酒 泉 职 业 技 术 学 院
毕业设计（论 文）
级
题 目： 锅炉补给水危害与处理的分析 毕业时间： 二O 一六年六月 学生姓名： 马玉莲 指导教师： 何 健 班 级： 13 级热能动力设备与应用
2015年 6月
酒泉职业技术学院 2016 届各专业 毕业论文（设计）成绩评定表
说明：1、以上各栏必须按要求逐项填写. 。2、此表附于毕业论文 (设计) 封面之后。
目 录
摘要 .................................................................. 1 一、锅炉补给水对水质及水汽分析 ........................................ 1
（一）水质分析 ..................................................... 1 （二）水汽流程举例 ................................................. 2 二、补给水对设备的危害 ................................................ 3
（一）热力设备结垢 ................................................. 3 （二）热力设备腐蚀 ................................................. 3 （三）过热器和汽轮机积盐 ........................................... 3 三、补给水的处理 ...................................................... 4
（一）补给水化学加药处理 ........................................... 4 （二）锅炉补给水处理技术的其他常用方法 ............................. 5 四、锅炉补给水的处理系统 .............................................. 6 五、水质分析资料的校核 ................................................ 7
（一）阴阳离子含量的校核 ........................................... 8 （二）含盐量与溶解固体的校核 ....................................... 8 （三）pH 值的校核 .................................................. 9 （四）硬度的校核 ................................................... 9 （五）碱度的校核 ................................................... 9 六、总结 ............................................................. 10 参考文献 ............................................................. 11 致 谢 ............................................................... 12
锅炉补给水危害与处理的分析
摘要：锅炉补给水是电厂安全运行的重要辅助系统，补给水的质量直接影响
着机组平稳、可靠的运行。锅炉补给水的处理首先要对所得数据进行分析校核，在校核不存在问题后，然后进行一系列的计算。锅炉补给水处理系统设计包括两个方面，一是合理的选择水处理工艺设备，二是进行设备的工艺设计计算。选择既能满足热力设备对水质的要求，而且在经济上又很合理的水处理系统。其中计算包括：阴阳离子含量、含盐量与溶解固体、pH 值、硬度、碱度等的校核的计算。在计算的过程中应该严格按照行业标准选择合适的数据。锅炉补给水系统是一个连续的系统，每一步的计算是在上一步的基础上进行的，每一部分的选择都必须考虑后续系统（设备）对其出水水质的要求及自身进水水质的要求。
关键词：补给水；水质；腐蚀；积盐；结垢
一、锅炉补给水对水质及水汽分析
在火力发电厂中补给水在其中起到很大而且很重要的作用，水质的好坏不经会影响效率，更影响到了材料的寿命、经济更影响到了人的生命安全，因此了解水质的标准和水汽去向由为重要。
锅炉补给水：原水经过各种水处理工艺净化处理后，用来补充发电厂汽水损失的水称为锅炉补给水。按其净化处理方法的不同，又可分为软化水和除盐水等。
（一）水质分析
锅炉的安全运行，使水质达到的要求，水处理系统工艺流程为：
表1-1所示的是锅炉补给水以不同的种类所要达到的水质标准，有了这些标准不仅可以提高效率而且还可以节约时间与经济投资。
表1-1 补给水水质标准
*离子交换器出水质量应能满足炉水处理的要求。
①对于用一级化学除盐系统加混床出水的一级除盐的电导率可放宽至10vS/cm
（二）水汽流程举例
国产600MW 超临界锅炉的典型水汽流程以及水汽采样流程图1-1：
给水－省煤气－螺旋水冷壁－垂直水冷壁－汽水分离器－顶棚和包覆过热器－低温过热器－屏式过热器－高温过热器－集器
图1-1 水汽采样流程图
二、补给水对设备的危害
（一）热力设备结垢
如果进入锅炉或其它热交换器中的水，含有杂质（特别是高价金属离子），经过一段时间运行后，在和水接触的受热面上，会生成一些固体附着物，这种现象称为结垢，这些固体附着物称为水垢。结垢对锅炉（或热交换器）的安全、经济运行有很大危害。这是因为水垢的导热性能比金属差几百倍，而这些水垢有极易在热负荷很高的锅炉炉管中生成。这时，会使结垢部位的金属管壁温度过高，引起金属强度下降，这样在管内压力的作用下，就会发生管道局部变形、产生鼓包，甚至引起爆管等严重事故。结垢影响设备的安全经济运行。例如，火力发电厂锅炉的受热面上结有1mm 厚的水垢时，其燃料用量就比原来多消耗1.5％－2.0％，由于发电厂锅炉的容量一般都很大，每年使用的燃料量也很大，所以燃料的消耗率虽只有微小的增加，却会给国家造成巨额的经济损失。另外，在汽轮机凝汽器内结垢会导致凝汽器真空度降低，从而使汽轮机的热效率和出力下降。加热器结垢会使水的加热温度达不到设计值，使整个热力系统的经济性降低。
（二）热力设备腐蚀
发电厂热力设备的金属经常和水接触，若水质不良，则会引起金属的腐蚀。火力发电厂的给水管道、各种加热器、锅炉的省煤器、水冷壁、过热器和汽轮机凝汽器等，都会因水质不良而引起腐蚀。腐蚀不仅要缩短设备本身的使用期限，造成经济损失，同时，还由于金属的腐蚀产物转入水中，使给水中杂质增多，从而又加剧在高热负荷受热面上的结垢过程，而结成的垢转而又会促进锅炉炉管的腐蚀。
（三）过热器和汽轮机积盐
水质不良会使锅炉不能产生高纯度的蒸汽，随蒸汽带出的杂质就会沉积在蒸汽通过的各个部位，如过热器，汽轮机，这种现象叫积盐。过热器内积盐会引起金属管壁过热、变形、鼓包甚至爆管，汽轮机内积盐会大大降低汽轮机的出力和效率，特别是高温，高压大容量机组，它的高压部分蒸汽流通的截面积很小，所以少量的积盐，也会增加蒸汽流通的阻力，使汽轮机出力下降。当汽轮机内积盐严重时，还会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故停机。
三、补给水的处理
（一）补给水化学加药处理
化学水处理是发电厂的重要环节，只有对水进行适当的净化处理和严格的监督汽水质量，才能防止造成热力设备的结垢、腐蚀，避免爆管事故；才能防止过热器和汽轮机的积盐，而这些问题必须通过对给水进行加药来解决。
化学加药的方法很多，加不同的药剂用不同的控制方法，常见的有双泵单控和三泵双控，三泵双控控制比较复杂但是控制效果好，下面以三泵双控的控制方法为例介绍加药的工作原理, 原理图如图3-2所示。
图3-2 加药系统原理图
加药工艺：
加药的过程是，先从溶液罐中取出药液加到计量箱中，同时向计量箱中加入水，并且不断搅拌使其均匀（当液位超过高低限位时报警）。混合药液中由传感器检测
其药液浓度，并以此为条件控制加药液和加水的比例。配好的药液经过阀门和计量泵打到需要加药的部位。计量泵两用一备，通常中间的作为备用，当有泵出现故障时，中间泵自动切入工作。加药过程分手动和自动两种控制方法，手动加药需要人为控制加药的泵和阀门；而自动加药则不同，经采集系统采集上来的数据，由控制单元对其进行处理，结果反映采样点的各种物质的含量情况，并以此作为一个加药控制信号，另一个控制信号是凝结水流量计给出的4-20mA 信号，两个信号与加药泵连锁控制，实现自动加药。
（二）锅炉补给水处理技术的其他常用方法
1. 锅外水处理
原水在进入锅炉之前采用水处理设备去除水中的硬度、盐份、溶解氧等杂质，使给水达到国家水质标准。常见的水处理设备有钠离子交换软水设备、离子交换除盐设备、反渗透净水设备、热力除氧设备等。
2. 锅内水处理
采用化学水处理药剂随锅炉的给水进入锅炉，在锅炉内部与水中的杂质和锅炉金属发生化学反应，避免或减缓水中的杂质对锅炉金属的腐蚀，防止锅炉结垢。
3. 缓蚀阻垢剂
缓蚀阻垢剂一般由高效缓蚀剂、渗透剂、分散剂、碱度调节剂、催化剂等有机、无机成分组成。在锅炉水中的高温条件下进行复杂的理化反应，能够有效的阻止锅炉受热面上水垢的形成，防止锅炉腐蚀。
缓蚀阻垢剂可以用于具有软化、除氧设备的中、低压蒸汽锅炉，对锅炉给水进行深度处理，避免给水中的残余硬度和溶解氧对锅炉的危害，进一步减缓锅炉的结垢速度，保证锅炉受热面的清洁。
对于运行压力较低的中、小吨位蒸汽锅炉和热水锅炉，可以直接使用缓蚀阻垢剂取代软化、除氧设备对锅炉水进行锅内处理。
4. 化学除氧剂
化学除氧剂由缓蚀剂、渗透剂、氧吸收剂等有机、无机成分组成，可以有效的吸收锅炉水中的溶解氧，阻止溶解氧对锅炉金属的腐蚀，而且其化学反应的生成物对锅炉没有任何危害。
对于中、小吨位低压蒸汽锅炉和热水锅炉，采用化学药剂除氧是一种比较理想的低温除氧方式，可以有效的提高省煤器和锅炉吸收热量的能力，并且不需要消耗蒸汽和电能，具有显著的节能效果。
5. 给水降碱剂
给水降碱剂由高效缓蚀剂、降碱剂、催化剂等有机、无机成分组成，能够有效的降低锅炉给水的碱度，提高锅水的浓缩倍数，减少锅炉的排污量，可以明显的提高煤汽比、水汽比。适用于给水碱度高而氯根含量较低的低压蒸汽锅炉。
锅炉补给水处理技术关系着锅炉安全运行，采用合理正确的方式处理可以避免锅炉内壁结垢和被腐蚀，延长锅炉的使用寿命，降低能源消耗，提高经济效益。
四、锅炉补给水的处理系统
前面已经讨论了除掉水中各类杂质的原理、设备和方法；了解到把天然水净化
为锅炉补给水的过程，这个过程是由各种水处理方法和设备联合组成的水处理系统。某电厂应采用何种水处理系统，应根据本厂对给水水质要求和原水水质情况等具体条件决定。电厂常用的几种基本水处理系统及其适用范围列于表4-3中。
表4-3 锅炉补给水处理系统
续表4-3
五、水质分析资料的校核
水质资料是进行水处理工艺的计算和选择的重要基础和依据，其准确性直接影响着水处理工艺选择的正确性和合理性。正确的水质分析资料有利于工艺设备的合理选择和计算，所以进行水质资料的校核是十分必要的。水质校核是指通过对数据进行数据处理和分析从而对水质资料进行核算，水质校核主要包括阴阳离子的校核、含盐量和溶解固体的校核、pH 的校核、硬度的校核、碱度的校核。以下为水质资料的校核结果：
（一）阴阳离子含量的校核
根据溶液中阴阳离子的平衡，也就是溶液中阴阳离子的量相等，所以
阳离子单位电荷总和根据（5-1）计算，即
Ca 2+Mg 2+Na +K +
∑c 阳=+++m m ol /L 20. 0412. 1622. 9939. 10
38. 039. 888. 60（5-1） =+++20. 0412. 1622. 9939. 10
=3. 08m m ol /L
阴离子单位电荷总和根据（5-2）计算；阴阳离子含量根据（5-3），即
2-HCO 3-NO 3-SO 4Cl -
∑c 阴=+++mmol /L 61. 0262. 048. 0335. 45
109. 6036. 0415. 6（5-2） =+++61. 0262. 048. 0335. 45
=2.. 99mmol /L δ=∑c 阳-∑c 阴
∑c 阳+∑c 阴⨯100%= 3. 08-2. 99⨯100%3. 08+2. 99
（5-3）=1. 5%≤2%
根据所得结果可知该水质资料符合阴阳离子校核的标准。
（二）含盐量与溶解固体的校核
水的含盐量表示水中阴阳离子之和根据（5-4），即
含盐量=∑C 阳+∑C 阴（mg /l ）
=(Mg +2+Na ++Ca +2+K +) +(HCO 3-+SO 42-+Cl -+NO 3-) （5-4）
=(9. 88+8. 6+38. 03+0) +(101. 6+36. 04+15. 6+0)
=56. 51+161. 24=217. 75(mg /l )
式中：∑c 阳——水中除铁、铝之外的所有阳离子之和
∑c 阴——水中除溶解硅酸根外的所有阴离子之和
' R G =∑m 阳+∑m 阴mg/L所以，对含盐量与溶解固体的校核后，其误差根据
（5-5）计算，即 δ=
R G '-含盐量217. 75-216⨯100%=⨯100%含盐量216
=0. 81%≤5% （5-5）
该水样的计算结果表明，其符合含盐量和溶解固体的校核标准。
（三）pH 值的校核
理论上计算的pH 应与所测的pH 相等，实际上由于测量仪器存在一定的误差会导致测得的数据与计算的结果有些出入，但是二者所差的数值不能太大，否则就会不准确，根据国家标准，利用水中的碳酸氢根和二氧化碳的浓度，依据碳酸平衡关系，计算水的理论pH 值，借此检查实测的pH 值的准确性。
由于该水质的pH 为7.53，为小于8.3的水样，所以可根据（5-6）计算，即
p H '=6. 37+lg HCO 3--lg [CO 2]=6. 37+lg []
109. 68. 55-lg 61. 0244
=7. 34 （5-6）
其与实际测量pH 的误差根据（5-7）计算，即 ' δ=pH -p H =7. 53-7. =0. 19≤0. 2 （5-7）
根据计算的结果和实测的pH 接近，所以该水质的pH 符合pH 校核的标准。
（四）硬度的校核
根据《热力发电厂水处理》中可知水中碳酸盐硬度可分为钙硬和镁硬，在天然水中，碳酸盐的硬度值约为钙硬和镁硬的总和根据（5-8）计算，即 H '=H Ca +H Mg =38. 03⨯29. 88⨯2+=2. 71mmol /L 40. 0824. 32 （5-8）实际测得硬度为2.76mmol /L
根据计算结果可知，实际测量的结果和计算结果相近，故该水质资料符合硬度校核的标准。
（五）碱度的校核
对于该水样，水中的碱度在数值上约为碳酸氢根的浓度根据（5-9）计算，即
B '=HCO 3-=[]109. 6=1. 80mmol /L 61. 02 （5-9）
实际测得全碱度为1.82mmol /L ，水样实际测定的碱度与计算的理论碱度相近，符合硬度的校核标准。
综上所得的计算结果可得，该水质资料符合水质分析校核的标准，即该水质资料是合格的，可以参考使用。
六、总结
首先，由水质处理的流程、水质标准及水汽流程从而了解到水质对锅炉的运行起到很重要的作用；其次，通过补给水对设备的危害，知道了危害有热力设备结垢，热力设备腐蚀，过热器和汽轮机积盐等。接着，对危害进行处理，有补给水化学加药处理、锅外水处理、锅内水处理、缓蚀阻垢剂、化学除氧剂、给水降碱剂等的处理。再接着，针对这些处理方法选择相应的系统。
最后，对水质进行校验，主要校验的有阴阳离子含量、含盐量与溶解固体、pH 值、硬度、碱度等的校核，从而达到锅炉补给水的水质要求。
参考文献
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[10]巩耀武，管炳军. 火力发电厂化学水处理实用技术. 北京. 中国电力出版
社.2006.
致 谢
大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种时光如飞的感觉，感慨良多。
从开始没有任何头绪至论文最终定稿，总共一个多月的时间但收货挺多，在我内心深处满含深深的感激之情。感谢我的指导老师何健老师，她对我们的关心与她那渊博的知识，使我从中学会了很多以前没有接触的事物，还有我的任课老师，在一次次的审核和谈话中使我学到了很多的新东西，使我能够为自己进一步的加油充电。通过论文的撰写及一次次的修改，使我能够更系统、全面的学习有关锅炉、汽轮机和火电厂方面知识，并通过查阅资料让我学会从不同的角度看待问题加以解决。
感谢在生活上给我指明方向的老师，你们不仅教会我知识，更教会我一种待人接物的方法；感谢两年中陪伴我的同学、朋友、感谢他们给我提出的好建议和看法，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了三年的学习生活，衷心的感谢你们。