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      常用的軟化水處理工藝方法解析

      行業動態 發布時間:2019-07-23 11:45

      據了解,一般循環系統每增加1.33mm水垢,其能耗增加17%。所以,為了維持效益,節約成本,軟水系統是循環系統里重要的組成部分。現就當下常用的軟化水處理工藝進行簡要分析。

      一、軟化水處理方法分類及原理   

      常見的軟化水處理方式有以下幾種:

      (1)離子交換法:采用特定的陽離子交換樹脂,以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來,由于鈉鹽的溶解度很高,所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成 的情況。這種方法是目前最常用的標準方式。主要優點是:效果穩定準確,工藝成熟。可以將硬度降至0。采用這種方式的軟化水設備一般也叫做“離子交換器” (由于采用的多為鈉離子交換樹脂,所以也多稱為“鈉離子交換器”)。

      (2)膜分離法:納濾膜(NF)及反滲透膜(RO)均可以攔截水中的鈣鎂離子,從而從根本上降低水的硬度。這種方法的特點是:效果明顯而穩定,處理后的水適用范圍廣;但是對進水壓力有較高要求,設備投資、運行成本都較高。一般較少用于專門的軟化處理。

      (3)石灰法:向水中加入石灰,主要是用于處理大流量的高硬水,只能將硬度降到一定的范圍。

      (4)加藥法:向水中加入專用的阻垢劑,可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結合的特性,從而使水垢不能析出、沉積。目前工業上可以使用的的阻垢劑很多。這種方法的特點是:一次性投入較少,適應性廣;但水量軟大時運行成本偏高,由于加入了化學物質,所以水的應用受到很大限制,一般情況下不能應用于飲用、食品加工、工業生產等方面。在民用領域中也很少應用。由于加藥法只是從化學原理上阻止水垢的生成,并沒有降低水的硬度,所以一般不歸入軟化方法中,而是稱為阻垢。

      (5)電磁法:采用在水中加上一定的電場或磁場來改變離子的特性,從而改變碳酸鈣(碳酸鎂)沉積的速度及沉積時的物理特性來阻止硬水垢的形成。其特點是:設備投資小,安裝方便,運行費用低;但是效果不夠穩定性,沒有統一的衡量標準,而且由于主要功能僅是影響一定范圍內的水垢的物理性能,所以處理后的水的使用時間、距離都有一定局限。多用于商業(如中央空調等)循環冷卻水的處理,不能應用于工業生產及鍋爐補給水的處理(同時由于該種設備的機理并未得到真正的理論證實)。另外,此種方法與加藥法類似也是阻止水垢的生成,而不是降低硬度,所以一般不應歸入軟化方式中,而是應該稱為防垢或阻垢。

      小型熱水鍋爐、換熱器等應用中,多采用加藥法。商業領域的中央空調及工業上溫度較低(最高溫度在60度左右)的冷卻循環水,多采用電磁法進行全流量處理,即對所有循環水進行處理,同時多數情況下配合補充水采用離子交換法處理或循環水采用加藥方法以保證效果。

      二、離子交換法與鍋爐水加藥處理法簡單分析

      2.1鍋爐水加藥處理法

      (一)原理

      鍋爐水加藥處理法,就是通過向鍋爐給水加一定數量的軟水劑也稱除垢劑,阻垢劑。使鍋爐給水中的結垢物質轉變成水渣,然后通過排污將其從鍋內排出,從而達到減緩水垢結成的目的。

      (二)使用特點

      設備簡單,投資少,操作方便,易管理,如使用得當,可達到較好的防垢效果。另外,鍋內加藥處理法相對于鍋外離子交換法而言,可節約大量用水,且對自然水,環境污染小,這點對水資源日趨緊張的地區來說,意義很大。

      鍋爐排污要求嚴格,排污水量和熱損失相對較大;且影響防垢效果的因素較多,一般不易達到鍋爐無垢運行,所以通常只適用于小型鍋爐。

      (三)不足之處 

      (1)必須對癥下藥:即一定要做到什么樣的水質,選擇什么樣的藥劑。 

      (2)必須量水投藥:按上水的數量和質量,投加一定數量的藥劑,切不可多投或少投。 

      (3)必須科學排污:一定要按照化驗結果進行科學的排污。 

      (4)必須嚴格監督:一定要嚴格地監督鍋水的品質,以指導加藥和排污作業。 

      蘇聯曾建議在1.5MPa以下的鍋爐,都可以采用加藥處理法,但其前提條件是:沒有水冷壁管;在運行中能保證可靠地排除鍋內形成的水渣,而不會影響運行安全;使用單位對鍋爐蒸汽質量要求的不高等。 

      鍋爐進水加藥處理時限制給水總硬度≤3.5毫克當量\升。這要求鍋爐需定期清洗,保證熱強度最大的受熱面上每年可結水垢厚度不超過0.5毫米。如果給水硬度再大,鍋爐的安全經濟運行就較難保證了。 

      (四)使用范圍:

      根據GB1576—2001《工業鍋爐水質》標準規定:額定蒸發量小于等于2t/h,且額定蒸汽壓力小于1.0mpa的蒸汽鍋爐;對汽、水品質無特殊要求的汽水兩用鍋爐;額定功率小于等于4.2MW非管架式承壓的熱水鍋爐和常壓熱水鍋爐,可采用鍋內加藥處理。

      應注意的是,單位水容積越小的鍋爐,在局部形成水垢的危險性越大,尤其是燃油燃氣的鍋爐,有時只有少量的沉積物就會對鍋爐正常運行帶來嚴重的影響。實踐證明,水容積較小的鍋爐,即使其額定蒸發量較小,也不宜采用單純的鍋內加藥處理,而必須采用給水軟化處理再加適當的加藥補充處理。

      2.2鍋爐水采用軟化水裝置供水(一般為離子交換法)

      限定的給水硬度可達0.03毫克當量\升,在鍋爐定期清洗的情況下,能保證熱強度最大受熱面上每年積垢不超過0.1毫米,就國產離子交換樹脂和軟化設備來講,也完全能夠滿足這一要求,但國產設備對設備操作人員的要求比較高,如果操作不當,或用水波動大時及不容易達到這一指標。 

      (一)原理

      鍋爐軟化水處理設備工作原理: 水的硬度主要是由其中的陽離子鈣(Ca2+)、鎂(Mg2+)離子構成的。當含有硬度離子的原水通過交換器樹脂層時,水中的鈣、鎂離子與樹脂內的鈉離子發生置換,樹脂吸附了鈣、鎂離子而鈉離子進入水中,這樣從交換器內流出的水就是去掉了硬度離子的軟化水。隨著交換過程的不斷進行,樹脂中Na+全部被置出來后就失去了交換功能,此時必須使用NaCl溶液對樹脂進行再生,將樹脂吸附的Ca2+、Mg2+置換下來,樹脂重新吸附了鈉離子,恢復了軟化交換能力。

      (二)缺點

      1.會產生過量的再生廢液;2.周期較長;3.耗鹽量大;4.有機物的存在會污染離子交換樹脂;5.排出大量含鹽廢水易引起管道腐蝕。

      此外,對于溶液中存在多種離子時,需要針對不同的目的離子選用不同的樹脂,普遍適用性差。

      (三)優點

      1自動化程度高;2工作交換容量大,鹽耗低;3耗電量低;4結構合理,安裝方便;5性能可靠,運行穩定。

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