(huì)受影響。維持適當(dāng)?shù)牧魉?，?shí)質(zhì)上就是使再生液與交換樹脂之 26 間有適當(dāng)?shù)慕佑|時(shí)間，以保證再生時(shí)交換反應(yīng)充分進(jìn)行，并使再生劑得到最大限度的利用。 鈉離子交換器的再生鹽耗可按下式計(jì)算： 式中： K鈉離子交換器的再生鹽耗 ， g/mol； m再生一次所用純 食鹽 的質(zhì)量， g； Q鈉離子交換器的周期 產(chǎn) 水量， m3； YD產(chǎn) 水周期中原水的硬度， mol/ m3； YDc軟化水的殘余硬度， mol/ m3，當(dāng)原水硬度比它大很多時(shí)，可以忽略不計(jì)； 當(dāng)再生劑用量不足時(shí)，交換樹脂的再生程度低，工作交換容量受影響，制水周期縮短，交換器自耗水量增大，有時(shí)甚至?xí)绊懗鏊|(zhì)量；適當(dāng)增加再生的 鹽 耗，可提高交換樹脂的再生程度，但 再生鹽 耗增加到一定量后，再生程度不會(huì)再有明顯提高，這時(shí)如繼續(xù)增加 再生鹽 耗就會(huì)造成浪費(fèi)，所以采用過高的再生 鹽 耗也是不經(jīng)濟(jì)的。 逆流再生時(shí)，再生液首先接觸的是失 效 程度較低的保護(hù)層，當(dāng)流至失效程度最高 的交 換劑層時(shí)，雖然交換下來的 Ca2+、 Mg2+濃度較高，但由于隨即被排出，因此十分有利于平衡向再生方向移動(dòng)。 再生是 鈉 離子交 換 器使用過程中十分重要的環(huán)節(jié)。 ④ 、進(jìn)水含鹽量 進(jìn)水 含鹽量的高低 會(huì) 影響出水品質(zhì)，而進(jìn)水含鹽量中 K+、 Na+的總含量對出水品質(zhì)的影響非常大。一般建議運(yùn)行流速控制在2030m/h（即 410gpm/ft2），二級(jí)軟化處理和 小型裝置可適當(dāng)提高 到小于60m/h。隨著交換器的運(yùn)行，失效層的區(qū)域不斷增大，工作層不斷下移，未交換區(qū)域隨之減少，當(dāng)工作層下移至接近交換層底部時(shí)，出水中將會(huì)因 Ca2+、 Mg2+穿透而出現(xiàn)了硬度，因此為了保證出水合格，應(yīng)在底部保留一定的 Na 型未交換劑層，即當(dāng)工作 層到達(dá)交換劑層底部之前，就應(yīng)進(jìn)行再生，故最底層的未交換劑層被稱為保護(hù)層。 ② 、堿度不變 經(jīng)鈉離子交換樹脂軟化后的水，由于碳酸鹽硬度等量的轉(zhuǎn)變成了重碳酸鈉，并不能使硬水的堿度降低，所以堿度保持不變。 樹脂被有機(jī)物污染的復(fù)蘇方法：一般可用 24% NaOH 和 810% NaCl混合溶液，加熱至 4050℃后，對樹脂進(jìn)行堿洗。然后將樹脂移到耐酸的容器中，采用812%HCl將樹脂浸泡或低流速循環(huán)，最好二者交替進(jìn)行，時(shí)間約為 1020小時(shí)。 四