【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 78，加 10mL氨 氯化銨緩沖溶液（ PH=10），加 5 滴 %鉻黑 T 指示劑，用 乙二胺四乙酸二鈉（ 1/2EDTA）溶液滴定至溶液由紫色變?yōu)榧兯{(lán)色。 C1/2EDTA=：稱取于 800℃灼燒至恒重的基準(zhǔn)氧化鋅 （稱準(zhǔn)至 ），用少許高純水濕潤(rùn)，加鹽酸溶液（ 1:1）使氧化鋅溶解 ,移入 1000mL 容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。取 20mL，加 80mL除鹽水，用 10%氨水中和至 PH為 78，加 10mL 10 氨 氯化銨緩沖溶液（ PH=10），加 5滴 %鉻黑 T 指示劑，用 乙二胺四乙酸二鈉（ 1/2EDTA）溶液滴定至溶液由紫色變?yōu)榧兯{(lán)色。 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。 第三章 鍋爐水垢的危害、形成及特點(diǎn) 在鍋爐內(nèi)受熱面水側(cè)金屬表面上生成的固態(tài)附著物被稱作為水垢。水垢是一種牢固附著在金屬表面上的沉積物，它對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行有很大的危害，結(jié)生水垢的現(xiàn)象是鍋爐水質(zhì)不良所引起的一種故障。 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。根據(jù)試驗(yàn)，在鍋爐內(nèi)壁如有 1mm厚的水垢，就要多消耗煤 35%。 損壞受熱面 由于水垢的導(dǎo)熱性能差，而且 水垢又易于結(jié)生在熱負(fù)荷很高的金屬受熱面上。此時(shí)會(huì)使結(jié)垢部位的金屬壁溫度過(guò)高，引起金屬?gòu)?qiáng)度下降，在壓力的作用下，就會(huì)發(fā)生過(guò)熱部位變形、鼓包，甚至引起爆炸等事故。 同時(shí)水垢還能導(dǎo)致金屬發(fā)生沉積物下腐蝕。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)。在水垢層下，鍋水可被濃縮到很高的濃度。其中，有些物質(zhì)在高溫高濃度的條件下會(huì)對(duì)管壁金屬發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，如 NaOH等。結(jié)垢、 11 腐蝕過(guò)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。 降低鍋爐出力 鍋爐 結(jié)垢后，由于傳熱性變差，要達(dá)到鍋爐的額定蒸發(fā)量或額定供熱量，就需要多消耗燃料。但隨著結(jié)垢厚度增加，以及爐膛容積和爐排面積是一定的，燃料消耗受到限制，因此，鍋爐的出力就會(huì)降低。 降低鍋爐使用壽命 鍋爐受熱面上的水垢，必須徹底清除才能保證鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。無(wú)論機(jī)械、人工、還是采用化學(xué)藥劑除垢都會(huì)影響鍋爐使用壽命。 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(guò)程中，一些鈣、鎂鹽類(lèi)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。 鈣和鎂鹽類(lèi)分解如下： 溶解度下降 隨著鍋水溫度的升高，鍋水中某些鹽類(lèi)溶解度下降，如 CaSO4和 CaSiO3等鹽類(lèi)。這些鹽類(lèi)從水中析出固相，沉積結(jié)生水垢。 相互反應(yīng) 給水中原溶解度較大的鹽類(lèi)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。 一些鹽和堿相互反應(yīng)如下： 鹽類(lèi)超過(guò)了其溶解度 由于鍋水的不斷蒸發(fā)和濃縮，水中的溶解鹽含量不斷增加，當(dāng)達(dá)到過(guò)飽和時(shí)，鹽類(lèi) 便 析出固相，結(jié)生水垢。 12 水渣轉(zhuǎn)化 當(dāng)鍋內(nèi)水渣過(guò)多時(shí)，而且又粘，如 Mg(OH)2和 Mg(PO4)2等，如果排污不及時(shí)，很容易由 水 渣轉(zhuǎn)化為水垢 。 三、水垢的種類(lèi) 由于水垢的結(jié)生與給水和鍋水的組成、性質(zhì)以及鍋爐的結(jié)構(gòu)、鍋爐運(yùn) 行狀況等許多因素有關(guān)，使水垢在成分上有很大的區(qū)別。按其化學(xué)組成，水垢大致可以分為以下幾種。 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。碳酸鈣多為白色的，也有微黃色的。由于結(jié)生的條件不同，可以是堅(jiān)硬、致密的硬質(zhì)水垢，多結(jié)生在熱強(qiáng)度高的部位；也可以是疏松的軟質(zhì)水垢，多結(jié)生在溫度比較低的部位，如鍋爐的省煤器、進(jìn)水管口等處。一般熱水鍋爐多為碳酸鹽水垢。 碳酸鹽水垢在 5%的鹽酸溶液中，大部分可溶解，同時(shí) 會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，反應(yīng)結(jié)束后，溶液中不溶物很少。 硫酸鹽水垢 硫酸鹽水垢其主要成分是硫酸鈣，達(dá) 50%以上。硫酸鹽水垢多為白色，也有微黃色的，特別堅(jiān)硬、致密，手感滑膩。此種水垢多結(jié)生在鍋爐內(nèi)溫度最高、蒸發(fā)強(qiáng)度最大的蒸發(fā)面上。 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。 硅酸鹽水垢 硅酸鹽水垢的成分比較復(fù)雜，水垢中二氧化硅的含量可達(dá) 20%以上，硅酸鹽水垢多為白色，水垢表面帶刺，它是一種十分堅(jiān)硬的水垢，此種水垢容易在鍋爐溫度最高的部分結(jié)生，它的主要成分是硅 鈣石或鎂橄欖石。 硅酸鹽水垢在鹽酸中不溶解，加熱后其他成分部分地緩慢溶解，有透明狀態(tài)砂粒沉淀物，加入 1%HF可緩慢溶解。 混合水垢 混合水垢是上述各種水垢的混合物，很難指出其中哪一種是主要的成分?；旌纤干s，可以看出層次，主要是由于使用不同水質(zhì)或水處理方 13 法不同造成的，多結(jié)生在鍋爐高、低溫區(qū)的交界處。 混合水垢可以大部分溶解在稀鹽酸中，也會(huì)產(chǎn)生氣泡，溶液中有殘留水垢的碎片或泥狀物。 氧化鐵垢 氧化鐵垢的主要成分是鐵的氧化物，大都結(jié)生在鍋爐熱負(fù)荷最高的受 熱面上，有時(shí)也會(huì)在水冷壁管、煙管等 位生成。氧化鐵的外表面往往是咖啡色，內(nèi)層是灰色的。 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。 油垢 油垢成分很復(fù)雜，但油脂含量在 5%以上。含油水垢多呈黑色，有堅(jiān)硬的，也有松軟的，水垢表面不光滑，它多結(jié)生在鍋爐內(nèi)溫度較高的部位上。 將含油水垢研碎，加入乙醚后，溶液呈黃綠色。 以上只是對(duì)水垢進(jìn)行了一個(gè)大致的分類(lèi)，實(shí)際上水垢的成分是十分復(fù)雜的，要想確定其具體的成分和結(jié)構(gòu)，必須依靠成分分析和物相分析。 四、水垢在鍋爐內(nèi)的分布狀況 根據(jù)鍋爐內(nèi)的熱負(fù)荷、鍋水蒸發(fā)強(qiáng)度和循環(huán)狀態(tài)的不同， 水垢在鍋內(nèi)分 布 情況大致如下： 熱負(fù)荷低、蒸發(fā)強(qiáng)度小的部位由于給水中的 HCO3在上述區(qū)域受熱發(fā)生分解反應(yīng)： 使 [Ca2+][CO32]的乘積有可能大于 CaCO3的溶度積，出現(xiàn)碳酸鈣的沉淀。鍋水在這些部位沒(méi)有達(dá)到沸點(diǎn)，水流的紊動(dòng)性很小，因此碳酸鈣容易以結(jié)晶形態(tài)沉積在管壁上，形成堅(jiān)硬的碳酸鹽水垢。 熱負(fù)荷高、鍋水蒸發(fā)強(qiáng)度大的部位由于鍋水在這些部位發(fā)生劇烈蒸發(fā)濃縮，某些難溶的鹽類(lèi)容易達(dá)到溶度積，因此在受熱面上形成堅(jiān)硬、致密的硫酸鹽、硅酸鹽水垢或混合水垢。 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。 熱負(fù)荷較低，鍋水循環(huán)緩慢的部位，由于鍋水在這些部位循環(huán)減 14 慢，水中攜帶的腐蝕產(chǎn)物和泥渣容易沉積下來(lái)，形成氧化鐵垢和泥垢。 五、水垢的 清除及防止 水垢的清除 為了清除水垢一般采用機(jī)械除垢和化學(xué)除垢法?；瘜W(xué)除垢法有堿堿洗法和酸洗法兩種。 水垢的防止 為了防止鍋爐結(jié)生水垢，一般采用鍋內(nèi)水處理和鍋外水處理方法。 鍋內(nèi)水處理一般采用向鍋爐內(nèi)投藥的方法，常用藥劑配方有：純堿法、 純堿栲膠法、純堿腐植酸鈉法、三鈉一膠 法 等幾種。 鍋外水處理的方法很多，一般采用的是離子交換法 對(duì)鍋爐給水進(jìn)行軟化處理。 第 三章 離子交換樹(shù)脂 鍋外離子交換軟化法，就是將水在進(jìn)入鍋爐之前，通過(guò)與 離子 交換 樹(shù)脂進(jìn)行 交換反應(yīng)，除去水中的離子態(tài)雜質(zhì)。 離子交換 軟化 法 一般采用強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂， 型號(hào)為 001 7，舊型號(hào)為 732。 球形的 離子交換 樹(shù)脂是由苯乙烯和二乙烯苯的共聚體為骨架組成的立體結(jié)構(gòu)，其空間被結(jié)合水所充滿。這種結(jié)構(gòu)類(lèi)似排布錯(cuò)亂的蜂巢，在樹(shù)脂內(nèi)形成縱橫交錯(cuò)的“孔道”，離子交換基團(tuán)就分布在孔道的骨架上，水中的離子通過(guò)孔道到達(dá)交換位置進(jìn)行交換反應(yīng)，交換下來(lái)的離子由孔道擴(kuò)散到水中，從而完成了離子交換的全部過(guò)程。 樹(shù)脂顆粒的微觀結(jié)構(gòu)如 右 圖。離子交換樹(shù)脂在使用時(shí)，如何保持表面的清潔，孔道不被除數(shù)堵塞，離子在孔道內(nèi)移動(dòng)暢通等，對(duì)離子交換反應(yīng)速度是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。 15 一 、離子交換樹(shù)脂的性 質(zhì) 形狀 離子交換樹(shù)脂一般均呈球形狀。呈球狀顆粒的樹(shù)脂與樹(shù)脂總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱為圓球率。對(duì)于軟化水處理來(lái)說(shuō)，圓球率越大越好，一般應(yīng)達(dá) 90%以上。 顏色 離子交換樹(shù)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(shù)脂大都呈黃色。 樹(shù)脂的本身顏色一般與其物理性能和化學(xué)性能并無(wú)大的關(guān)系。在使用中，因交換離子的轉(zhuǎn)換，樹(shù)脂顏色也會(huì)發(fā)生一些變化，這一般是正?，F(xiàn)象。但如果樹(shù)脂受鐵離子或有機(jī)物等雜質(zhì)的污染，顏色明顯變深、變暗，就很可能會(huì)影響到樹(shù)脂的性能，尤其是交換 容量 會(huì)大大降低，在這種情況下，應(yīng)對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)蘇處理。 另外，雖然有時(shí)同一型號(hào)的樹(shù)脂，各批生產(chǎn)的顏色會(huì)略有不同，但同一批生產(chǎn)的樹(shù)脂顏色應(yīng)是均勻一致的。如果樹(shù)脂中明顯混雜有不同顏色的顆粒，則該樹(shù)脂的質(zhì)量就很難保證，購(gòu)買(mǎi)時(shí)應(yīng)注意鑒別。 粒度 離子交換樹(shù)脂的粒度是指樹(shù)脂以出廠時(shí)的活性基團(tuán)形式，在水中充分膨脹后的顆粒直徑。樹(shù)脂的粒度一般為 。 樹(shù)脂顆粒的大小，對(duì)離子交換水處理工藝有較大 的影響。顆粒大，離子交換速度慢，樹(shù)脂交換容量?。活w粒小，水流通過(guò)樹(shù)脂層的壓力損失大，當(dāng)樹(shù)脂顆粒過(guò)小時(shí)，還會(huì)嚴(yán)重影響交換器的出水，且樹(shù)脂易跑失；如果顆粒大小相差很大，對(duì)交換器的運(yùn)行和再生也很不利，首先會(huì)造成水流分布不勻，阻力增大；其次在反洗時(shí)，若流速過(guò)大易沖走小顆粒樹(shù)脂，流速過(guò)小則不能松動(dòng)大顆粒樹(shù)脂。 含水量 由離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)可知，樹(shù)脂中孔道內(nèi)的自由水分和交換基團(tuán)上的結(jié)合水分構(gòu)成了樹(shù)脂水分， 001 7樹(shù)脂的含水量 占 其質(zhì)量的一半 ，約為4555%。 樹(shù)脂 在使用中，如果發(fā)生鏈的斷裂、微孔結(jié)構(gòu)的變化，交換容量下降等現(xiàn)象，含水量也隨著起變化。因此，樹(shù)脂含水量的變化也反映出樹(shù)脂內(nèi)在的質(zhì)量變化。 16 密度 樹(shù)脂的密度，根據(jù)含水情況可分為干密度和濕密度，干密度大，實(shí)用意義不大，所以不常用。 濕密度又有濕真密度和濕視密度之分。它的區(qū)別是，前者在計(jì)算樹(shù)脂的體積時(shí)樹(shù)脂顆粒之間的空隙不計(jì)入，叫真實(shí)體積；后者則包括孔隙所占的體積，叫堆積體積。 可由濕視密度計(jì)算出樹(shù)脂的裝載量。 經(jīng)常應(yīng)用的是濕視密度，計(jì)算式為： 耐磨性 耐磨性是樹(shù)脂的一項(xiàng)重要指標(biāo)，耐磨性差，機(jī)械強(qiáng) 度就低，在使用中破碎嚴(yán)重，損耗量大，樹(shù)脂層阻力大，嚴(yán)重的會(huì)影響設(shè)備的產(chǎn)水量。正常情 況下樹(shù)脂每年破損率不超過(guò) 5%。 溶脹性 將干燥的樹(shù)脂浸入水中時(shí)，其體積往往會(huì)變大。有時(shí)樹(shù)脂在失效時(shí)和再生后，體積也會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為樹(shù)脂的溶脹性。由于樹(shù)脂具有這樣的性能，因而在其交換和再生的過(guò)程中會(huì)發(fā)生脹縮現(xiàn)象，多次的脹縮會(huì)促使顆粒破碎。 另 外，干燥的樹(shù)脂如直接浸泡在水中，樹(shù)脂也會(huì)因一下子溶脹而碎裂，故干燥樹(shù)脂需先浸泡在飽和食鹽水中，讓其逐漸溶脹。 溶解性 樹(shù)脂是一種不溶于水的高分子化合物，但在產(chǎn)品中免不了會(huì)含有少 量低聚合物。這些低聚合物較易溶解，因此新樹(shù)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。 樹(shù)脂在使用中，有時(shí)也會(huì)發(fā)生某些高分子轉(zhuǎn)變成膠體漸漸溶入水中的現(xiàn)象， Na型樹(shù)脂比 Ca型易膠溶，所再生后備用的軟水器剛投入運(yùn)行時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生出水帶黃色的現(xiàn)象， 就是樹(shù)脂發(fā)生膠溶的緣故。 交換容量 樹(shù)脂的交換容量是離子交換劑最重要的性能指 標(biāo)，它是衡量樹(shù)脂可能交換離子數(shù)量多 少的指標(biāo)。實(shí)際應(yīng)用中，一般有以下 兩 種交換容量： 全交換容量：表示樹(shù)脂內(nèi)離子交換基團(tuán)全部 發(fā) 生交換反應(yīng)時(shí)的交換容量，單位 為 mmol（一價(jià)基本單元物 質(zhì)） /g（干樹(shù)脂）或 mmol（一價(jià)基本 17 單元物質(zhì)） /mL（濕樹(shù)脂）兩種。當(dāng)樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)一定時(shí)，全交換容量基本上是一個(gè)常數(shù) ， 001 7陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的全交換換容量規(guī)定≥ 。全交換容量?jī)H應(yīng)用在樹(shù)脂的試驗(yàn)研究上，而在實(shí)際使用時(shí)，常用工作交換容量。 工作交換容量：表 示 在工作條件下，單位體積樹(shù)脂所具有的離子交換量，單位為 mmol（一價(jià)基本單元物質(zhì)） /mL（濕樹(shù)脂）或 mol/L（濕樹(shù)脂）兩種。樹(shù)脂的工作條件，包括原水的成分、雜質(zhì)濃度、溫度、流速、出水水質(zhì)要求、樹(shù)脂層高度、運(yùn)行方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)的合理 性等。 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。工作交換容量與全交換容量的關(guān)系不大，但與再生條件有直接關(guān)系。也就是說(shuō)，樹(shù)脂 再生的好壞直接影響其工作交換容量的大小。 離子交換的選擇性 離子交換樹(shù)脂對(duì)水中各種離子的交換能力是不同的，有些離子容易與樹(shù)脂發(fā)生交換反應(yīng)，但交換后要將它們?cè)偕聛?lái)就比較困難；而另一些離子較難與樹(shù)脂發(fā)生交換反應(yīng)， 但很容 易 從樹(shù)脂中再生下來(lái)，離子交換樹(shù)脂對(duì)不同離子的交換反應(yīng)難易程度不同的這種性質(zhì)，稱為離子交換的選擇性。 離子交換的選擇性與離子所帶電荷及 水合離子半徑等有關(guān)，離子所