鍋爐用水的分類：
原水（生水）：就是鍋爐的水源水。
給水：直接進入鍋爐，被鍋爐蒸發或加熱的水。
軟化水：原水經過軟化處理符合鍋爐水質標準的水。
鍋水：鍋爐運行中在鍋筒內的水。
冷卻水：鍋爐運行中用于冷卻鍋爐某一附屬設備的水。
排污水：為了改善蒸汽品質和防止鍋爐結垢，從排污閥門排除的鍋水。
水中的雜質按物態分類：
固態雜質：包括懸浮固體、膠溶固體、溶解于水的鹽類和有機質微粒。
液態雜質：主要指油脂、工業廢液和酸液。
氣態雜質：主要是氧氣和二氧化碳等。
水中雜質對鍋爐的危害：
水中雜質如果不經過處理直接用作鍋爐給水，對鍋爐危害極大，歸納起來可產生以下三種危害：一是在鍋爐內結垢，生成水渣；二是造成鍋爐金屬腐蝕；三是惡化蒸汽品質。
水垢的形成：
水垢形成的原因：
①鈣鎂重碳酸鹽類熱分解。
②鍋水的不斷蒸發濃縮。
③鈣鎂鹽類溶解度降低（例如硫酸鈣和硅酸鈣）。
部分常見物質的溶解性表：
水垢的種類：
⑴碳酸鹽水垢。多為白色，也有微黃白色。
⑵硫酸鹽水垢。主要成分是硫酸鈣（CaSO2），含量達50％以上，又稱作石膏質水垢。多為黃白色，也有微黃白色，特別堅硬、致密，手感滑膩。
⑶硅酸鹽水垢。成分比較復雜，水垢中的二氧化硅（SiO2）多為淡褐色，也有灰白色的，水垢表面帶刺。
⑷混合水垢。
⑸含油水垢。成分很復雜，但油脂含量多在50％。多呈黑色，有堅硬的，也有松軟的水垢表面不平滑。
⑹泥垢。成分比較復雜。一般富有流動性，較易通過排污方法除去，易黏結在鍋爐蒸發面上，形成難以沖掉的再生水垢。
水垢對鍋爐的危害：
浪費燃料，污染蒸汽品質：鍋爐受熱面上如果結有1毫米厚的水垢，則浪費燃料約3~5％。
損壞受熱面：結有水垢的鍋爐傳熱性能變差，受熱面兩側的溫差增大，爐管的溫度升高。當受熱面金屬的溫度超過正常工作條件的溫度時，稱為過熱。鍋爐正常運行時，金屬受熱后很快將熱量傳遞給爐水，兩者溫度相差約為30~100℃。例如，工作壓力為1.0MPa的鍋爐，飽和水溫度約為180℃左右，在沒有結垢時，鋼材溫度在210~230℃；若結生1毫米水垢，鋼材溫度將升高130~390℃；當水垢再厚些，情況將更為嚴重。當超過450℃，金屬將發生蠕動變形。
降低鍋爐出力，增加檢修工作量：由于鍋爐結垢后，火側熱量傳遞給水側就困難，鍋爐蒸發量將隨之下降。
水垢厚度與浪費燃料的對應表：
鋼鐵與各類水垢的導熱系數對比：
鍋爐水質處理的分類：
爐外水處理：主要指給水在進入鍋爐之前，為了除去其中的硬度，而進行的軟化處理。目前，常用陽離子交換軟化法。
爐內水處理：是通過向爐水中投加化學藥劑，與水中的鈣鹽、鎂鹽發生化學、物理作用，生成非粘結性的松散泥渣，然后經排污除去，以達到防止或減輕鍋爐結垢的目的。
鍋爐用水主要評價指標：
㈠懸浮物：表示不溶于水的較大顆粒一些物質含量的指標，其單位為mg／L。
㈡含鹽量和溶解固形物：含鹽量是表示水中各種溶解鹽類的總和，單位為mg／L。常用溶解固形物（或蒸發殘渣）近似表示。常用氯離子含量來表示，單位mg／L。
㈢硬度：是指水中鈣、鎂離子的總濃度，單位為mmoI／L。（≤0.03mmoI／L）
㈣堿度：指水中含有能接受氫離子的物質的量。例如氫氧根、碳酸根、重碳酸根、磷酸根、硅酸根、亞硫酸根和氨等。單位以mmoI／L表示。
㈤PH值：是指水溶液中氫離子濃度的負對數（1~14）。
㈥相對堿度：主要是為了防止鍋爐在有縫隙部位存在應力時，會產生苛性脆化。
㈦溶解氧：造成給水管道和鍋爐本體的腐蝕。單位mg／L。
蒸汽鍋爐采用鍋內加藥水處理時的水質標準：
蒸汽鍋爐采用鍋外化學處理時的水質標準：
鍋爐內水處理特點：
鍋內水處理不需要復雜的設備，故投資小，成本低，操作方便。
對水質適應范圍較大，如果處理得當，防垢率可以達到80％以上。
鍋內水處理還不能完全防止鍋爐結生水垢，特別是生成的泥垢，在排污不及時很容易結生二次水垢。
鍋內水處理常用藥劑（一）
氫氧化鈉：俗稱火堿、和苛性鈉。主要作用是：
⑴能有效地消除給誰中的碳酸鹽硬度和鎂鹽硬度。
碳酸氫鈣＋氫氧化鈉＝碳酸鈣↓＋碳酸鈉＋水
碳酸氫鎂＋氫氧化鈉＝氫氧化鎂↓＋碳酸鈉＋水
硫酸鎂＋氫氧化鈉＝氫氧化鎂↓＋硫酸鈉
氯化鎂＋氫氧化鈉＝氫氧化鎂↓＋氯化鈉
⑵保持鍋爐水中的堿度，防止鍋爐腐蝕。
當鍋爐水中的氫氧根保持一定的濃度時（PH＝9.5~11.5），鍋爐金屬表面生成的保護膜就比較穩定，從而可以阻止氧對鍋爐金屬的腐蝕。
鍋爐內水處理常用藥劑（二）
碳酸鈉俗稱純堿和蘇打。工業用的無水碳酸鈉是白色的粉末，易溶于水，水溶液呈強堿性。主要作用是：
（1）能有效地消除給水中鈣的硬度，其化學反應如下：
硫酸鈣＋碳酸鈉＝碳酸鈣↓＋硫酸鈉
氯化鈣＋碳酸鈉＝碳酸鈣↓＋氯化鈉
（2）在鍋爐內碳酸鈉可以部分地水解為氫氧化鈉，因此具有氫氧化鈉的作用。
碳酸鈉＋水＝氫氧化鈉＋二氧化碳↑
（3）能有效消除給水中的鎂硬度，生成的碳酸鎂（微溶）可以水解成為氫氧化鎂沉淀。
鍋爐內水處理常用藥劑（三）
磷酸三鈉（Na3PO4?12H2O），俗稱磷酸鈉，在干燥的空氣中易風化，水溶液呈堿性，主要作用是：
（1）能沉淀給水中的鈣和鎂鹽。
硫酸鈣＋磷酸鈉＝磷酸鈣↓＋硫酸鈉
氯化鈣＋磷酸鈉＝磷酸鈣↓＋氯化鈉
硫酸鎂＋磷酸鈉＝磷酸鎂↓＋硫酸鈉
氯化鎂＋磷酸鈉＝磷酸鎂↓＋氯化鈉
（2）增加泥垢的流動性，磷酸三鈉和給水中的鈣和鎂鹽類生成沉淀是具有高度分解的膠體。生成了流動性較強的泥垢。
（3）能使硫酸鹽和碳酸鹽等老水垢疏松脫落，特別是清除沒有經過水處理而結生的老水垢尤為顯著。是因為磷酸鈣比其硫酸鈣和碳酸鈣更容易生成。
（4）防止鍋爐金屬腐蝕，因為磷酸三鈉能在金屬表面形成磷酸鐵的保護膜，而起到防止鍋爐金屬腐蝕的作用。
鍋爐外水處理：
主要指給水在進入鍋爐之前，為了除去其中的硬度，而進行的軟化處理。目前，主要采用陽離子交換軟化法。離子交換軟化法，是用某種離子交換劑中不形成水垢的離子，將水中容易生成水垢的鈣、鎂離子置換出來，從而使水得到軟化。應用 離子交換軟化法，可使鍋爐給水的硬度達到合格標準。常用陽離子交換劑是鈉離子交換劑強酸型001×7（0強酸性、0苯乙烯系、1順序號、7交聯度），凝膠型。
離子交換樹脂的物理性能（一）
①形狀：多為球形，填充狀態好；水通過樹脂層壓力損失小；流量均勻；耐磨性能好；裝填量大等優點。
②粒度：目前國內外樹脂的粒度一般為0.3~1.2mm。
③密度：濕真密度是指樹脂的質量與其占有的體積（不包括樹脂間的空隙）之比。密度一般在1.04~1.30之間。
濕視密度是指樹脂在工作狀態下的堆積密度，即單位體積含有的樹脂質量。
濕視密度＝濕樹脂質量（g）／濕樹脂體積（mL）
④水分：凝膠型樹脂，其含水率可反映樹脂的空隙率，即含水率愈大，樹脂的孔隙率就愈大。
⑤顏色：有白、黃、黑和褐等，是半透明或不透明的。值得注意的是，樹脂使用后顏色的變化，可能影響樹脂的性能。
⑥耐磨性：是指耐磨程度，主要表現在樹脂的年耗上（一般在5％左右），是一項重要的經濟指標。
⑦耐熱性：一般陽離子交換樹脂較陰離子交換樹脂耐熱性能好。陽離子交換樹脂在120℃以下，氫型在100℃以下，陰離子交換樹脂在60℃以下使用都是安全的。陽離子和陰離子交換樹脂在冬季樹脂都要做好防凍工作。
⑧溶脹性：干樹脂浸泡于水中，體積脹大，成為濕樹脂；強酸性陽離子樹脂由鈉型轉變成氫型時，體積增大5％以上；強堿陰離子樹脂由氯型轉變成氫氧型時，體積增大10％。（在裝填新樹脂時要注意留有膨脹量）。
⑨溶解性：合成的離子交換樹脂，大都是具有龐大骨架的高分子聚合物，是理想的不溶物。但是，對新投用的樹脂，開始使用時有微量的溶解現象，又稱“膠溶”現象。在生產過程中是化學反應不完全造成的，新投入運行的樹脂，有時會發現出水帶有顏色，就是發生膠溶現象的緣故。
陽離子交換劑工作原理（交換過程）：
水中含有 交換劑 交換劑 水中含有
Ca（HCO3）2＋ 2NaR → CaR2 ＋ 2NaHCO3
Mg（HCO3）2＋ 2NaR → MgR2 ＋ 2NaHCO3
CaSO4 ＋ 2NaR → CaR2 ＋ Na2SO4
MgSO4 ＋ 2NaR → MgR2 ＋ Na2SO4
CaCI2 ＋ 2NaR → CaR2 ＋ 2NaCI
MgCI2 ＋ 2NaR → MgR2 ＋ 2NaCI
陽離子交換劑工作原理（再生過程）：
失效的交換劑 大粒鹽 再生后的交換劑 其它鹽類
CaR2 ＋ 2NaCI → 2NaR ＋ CaCI2
MgR2 ＋ 2NaCI → 2NaR ＋ MgCI2
陽離子樹脂工作過程：
自動軟化水處理設備內部結構：
離子交換樹脂污染后的處理：
樹脂的滅菌：較為實用的是用1％的甲醛溶液浸泡數小時，然后用水沖洗至無甲醛臭味為止。
樹脂有機物污染的消除：可以采用無油壓縮空氣沖刷樹脂，使樹脂互相摩擦，然后用水反洗。還可以用10％的熱鹽水在設備中長時間的循環，或用10％的氯化鈉和6％的氫氧化鈉混合溶液進行處理。如果被鐵及其氧化物污染，應當首先去除鐵的污染，然后再去除有機物的污染。
樹脂被鐵污染的去除：
鑒別的方法：被鐵污染的樹脂從外觀上看，顏色明顯變深，甚至呈黑色。
復蘇的方法：被鐵離子污染的樹脂，可以采用10％左右的鹽酸浸泡5~12小時，或配合其它絡合劑協同處理。在處理過程中可輔以吹氣、超聲波及磁場等，效果會更好。
預防措施：一是對水源水含鐵較高的水要進行預處理，降低其含量（常用錳砂過濾）。二是對水處理設備要進行防腐，鉆井隊鍋爐房內水罐每年要清理一次，并要進行防腐處理。
一線井隊自動軟化水設備的操作要求：
㈠檢查各連接處是否牢固，水處理泵進出水閥門是否開啟，水過濾器要清洗干凈，鹽箱內是否有大粒鹽。
㈡啟動水處理泵向樹脂罐內進水，調節進出水壓力，出水壓力不得低于0.2MPa，進水壓力一般不高于0.3MPa。
㈢運行中檢查各連接處是否漏水，如漏水應重新緊固，否則出水硬度超標。
㈣順時針撥動主機頭頂部表盤的黑點印至再生（BRINE）刻度，排污管有排污即表示啟動再生。
㈤定期向鹽箱內，加入干凈的大粒鹽。保持鹽箱高度的3／4。定期清洗鹽箱內淤泥，防止堵塞吸鹽管路，影響樹脂的再生。
鍋爐化學清洗：
鍋爐水處理是保證鍋爐安全經濟運行的重要措施，必須堅持以防垢為主，不能以化學清洗代替正常的鍋爐水處理工作。雖然目前的化學清洗日趨完善，緩蝕劑的緩蝕效率能達到99％以上，但還不足以完全防止對鍋爐的腐蝕。因而，對于鍋爐不能頻繁地化學清洗，低壓鍋爐清洗規則中規定，每臺鍋爐酸洗時間間隔不宜少于二年。
鍋爐化學清洗的條件：
1.新建鍋爐運行前必須進行化學清洗（堿洗、酸洗）。
2.運行鍋爐符合下列條件之一時，方可進行酸洗。
①鍋爐受熱面被水垢覆蓋80％以上，并且平均水垢厚度達到或超過下列數值：
對于無過熱器的鍋爐：1mm。
對于有過熱器的鍋爐：0.5mm。
對于熱水鍋爐：1mm。
②鍋爐受熱面有明顯的油污和鐵銹。
酸洗除垢機理：
1.溶解作用，鹽酸容易與碳酸鹽水垢發生化學反應，生成易溶解的氯化物，是這類水垢溶解。
2.剝離作用，鹽酸能溶解金屬表面的氧化物，從而破壞金屬與水垢之間的結合。
3.氣掀作用，鹽酸與碳酸鹽水垢作用所產生的大量的二氧化碳，在逸出過程中，對于溶解或溶解速度較慢的垢層，具有一定的掀動力，使之從管壁上脫落下來。
4.疏松作用，對于含有硅酸鹽的混合水垢，雖然它們不能與鹽酸反應而溶解，但當摻雜在水垢中的碳酸鹽和鐵的氧化物溶解在鹽酸溶液中后，殘留的水垢就會變得疏松，在流動酸洗情況下，它們很容易被沖洗下來。
不同水垢厚度應選擇酸液的濃度：
酸液溫度對鋼鐵腐蝕速度的影響：
鍋爐化學清洗的方式：
有靜態浸泡和流動清洗或者兩種相結合的方式。靜態浸泡一般適用于立式水、火管鍋爐及臥式內燃等低壓水容積較大的鍋爐，強制循環的熱水鍋爐必須采用流動清洗或兩者結合的方式。
流動清洗有以下優點：易使各部分清洗溶液的溫度、濃度和金屬的溫度都很均勻，不致因溫差和濃度差，造成鍋爐局部腐蝕嚴重；溶液的流動可以起到攪動作用，有利于清洗。
在清洗過程中要經常取樣化驗，兩次化驗濃度差低于0.2％時，酸洗即可結束。值得注意的是不得利用鍋爐本體直接加熱，避免鍋爐局部過熱形成腐蝕。在爐外加熱溫度控制在50~60℃，實際當中不高于55℃。
清洗時間，應根據化學監督的數據來控制。一般為2~6小時。當水垢過厚時，可以適當延長，但最好不應超過12小時。采用動態清洗時，流速一般控制在0.05~0.5m／s范圍內，最高不能大于1m／s。
鍋爐化學清洗后的的處理：
酸洗結束后的一個重要步驟是再一次沖洗，為了防止空氣進入鍋爐內而引起鍋爐金屬的嚴重腐蝕，不應用放空的辦法將廢液排出，而是用除鹽水（或軟化水）排擠酸液并進行沖洗。排除的水PH值為5~6，盡可能縮短沖洗時間，以防止酸洗后的金屬表面生銹。
漂洗，一般用稀檸檬酸液進行一次沖洗，利用檸檬酸和鐵離子絡合的能力，以除去殘留在系統內的鐵離子，使金屬表面很清潔，從而為鈍化處理創造有利條件。（常用0.2~0.4％的檸檬酸溶液并含有0.05％的緩蝕劑）
堿液鈍化，鈍化是在金屬表面產生黑色保護膜。該方法一般只用于中、低壓汽包鍋爐上。（在清洗箱內配制1~2％的磷酸三鈉或者用磷酸三鈉和氫氧化鈉的混合溶液，加熱到70~90℃，在系統中循環10~12小時后，再用除鹽水或軟化水進行沖洗。
酸洗后的鍋爐要及時進行保養，以防止鍋爐金屬生銹腐蝕。
鍋爐酸洗時的注意事項：
㈠落實安全措施，為了保證操作人員和設備的安全，必須在化學清洗方案實施前逐一落實好各項安全措施，并指定專人負責此項工作。對各種可能的突發事故，要預先做好防范和補救措施。
㈡穿戴好酸洗工作專用的勞保用品，在現場不得使用明火，防止產生氫氣爆炸。酸洗現場通風要好，使用防爆照明工具.
㈢廢液的排放，要按有關環保和安全的要求預先布置好。（排放前要用堿液進行中和）
鍋爐給水除氧：
在鍋爐給水中含有氧和二氧化碳氣體時，會引起金屬腐蝕，使壁厚減薄，消弱機械強度。
氧和二氧化碳的腐蝕特征是，在金屬表面形成直徑不等的鼓包。鼓包的表面顏色由黃褐色到磚紅色，內層是黑色粉末狀腐蝕產物。將其清除后，變出現凹坑。
鍋爐除氧的方法：
熱力除氧：氣體在水中的溶解度與水的溫度有關。在一定的壓力下，隨著水溫升高，氣體的溶解度相應降低。
真空除氧：真空除氧的原理和熱力除氧的原理相似，也是利用水在沸騰狀態時氣體的溶解度接近于零的特點，除去水中所溶解的氧和二氧化碳等氣體。
鋼屑除氧：當含有溶解氧的水流經裝有鋼屑的過濾器時，氧與鐵發生反應，生成氧化物，從而達到除氧的目的。
化學藥劑除氧：就是向含有溶解氧的水中投加某一種還原劑，使之與氧作用，以達到除氧的目的。常用藥劑有亞硫酸鈉（Na2SO3）、亞硫酸氫鈉（NaHSO3）、聯氨（N2H4?H2O）等。
本文來源于互聯網，作者：潘榮慶。暖通南社整理編輯。
