锅炉用水的水质评价

2025-03-10 13:29:52

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回答（1）：

在工业用水中，锅炉用水是比较普遍的，对水质的要求也较高。水在蒸气锅炉中是处在高温、高压条件下，水中的一些化学物质会发生各种不良化学反应，主要有成垢作用、起泡作用和腐蚀作用等。这些作用可给锅炉带来一些不良影响。

1.成垢作用

当水被煮沸时，水中所含的一些离子、化合物可以相互作用而发生沉淀，并依附于锅炉壁上，形成锅垢，这种作用称为成垢作用。当锅垢厚时，不仅不易传热，浪费燃料而且易使金属炉壁过热融化，引起锅炉爆炸。锅垢的成分通常有：CaO、CaCO₃、CaSO₄、CaSiO₃、Mg（OH）₂、MgSiO₃、Al₂O₃、Fe₂O₃及悬浊物质的沉渣等。这些物质是由于溶解于水中的钙、镁盐类及胶体SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和悬浊物沉淀而产生的。例如：

专门水文地质学

MgCO₃再分解，沉淀出镁的氢氧化物：

MgCO₃+2H₂O →Mg（OH）₂↓+H₂O+CO₂↑

与此同时，还可以沉淀出CaSiO₃及MgSiO₃，有时还沉淀出CaSO₄等，所有这些产物沉淀在锅炉壁上，便形成了锅垢。锅垢的总重量，可根据水质分析资料用下式计算：

专门水文地质学

式中：H₀为锅垢的总重量，g/m³；S为悬浮物重量（mg/L）；C为胶体物重量（SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃+……）（mg/L）；c（

Fe²⁺）、c（

Al³⁺）、c（

Mg²⁺）、c（

Ca²⁺）分别为Fe²⁺、Al³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等离子以单位电荷为基本单元（即以

B^Z±为基本单元，B代表某一离子或某一物质，Z为其电荷数或离子价）计算的物质的量浓度（毫摩尔浓度），单位为：mmol^*（以

为基本单元）/L

同一物质，计算基本单元不一样，浓度也不同。不同基本单元计算的毫摩尔浓度与过去使用的非法定单位“mgN/L”（毫克当量/升）之间的换算关系为：

式中：B为某一离子或某一物质；Z为某离子的电荷数（离子价或化合价）；c（

）为以单位电荷为基本单元计算的某一离子或物质的量浓度， mmol/L；mgN/L—毫克当量浓度（毫克当量/升），过去曾常用的非法定计量单位。下同。

。（9-2）式中的系数是按所生成的沉淀物重量计算出来的。

按锅垢总量对成垢作用进行评价时，可将水分为四个等级：①H₀＜125时，为沉淀物很少的水；②H₀=125～250时，为沉淀物较少的水；③H₀=250～500时，为沉淀物较多的水；④H₀＞500时，为沉淀物很多的水。

锅垢中包括硬质的垢石（硬垢）及软质的垢泥（软垢）两部分。硬垢主要是由碱土金属（Ca、Mg等）的碳酸盐、硫酸盐及硅酸盐构成，附壁牢固，不易清除。软垢则由悬浊物质及胶体物质构成，易于洗刷清除。故在评价锅炉用水时，还要计算硬垢数量，以评价锅垢的性质。硬垢量可用下式计算。

专门水文地质学

式中：H_h为硬垢总量（g/m³）；SiO₂为二氧化硅重量（mg/L）；c（

Mg²⁺）、c（Cl^-）、c（

）、c（Na）、c（K）］分别为Mg、Cl、^++2+-

、Na、K等离子以单位电⁺⁺荷为基本单元计算的量浓度，单位为mmol^*（以

为基本单元）/L。如括弧中结果为负数时，说明水中没有钙、镁的碳酸盐和硫酸盐，则可略去不计。

对锅垢的性质进行评价时，可采用硬垢系数（K_n），即K_n=

。当K_n＜0.25时，为软垢水，当K_n=0.25～0.5时，为软硬垢水，当K_n＞0.5时，为硬垢水。

2.起泡作用

起泡作用是指水在锅炉中煮沸时，在水面产生大量气泡的作用。如果气泡不能立即破裂，就会在水面以上形成很厚的极不稳定的泡沫层。当泡沫太多时，会使锅炉内水的汽化作用极不均匀，水位急剧地升降，致使锅炉不能正常运转。产生这种现象的原因是由于水中易溶解的钠盐、钾盐以及油脂和悬浊物受炉水的碱度作用，发生皂化的结果。钠盐中，促使水起泡的物质为荷性钠和碳酸钠。荷性钠，除了可使脂肪和油质皂化外，还能促使水中的悬浮物变为胶体悬浊物。磷酸根与水中的钙、镁离子作用，能在炉水中形成高度分散的悬浊物。水中的胶体状悬浊物，增强了气泡薄膜的稳固性，因而加剧了起泡作用。

起泡作用可用起泡系数（F）评价，起泡系数可据钠、钾的含量计算：

F=62c（Na⁺）+78c（K⁺）（9-4）

c（Na⁺）、c（K⁺）分别为Na⁺、K⁺的毫摩尔浓度（mmol/L），含义同上。

当F＜60时，为不起泡的水（机车锅炉，须一周换一次水）；当F=60～200时，为半起泡的水（机车锅炉，须2～3 d换一次水）；当F＞200 时，为起泡的水（机车锅炉，须1～2d换一次水）。

3.腐蚀作用

由于水中氢置换炉壁铁，使炉壁受到损坏的作用称为腐蚀作用。氢离子可以是水中原有的，也可以是某些盐类因炉水中水温增高水解而生成的。此外，溶解于水中的气体成分，如O₂、H₂S、CO₂等也是造成腐蚀作用的重要因素。锰盐、硫化铁、有机质及脂肪油类，皆可作为接触剂而加强腐蚀作用，温度增高及由此而产生的局部电流，均可促进腐蚀作用。随着蒸气压的加大，水对铜的危害也随之加重，往往对汽轮机叶片产生腐蚀。腐蚀作用对锅炉的危害极大，不仅减少锅炉的寿命，尚可能发生爆炸事故。例如，美国曾对640台锅炉进行过调查，在1956～1970年的15年中，由于腐蚀原因，至少发生一次爆炸事故的锅炉有119台之多，占总数的19%，我国此类事故也有发生。

水的腐蚀性可以用腐蚀系数（K_k）进行评价。

对酸性水：