锅炉软化水设备基本构造分析
锅炉给水的原水中可能包含的杂质有:悬浮物、胶体、有机物、无机盐、重金属离子,以及溶解气体等。这种水(结垢主要为钙,镁离子)如果不经任何处理,一旦进入锅炉内,将会带来危害,悬浮物、胶体、无机盐受热或超过其饱和浓度时,就会沉降析出,形成泥渣、水垢,极大影响锅炉的传热效率和锅水循环,燃料浪费、受热面损坏、锅炉出力下降、清洗量加大。
据测定,结有1毫米厚的水垢,浪费燃料10%,10千克力/厘米2的锅炉,无垢运行时,管壁温度为280℃,结有1毫米厚硅酸盐水垢后,管壁温度因热阻加大而升高至680℃,此时钢板强度由40千克力/厘米2降至10千克力/厘米2,导致锅炉压力下降,炉壁发生龟裂、鼓包、甚至炸破。结垢严重时可堵塞炉管、水路、引发停炉和锅炉爆炸等严重事故发生,停炉引起生产设备和供暖设备冻裂也时有发生。化学清洗除垢时,酸洗不当或酸洗频繁严重影响锅炉寿命,并污染环境。
当含有钙,镁离子的水通过钠离子交换剂时,水中的钙,镁离子被结合在交换剂上,而交换剂本身的钠离子则被等当量的排到水里,这个过程就是生水软化;钠型树脂失效转变到钙镁型,通常用食盐溶液与树脂接触来恢复树脂到原来钠型,这个过程就是再生,软化,再生循环达到原水处理。水中的钙镁离子的存在是水温变化时形成水垢的主要原因。目前在国内常用的软化水设备主要有手动式、国产组合式、国产多阀式、进口多路阀式几种,其中进口多路阀式软化水设备是目前市场上的主要产品,这种设备以进口的多路阀及控制器为核心,配用国产的树脂罐、盐箱、管道等材料构成全自动软化水设备。
由于水垢的沉积对人们的生活及生产均有很明显的影响,所以生产用水和生活用水均对硬度指标有一定的要求,特别是锅炉用水中若含有硬度盐类,会在锅炉受热面上生成水垢,从而降低锅炉热效率、增大燃料消耗,甚至因金属壁面局部过热而损伤部件、引起爆炸。因此对于低压锅炉要进行水的软化处理;对于中、高压锅炉要进行水的软化与脱盐处理。
离子交换法:
采用特定的阳离子交换树脂,以钠离子将水中的钙镁离子置换出来,由于钠盐的溶解度很高,所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。这种方法是目前最常用的标准方式。主要优点是:效果稳定准确,工艺成熟。采用这种方式的软化水设备一般也叫做“离子交换器”(由于采用的多为钠离子交换树脂,所以也多称为“钠离子交换器”)。
离子交换法的工作原理:
离子交换树脂是一种聚合物,带有相应的功能基因团。一般情况下,常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。
当水中的钙镁离子含量高时,离子交换树脂可以释放出钠离子,功能基因团与钙镁离子结合,这样水中的钙镁离子含量降低,水的硬度下降。硬水就变为软水,这是软化水设备的工作过程。
在没有经过净化处理的水中含有许多杂质,特别是钙镁离子,这些杂质如果随给水进入锅炉系统便会形成水垢,将会造成极大危害:
(1)导致锅炉受热不均匀,损坏金属;
(2)降低热效率,增加能耗;
(3)导致金属腐蚀;
(4)易使蒸汽品质恶化。其中水垢是形成所有危害的最主要的来源,水中钙镁离子的存在是当水温变化时形成水垢的主要原因,水垢的存在对锅炉、热交换器等设备运行时的效率和安全性都存在很大隐患,所以在国家强制性标准(工业锅炉水质标准等)中,对锅炉供水的硬度有非常严格的规定,所以锅炉软化水设备便成为了与锅炉配套的必需设备。