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工业用水的硅酸化合物在水中的存有形式与水的pH值有什么关系?

文章编辑:滢源水处理 发表时间: 浏览次数:

酸酸化合物是天然水中的主要杂质之一,它在水中有多种形态,是一种比较复杂的化合物。硅酸化合物在水中的不同形态与水的 pH值有着密切的关系。当 pH<7时,水中实际上只有硅酸的分子,没有硅酸根离子存在。所以,当pH值较低时(酸性溶液中),水中的胶态硅酸明显增多;当pH值>7时,水中同时有 H2SiO3和 HSiO3-存在;当 pH=11时,水中是以 HSiO3-为主;只有在碱性较强的水中(pH>11时)才出现 SiO32-离子。

  碳酸化合物在水中的存在形式与水的 pH值有何关系?

  答案:碳酸化合物在水中有几种不同的存在形态:溶于水中的气体(即所谓游离 CO2);分子态碳酸 H2CO3;碳酸氢根HCO3-和碳酸根 CO32-。在这四者之间存在着以下平衡关系:

  CO2十 H2O H2CO3

  H2CO3 H+十 HCO3-

  HCO3- H+十 CO32-

  如将这些平衡式联系起来,则可写成下式:

  CO2十 H2O H2CO3 H+ 十 HCO3- 2H+十 CO32-

  在上述一系列的平衡中, CO2与 H2CO3的平衡实际上是强烈地趋向于生成 CO2,水中呈 H2CO3状态的量非常小(通常小于1%),所以可把生成 H2CO3的过程略去,
根据以上情况可知, [H+]对平衡的移动起着决定性的作用,水中 CO2、 HCO32-和 CO32-的相对值和[H+]浓度的关系如图4-3所示。从图4-3上可看出:

  (1)当 pH<4时,水中只有游离 CO2。

  (2)当 pH值升高时,平衡向有移动, [CO2]降低,[HCO3-]增大,当 pH=8.3~8.4时, 98%以上的碳酸化合物以 HCO3-形态存在。

  (3) pH值再升高(大于8.3时), CO2消失,[HCO3-]降低,[CO32-]增大,当 pH=12时,水中碳酸化合物几乎完全以 CO32-的形态存在。

  混凝处理对水的 pH值有什么要求?

  答案:水的 pH值对混凝过程的影响很大,不同的混凝剂,对水的 pH值的要求也不一样,因此在混凝处理时,必须严格控制加入混凝剂后的水的 pH值。

  不同混凝剂对 pH值的要求如下:

  (1)铝盐。铝盐在水中经电离、水解后生成氢氧化铝胶体, pH值对该胶体有两方面的影响。

  一是氢氧化铝是两性氢氧化物,当水的 pH值低于5.5时,氢氧化铝呈碱性而被溶解,反应如下:

  A1(OH)3十3H+ → A13+十3H2O

  反应结果,使水中残留铝含量增加。

  当水的 pH值高于7.5时,氢氧化铝呈酸性,水中有偏铝酸根(AlO2-)出现,反应如下:

  AI(OH)3十OH--→ AlO2-十2H2O

  反应结果是水中残留铝量也增加。因此起不到产生 AI(OH)2絮团的作用。

  二是水的 pH值在5.5~8.8时,氢氧化铝胶体微粒带正电荷。当水的 pH<5时,胶体微粒带负电荷;水的 pH>8时,氢氧化铝溶解。

  因此,当水的 pH值高于8.0或低于5.0时,都影响着带正电荷的氢氧化铝胶体的生成,所以,用铝盐作混凝剂时,水的 pH值应为6.5~7.5。

  (2)铁盐。铁盐在水中电离、水解生成带正电荷的氢氧化铁胶体,反应如下:

  4FeSC4十10H2O十O2→ 4Fe(OH)3十4H2SO4

  该反应过程中, Fe2+在 pH>8.5时,极易被氧化成 Fe3+而形成 Fe(OH)3胶体;而 pH值较低时,完成上述反应速度缓慢。

  所以,用铁盐作混凝剂进行混凝处理时,一般与石灰处理一起进行,维持水的 pH值在8.5~10之间。

  由于原水水质的差异和采用的混凝剂不同,最切合实际的 pH值应通过小型试验来确定。

  采用聚合铝作混凝剂有哪些优点?

  答案:聚合铝混凝剂有以下优点:

  (1)适用范围广。对低浊度水、高浊度水、有色度水和某些工业废水等,都有优良的混凝效果。

  (2)用量少(按 Al2O3计)。对于低浊度水,其用量相当于硫酸铝的 l/2;对于高浊度水,其用量可减少到硫酸铝用量的 l/3~l/4。

  (3)操作简单。加药后,水的碱度降低较少,因而水的PH值下降也小,混凝的最优 pH值范围广,一般 pH值自7~8都可取得良好的效果,低温时效果仍稳定。

  (4)形成凝絮速度快。由于这种药剂形成凝絮快,可以减小澄清设备的体积。

  (5)加药过多也没有害处,不会使水质恶化。

工业用水设备,化工用水设备,电子用水设备

  什么是滤料的不均匀系数?它的大小对过滤器运行有何影响?

  答案:滤料的不均匀系数常以KB表示。它是指80%(按质量计)滤料能通过的筛孔孔径d80与10%滤料能通过的筛孔孔径d10之比
滤料颗粒的大小不均匀,有两种不良后果:一是反洗操作困难,因为如反洗强度太大,会带出上部微小滤料颗粒;而反洗强度太小,又不能松动下部滤层。二是过滤情况恶化,因细小的滤料颗粒集中在滤层表面,使水中悬浮物被截留堆积在表面,形成坚实的厚膜,结果使过滤器的水头损失增加过快,过滤周期缩短。

  逆流再生离子交换器再生时进酸、进碱困难是由哪些原因造成的?如何处理?

  答案:逆流再生离子交换器再生时进酸、进碱困难的原因可能是:

  (l)离子交换器内背压太高。

  (2)排酸、排碱装置有堵塞现象。

  (3)离子交换器再生时本体阀门失灵,再生液串到另外一台交换器中去。

  (4)加酸、加碱的喷射器损坏,或是入口水水压太低,出口水水压小。

  处理方法如下:

  (l)离子交换器保持一定的背压(>0.05MPa)。

  (2)排酸、排碱装置及加酸、加碱喷射器损坏时,及时地检修更换。

  (3)再生过程中,认真检查各台离子交换器的阀门的开关情况,防止失灵和未关紧。

  (4)定期清扫排酸、排碱装置的尼龙网套。

  离子交换器在运行过程中,工作交换能力降低的主要原因有哪些?

  答案:离子交换器在运行过程中的工作交换能力降低,可能原因有以下几个方面:

  (1)新树脂开始投入运行时,工作交换容量较高,随着运行时间的增加,工作交换容量逐渐降低,经过一段时间后,可趋于稳定。

  (2)交换剂颗粒表面被悬浮物污染,甚至发生粘结。

  (3)原水中含有 Fe2+、 Fe3+、 Mn2+等离子,使交换剂中毒,颜色变深。

  (4)再生剂剂量小,再生不够充分。

  (5)运行流速过大。

  (6)枯水季节原水中的含盐量、硬度过大。

  (7)树脂层太低或树脂逐渐减少。

  (8)再生剂质量低劣,含杂质太多。

  (9)配水装置、排水装置、再生液分配装置堵塞或损坏,引起偏流。

  (10)离子交换器反洗时,反洗强度不够,树脂层中积留较多的悬浮物,与树脂粘结一起,形成泥球或泥饼,使水偏流。

  逆流再生离子交换器再生后刚投入运行就失效,原因是什么?如何处理?

  答案:发生此现象的原因可能是:

  (1)再生操作有问题,如顶压不足造成树脂乱层。

  (2)再生液流速过大,造成树脂乱层。

  (3)压脂层变薄,造成再生液及顶压流体偏流。

  处理方法如下:

  (1)加强再生操作训练,正确、熟练地掌握再生操作技术。

  (2)调整再生液流速。

  (3)补充压脂层的树脂(或白球)。

  (4)进行大反洗。

  逆流再生离子交换器出水水质恶化或运行周期明显缩短,原因是什么?如何处理?

  答案:发生此现象的原因可能是:

  (l)再生操作时置换或反洗用水,没有用除盐水(或软化水),使下部树脂层处于失效状态,运行开始时不断有 Na+(或硬度或 HsiO3-)漏出。

  (2)顶压流体压力过大,影响再生液的进入量。

  处理方法如下:

  (1)一定要用除盐水(或软化水)进行置换或反洗。

  (2)调整顶压装置,检查顶压表。

  浮床离子交换器交换能力下降的原因有哪些?如何处理?

  答案:浮床发生此现象的原因可能是:

  (1)再生时交换器顶部部分树脂暴露在空气中,影响再生效果。

  (2)出水装置与进再生液装置共用时,表面包扎的尼龙网局部被破碎树脂堵塞,造成再生液分配不均。

  处理方法如下:

  (l)改装再生废液排液管为倒 U形管。

  (2)将体内树脂移出,进行体外反洗,检查、检修出水装置。

  浮床离子交换器的出水阻力增加,甚至不出水,原因是什么?如何处理?

  答案:浮床发生此现象的原因可能是:

  (1)树脂层中碎树脂和悬浮物增多。

  (2)出水装置的尼龙网破损,大量树脂堆积在树脂捕捉器中,使出水受阻。

  处理方法如下:

  (1)将体内树脂移出,进行体外反洗。

  (2)检修出水装置。

  (3)将捕捉器内的树脂排出。

  浮床离子交换器再生后刚投入运行就失效,原因有哪些?如何处理?

  答案:浮床发生此现象的原因可能是:

  (1)起床时,进水压力小,树脂未能成床而发生乱层。

  (2)交换器内树脂未能自然装实,水垫层过高,树脂乱层。

  处理方法如下:

  (l)启动时,增大起床流速。

  (2)将树脂装满,降低水垫层的高度。

  采用盐酸与硫酸作为 H型离子交换器的再生剂,各有何利弊?

  答案:再生剂的选择在水处理工艺中是很主要的环节,它直接影响到交换树脂的交换容量和出水水质。

  盐酸作为 H型离子交换器的再生剂,具有操作简便、出水质量好、交换树脂的交换容量高和再生时不会有沉淀物产生等优点。这是由于盐酸是一元酸,易电离,又可采用较高浓度的再生液,再生效果好。故用盐酸再生树脂的交换容量比用硫酸再生时可提高近一倍,从而延长了交换器的运行周期,减少了再生次数,节省了自耗水。但是,盐酸价格较高,制水成本比用硫酸再生要高些,贮酸设备及其系统需要防腐,资较多,还需要采取防止酸雾污染环境的措施。

  用硫酸再生 H型交换器的制水成本较低,浓硫酸不腐蚀钢铁,故可采用普通钢铁容器贮存,节省了投资。但是,硫酸是二元酸,活度小,电离不完全,因而再生树脂的效果差。

  再生树脂的交换容量仅为盐酸再生的一半,自耗水量大,出水质量差。此外,硫酸再生树脂时易产生硫酸钙沉淀等,故再生操作麻烦(需分步再生)。为保证设备和人身安全,设有防止水倒回至浓硫酸设备的安全措施,酸喷射器的喷嘴和混合管要采用耐高温、耐腐蚀的材料制作,如聚四氟乙烯和铝锑合金等。

  目前,电厂大多采用盐酸再生 H型离子交换器,是根据技术经济比较,用盐酸较硫酸有利。

  在水的化学除盐系统中,阴离子交换器为什么都安置在阳离子交换器之后?

  答案:在化学除盐系统中,阴离子交换器安置在阳离子交换器之后有以下原因:

  (l)原水经阳离子交换器交换后,出水呈酸性,有利于阴离子交换器的交换反应,除硅效率高。

  (2)原水直接进入阴离子交换器交换,能产生难溶解的化合物[如 Ca(OH)2Mg(OH)2等],堵塞交换树脂内部的交联孔眼,使阴离子交换树脂的交换容量降低。

  (3)原水中均有大量的碳酸盐,先经阳离予交换器,可分解为 H2O和 CO2。 CO2经除碳器除去后,就减少了进入阴离子交换器的阴离子总量,从而延长了阴离子交换器的运行周期,降低了再生剂耗量。

  (4)阴离子交换树脂,抗有机物和其它因素污染的能力比阳离子交换树脂差,故不宜直接通入原水。

  水的 pH值对阴离子交换器除硅有何影响?

  答案:水的 pH值大小对除硅效果有直接影响。水的 pH值低易于除硅,因为此时水中硅以硅酸形式存在,离子交换反应式如下:

  R一OH十 H2SiO3-→ R-HsiO3十 H2O

  水的 pH值高不易于除硅,因为 pH值高,水中硅以硅酸盐形式存在,易生成反离子OH-,反离子OH-浓度越高,它所起的阻碍除硅作用也越大,反应如下:

  R一OH十 NaHSiO3 R-HsiO3十 NaOH

  此反应的逆反应速度远远大干正反应速度,所以,水中HsiO3-含量就大。

  固定床逆流再生离子交换器的特点是什么?

  答案:固定床逆流再生离子交换器的最大特点是运行时水流方向和再生时再生液的流向相反,一般是顺流运行,逆流再生。逆流再生时,新鲜的再生液先接触失效较少的树脂,从交换器底部向上部流动,而质量差的再生液接触上层失效较多的树脂。根据溶液中离子平衡的关系,再生液在下部或上部都能得到很好的利用,从而大大地提高了树脂的再生率和再生的经济性。顺流运行时被处理水从交换器上部进入,首先接触再生度较差的树脂,随着水向下流动,水中要交换的离子量逐渐减少,而接触的树脂再生度越来越高。根据离子交换的平衡关系,保护层中树脂的再生度越高,出水纯度越大。所以,固定床逆流再生离子交换器内的交换树脂的再生度高、再生剂耗量低,其出水水质也好。

  离子交换器逆流再生时,对再生液浓度及流速有哪些要求?

  答案:对浓度的选择以再生效果为重要条件,最佳浓度根据水质等条件通过进行调整试验求得。一般阳离子交换器以盐酸为再生剂时,再生浓度大多在2%~5%的范围内,但也有采用低一些浓度的;阴离子再生时,大部分采用0.5%~2.5%之间的NaOH溶液,效果较好。

  再生时的再生液流速,一般在4~6m/h的范围内。流速太大会引起乱层,破坏再生工况;流速太小,再生时间太长,效果也不一定好。

  逆流再生离子交换器对反洗用水有哪些要求?为什么?

  答案:逆流再生离子交换器的底层交换树脂一般都得到了充分再生,树脂再生度接近100%。如果采用含盐量较高的水进行反洗,则逆洗水中的阳(或阴)离子被底层树脂交换吸附,运行时这些离子又被置换出来,影响出水水质。所以反洗用水采用除盐水(或软化水)最佳。

  离子交换树脂在贮存、保管的过程中应注意哪些问题?

  答案:离子交换树脂在贮存、保管的过程中应注意以下几方面的问题:

  (l)树脂在长期贮存时,应使其转换成中性盐型,并用纯水洗净,然后封存。

  (2)为防止树脂干燥时破裂,最好浸泡在蒸煮过的水中,对浸泡树脂的水需经常更换,以免繁殖细菌污染树脂。

  (3)树脂一旦脱水、切勿使用清水浸泡,可用饱和食盐水浸泡,然后逐渐稀释食盐溶液,使树脂慢慢膨胀,恢复后的树脂再浸泡在蒸煮过的水中。

  (4)树脂贮存温度不要过高,一般在5~20℃最高不能超过40OC。

  (5)树脂在贮存过程中,要防止接触容易使树脂污染的物质,如铁锈、强氧化剂、有机物及油脂等。

  怎样鉴别不同的离子交换树脂?

答案:取树脂2mL,置于30mL试管中,加入 lmol/L HCl溶液5mL,摇动 l~2min,用吸管将上部的清液吸去,重复操作2~3次,用蒸馏水清洗2~3次,再加入10%CuSO4溶液4~5mL,摇动 lmin,弃去上部残液,再用蒸馏水冲洗2~3次。

  如树脂变为浅绿色,则再加入5moI/L NH3· H2O 2mL,摇动 lmin。若树脂变为深蓝色,则为强酸性树脂;若仍保持浅绿色,则为弱酸性树脂。

  如果树脂经上述处理不变色,再加入 l mol/L的 NaOH溶液5mL,摇动 lmin,用蒸馏水清洗2~3次,再加入酚酞溶液5滴,摇动 lmin。若树脂呈红色,则为强碱性树脂。如树脂仍不变色,则加入 l moI/L, HCI溶液5mL,摇动 lmin,用蒸馏水清洗2~3次,再加入5滴甲基红溶液,摇动 lmin,若树脂呈桃红色,则为弱碱性树脂。

  经上述处理后,若树脂仍不变色,则说明该树脂无离子交换能力。

  影响离子交换速度的因素有哪些?

  答案:影响离子交换速度的主要因素有:①树脂的交换基团;②树脂的交联度;③树脂颗粒的大小;④溶液的浓度;⑤水温;⑥水流速度;⑦被交换离子的本身性质等。

  什么叫再生剂的单耗?什么叫再生剂的比耗?

  答案:恢复交换剂 l mol的交换能力所消耗再生剂的克数,称为再生剂的单耗。用食盐再生时,称为盐耗。用酸再生时,称为酸耗。用碱再生时,称为碱耗。
 在离子交换器运行过程中,进水流速愈大,交换剂的工作交换容量愈大,周期制水量也愈大。( )

  答案:×。

  什么是离子交换剂的工作交换容量?影响工作交换容量大小的因素有哪些?

  答案:离子交换器在运行过程中,离子交换剂的有效交换容量叫工作交换容量。

  影响工作交换容量大小的因素有:①进水的离子浓度;②交换终点的控制指标;③交换剂层的高度;④水的流速;⑤水的 pH值;⑥交换剂的颗粒大小;⑦交换基团的形式;⑧再生是否充分等。

  强碱性阴离子交换器与强酸性阳离子交换器的再生条件有什么不同?为什么?

  答案:不同的地方主要表现在以下几个方面:

  (l)再生剂用量。阳离子交换器再生比耗小,阴离子交换器再生比耗大。

  (2)再生液浓度。阳离子交换器的再生液浓度一般为3%~5%,而阴离子交换器的再生液浓度一般为1.5%~4%。

  (3)再生液的温度和再生时间。对阳离子交换器的再生液温度没有要求,再生时间较短,一般在30~45min内完成再生;阴离子交换器的再生液温度一般控制在40士5oC,再生时间需要45~60min才能完成。

  两者再生条件不同的主要原因是强碱性阴离子交换树脂内的可交换基团活动性不大,其双电层易受压缩,其次HSiO3-较难被置换下来,其速度也比较缓慢。

  怎样防止给水泵腐蚀?

  答案:防止给水泵腐蚀主要应从给水除氧、调整给水的 pH值以及改善给水泵材质等几个方面着手。具体措施如下:

  (l)保证热力除氧器正常运行,提高除氧效率,并结合给水加联氨处理,彻底消除给水中的残留溶解氧。

  (2)合理地选择给水泵材质。给水泵导叶和叶轮采用耐蚀材料,如铬钢(2Cr13)、不锈钢(lCr18Ni9Ti)等。

  (3)稳定补给水水质,并进行氨化处理,提高给水 pH值在8.5~9.2的范围内。

  (4)防止泵内漏入空气或避免给水汽化等现象发生,以免产生气蚀。

  怎样防止给水系统的腐蚀?

  答案:给水系统腐蚀的主要因素是水中的氧和二氧化碳。因此防止给水系统的腐蚀应从消除水中氧和二氧化碳着手,目前各电厂主要采取以下措施:

  (1)给水除氧。主要采用热力除氧,即用蒸汽加热的方法,把水加热到相应压力下的沸点,使水中的溶解氧解析出来。同时辅之以化学除氧,即向水中加入联氨,以彻底消除水中的残留氧。

  (2)给水加氨处理。利用氨溶于水产生的碱性,提高、调整给水的 pH值,并控制其在8.5~9.2之间,使金属表面生成稳定的保护膜,从而阻止了腐蚀性介质对给水系统金属的腐蚀。另外,利用氨的挥发性,可使凝结水的 pH值大于8,防止了凝结水系统的二氧化碳腐蚀。

  (3)降低补给水的碳酸盐碱度。一般可采用水的 H-Na软化,软化水加酸和化学除盐等,使水中碳酸盐碱度降至0.01m mol/L以下。

  为什么要对停备用的锅炉做防腐工作?

  答案:停备用锅炉的金属表面存在盐分、水垢、积渣等,如果接触空气中的O2和 CO2就会发生腐蚀。这种腐蚀比运行中的腐蚀要严重得多。省煤器运行时,一般在入口部分易遭到腐蚀,若对停备用锅炉不做防腐工作,则整个管路都会遭到腐蚀。过热器一般在运行中不发生腐蚀,但停备用时则有可能发生腐蚀,尤其在弯头部分。锅炉水冷壁管及汽包在运行中很少遭到氧腐蚀,而在停备用时则极易发生氧腐蚀。停备用时发生腐蚀,一方面增加了水中的腐蚀产物,同时这些腐蚀产物如 Fe2O3 CuO等都是腐蚀促进剂。这是造成运行中腐蚀结垢的一个重要原因。

  因此,对停备用锅炉一定要注意防腐。

  停备用锅炉防腐的基本原则是什么?

  答案:停备用锅炉防腐的方法很多,但基本原则不外乎以

  下几点:

  (l)不让空气进入停备用锅炉的水汽系统内。如锅炉内保持一定的蒸汽压力或给水压力等。

  (2)保持停备用锅炉设备的金属表面充分干燥。如采用热态带压放水的方式,利用炉膛余热烘干或利用相邻运行锅炉的热风烘干等。实践证明,当停备用锅炉设备内部的相对湿度小于20%时,就能防止腐蚀。

  (3)在金属表面形成具有防腐作用的保护膜或吸附膜。如停炉放水后采用气相缓蚀剂(如碳酸环己胺)等防腐。

  (4)使金属表面浸泡在含有除氧剂或其它保护剂的水溶液中。如浸泡在联氨或氨溶液中。

  (5)在停备用锅炉设备内充入惰性气体。如充入高纯度的氮气或氨气。

  实际上,上述原则归纳起来就是从除掉阴极去极化剂着手而使阴极极化,或形成稳定的保护膜或吸附膜而使阳极极化,或使金属表面不存在电解质溶液等三个方面来防止产生电化学腐蚀。

  怎样选择停备用锅炉的保护方法?

  答案:选择停备用锅炉的保护方法,应根据具体条件并考虑以下几个主要问题 :①锅炉本体的结构形式;②停备用时间的长短;③周围环境的温度;④现场的设备条件;⑤水的来源和质量等。

  氧化铁垢的形成原因是什么?其特点是什么?

  答案:氧化铁垢是目前火力发电厂锅炉水冷壁管中最常见的一种水垢。它的形成原因主要是:锅炉受热面局部热负荷过高;锅炉水中含铁量较大;锅炉水循环不良;金属表面腐蚀产物较多等。

  氧化铁垢一般呈贝壳状,有的呈鳞片状凸起物,垢层表面为褐色,内部和底部是黑色或灰色。垢层剥落后,金属表面有少量的白色物质,这些白色物质主要是硅、钙、镁和磷酸盐的化合物,有的垢中还含有少量的氢氧化钠。氧化铁垢的最大特点是垢层下的金属表面受到不同程度的腐蚀损坏,从产生麻点、溃疡直到穿孔。

  怎样预防锅炉产生氧化铁垢?

  答案:预防锅炉产生氧化铁垢应从以下几个方面着手:

  (l)对新安装的锅炉必须进行化学清洗。清除锅炉设备内的轧皮,焊渣及腐蚀产物等杂质。

  (2)尽量减少给水的含氧量和含铁量。

  (3)改进锅炉内的加药处理,加强锅炉排污。

  (4)在机组启动时,严格监督锅炉水循环系统中的水质,如加强排水、换水等工作。

  (5)做好设备停用或检修期间的防腐工作。

  此外,在锅炉结构和运行方面,应避免受热面金属局部热负荷过高,以保持锅炉在行中正常的燃烧和良好的水循环工况。

  锅炉受热面上的铜垢是怎样形成的?如何防止?

  答案:锅炉受热面上的铜垢,主要是由于随给水进入锅炉的氧化铜还原成金属铜的电化学过程造成的。这个过程与锅炉的压力无关,主要是在受热面热负荷过高的区域,金属表面的氧化膜遭到破坏的同时形成了局部电位差,使锅炉金属转入锅炉水成为二价铁离子,放出的电子被铜离子吸取而形成金属铜沉淀在管壁上。

  铜的沉淀量随锅炉热负荷的增加而增加,其电化学过程如下:

  Fe-→Fe2+十2e

  Cu2+ 十2e-→Cu

  防止铜垢的生成应从两方面着手:一是尽量防止热力设备铜制件的腐蚀,减少给水中的含铜量;二是在锅炉运行方面,尽量避免局部热负荷过高的现象发生。

  什么叫锅炉水的"盐类暂时消失"现象?它有哪些危害?

  答案:当汽包锅炉负荷增高时,锅炉水中的某些易溶性钠盐,从锅炉水中析出,沉积在炉管管壁上,使它们在锅炉水中的浓度明显降低,而当锅炉负荷减小或停炉时,沉积在管壁上的钠盐又被溶解下来,使它们在锅炉水中的浓度重新增高,这种现象称为"盐类暂时消失"现象,也称为"盐类隐藏"现象。

  "盐类隐藏"现象的危害性和水垢的相似,有以下几点:

  (l)能与炉管上的其它沉积物如金属腐蚀产物和硅化合物等作用,变成难溶的水垢。

  (2)传热性能差,可导致炉管金属过热、变形以至爆破。

  (3)能引起沉积物下的金属腐蚀。

  怎样防止锅炉水产生"盐类暂时消失"现象?

  答案:防止锅炉水产生"盐类暂时消失"现象,一般应采取如下措施:

  (l)改善锅炉燃烧工况,使各部分炉管上的热负荷均匀;防止炉膛内结焦、结渣,避免炉管上局部热负荷过高。

  (2)改善锅炉炉管内锅炉水流动工况,以保证水循环的正常运行。例如,取消水平蒸发管并把炉管的倾斜度增加到15℃~30℃以上。

  (3)改善锅炉内的加药处理,限制锅炉水中的磷酸根含量。如采用低磷酸盐处理或纯磷酸盐处理等。

  (4)减少锅炉炉管内的沉积物,提高其清洁程度等。

  何谓缓蚀剂?它有哪些特点?

  答案:锅炉酸洗过程中,在酸洗液中加入某种少量化学药品,能抑制或减缓酸洗液对金属的腐蚀,这种药品称为缓蚀剂。

  缓蚀剂的特点如下:

  (l)加入量极少(干分之几或万分之几),就能大大地降低酸洗液对金属的腐蚀速度;

  (2)不会降低酸洗液去除沉积物的能力;

  (3)不会随着清洗时间的推移而降低其抑制腐蚀的能力;

  (4)对金属的机械性能和金相组织没有任何影响;

  (5)无毒性,使用时安全、方便;

  (6)清洗后排放的废液,不会造成环境污染和公害。

  缓蚀剂为什么能起到减缓腐蚀作用?酸洗时如何选择缓蚀剂?

  答案:缓蚀剂之所以能起到减缓腐蚀作用,其原因有以下两个方面:

  (l)缓蚀剂分子吸附在金属表面,形成一种很薄的保护膜,从而抑制了腐蚀。

  (2)缓蚀剂与金属表面或溶液中的其它离子反应,其反应生成物覆盖在金属表面上从而抑制了腐蚀。

  酸洗时确定缓蚀剂的种类及其添加量的多少,与清洗剂的种类和浓度有关,此外,还与清洗温度和流速有关,因为每种缓蚀剂都有它所适宜的温度和流速范围。缓蚀剂降低腐蚀速度的效果,一般是随清洗液温度的上升和流速的增大而降低的。由于多种因素的影响,缓蚀剂的选用应通过小型试验来确定。

  运行锅炉酸洗时,为什么会产生"镀铜"现象?其危害是什么?如何消除?

  答案:运行锅炉酸洗时,如果运行锅炉内沉积物的含铜量较高,酸洗液与含铜量较多的沉积物,按下式发生反应:

  Fe一 2e → Fe2+

  Cu2+十2e → Cu

  反应结果是钢铁遭到腐蚀, Cu在钢铁表面上析出,使钢铁表面不均匀地镀上了金属铜。

  由于铜、铁的电极电位不同,所以铜和铁接触后,就形成了腐蚀电池,会造成被清洗金属的严重点蚀。

  消除酸洗过程的"镀铜"现象,可采取以下措施:

  (1)当锅炉内沉积物中 CuO的含量低于5%时,可在清洗液中加掩蔽剂除铜;

  (2)当锅炉内沉积物中 CuO的含量大干5%时,酸洗过程中,必须考虑增加氨洗步骤,铜离子在氨水中生成稳定的铜氨络离子,防止"镀铜"现象的发生。

  锅炉酸洗结束后,为什么还要用稀柠檬酸溶液进行一次漂洗?

  答案:用柠檬酸进行漂洗的目的是,利用柠檬酸与铁离子的络合特性,除去酸洗系统内残留的铁离子,以及酸洗后冲洗时可能产生的二次铁锈,为钝化处理提供更有利的条件。另外,还可缩短酸洗后的冲洗时间,降低水耗。

  何谓锅炉内沉积物下的腐蚀?如何防止?

  答案:当锅内金属表面附着有水垢、水渣或金属腐蚀产物时,在其下面会发生严重的腐蚀,这种腐蚀称为锅炉内沉积物下的腐蚀。这种腐蚀和锅炉水的局部浓缩有关,因此也称为介质浓缩腐蚀。

  防止这种腐蚀,一般采取下列措施:

  (1)对新装锅炉或运行后的锅炉,都应进行必要的化学清洗。

  (2)做好给水系统的防腐工作,减少给水中的铜、铁含量。

  (3)做好停备用锅炉的防腐工作,防止在停备用时期锅炉内发生腐蚀。

  (4)提高给水品质,使给水带入锅炉内的腐蚀性成分尽可能地降低。

  (5)选用合理的锅炉内水处理方式,调节锅炉水水质,消除或减少锅炉水中的侵蚀性杂质。

  何谓协调 pH-磷酸盐处理?

  答案:协调 pH-磷酸盐处理是一种既严格又合理的锅内水质调节方法。它不仅能防止钙、镁水垢的产生,而且能防止锅炉炉管的腐蚀。这种处理实质上是按照给水硬度和碱度的大小,向锅内加入不同比例的磷酸盐,即磷酸三钠和磷酸氢二钠(或磷酸二氢钠)。加入磷酸氢二钠或磷酸二氢钠主要是为了中和由给水带入锅炉水中的游离氢氧化钠,反应如下:

  Na2HPO4十 NaOH →Na3PO4十 H2O

  而磷酸三钠在水中能按下式建立水解平衡:

  Na3PO4十 H2O Na2HPO4十 NaOH

  所以,这时加入的磷酸三钠除了可维持锅炉水中有一定量的过剩磷酸根外,还因其水解能产生一定量的氢氧化钠,也可维持锅炉水的 pH值。当锅炉水产生局部蒸发浓缩时,水解平衡向着生成磷酸三钠的方向进行,这就不会使氢氧化钠浓缩到对金属有危害的程度,即使在很高的热负荷下,也能防止金属被浓碱所腐蚀。

  何谓锅炉的排污率?如何计算锅炉的排污率?

  答案:单位时间内锅炉的排污量占锅炉蒸发量的百分数,称为锅炉的排污率。
锅炉水的含盐量对蒸汽品质有何影响?

  答案:锅炉水含盐量末超过某一数值时,对蒸汽品质基本上没影响,但当锅炉水含盐量超过某一数值时,对蒸汽品质的影响明显增加。

  (1)随着锅炉水含盐量的增加,其粘度变大,使得水层中的水汽泡不易合并成大汽泡,因此在汽包水室中便充满着小汽泡,而小汽泡在水中上升速度较慢,结果使水位膨胀加剧,汽空间高度减小,不利于汽水分离。

  (2)当锅炉水中杂质含量增高到一定程度时,在汽、水分界面处会形成泡沫层,泡沫层会导致汽空间高度减小,影响汽水分离,泡沫层太高时,蒸汽可直接把泡沫带走,引起蒸汽大量带水。

  当锅炉水含盐量提高到一定程度时,这两方面的因素都会使汽水分离效果变坏,蒸汽大量带水,造成蒸汽含盐量急剧增加。

  锅炉的运行工况对蒸汽品质有何影响?

  答案:锅炉的负荷、负荷变化的速度和汽包水位等运行工况,对蒸汽品质都有很大影响。

  (l)汽包水位。汽包水位过高,汽包上部的汽空间高度就必然减小,这就会缩短水滴飞溅到蒸汽引出管口的距离,不利于自然分离,使蒸汽带水量增加。

  (2)锅炉负荷。锅炉负荷增加时,由于汽水混合物的动能增大,机械撞击喷溅所形成的水滴的量和动能也都增大,再加上蒸汽引出汽包的流量增大,流速加快,所以蒸汽运载水分的能力增大,蒸汽带水量也就增大。

  (3)锅炉的负荷、水位、压力等的变动。锅炉的负荷、水位、压力变动太剧烈,也会使蒸汽大量带水。例如:当锅炉负荷突然增大,压力骤然下降时,由于水的沸点下降,锅炉水会发生急剧的沸腾,产生大量蒸汽泡。这样就会使汽泡破裂而产生大量的细小水滴,而且水位膨胀也大大加剧。使汽空间减小。这些都会造成蒸汽带水量增加,促使蒸汽含盐量增大。

  饱和蒸汽溶解携带杂质有何规律?

  答案:饱和蒸汽溶解携带杂质有以下规律:

  (l)饱和蒸汽溶解携带杂质的能力与锅炉压力有关。压力愈大,溶解携带能力愈强。

  (2)饱和蒸汽溶解携带杂质有选择性。饱和蒸汽对于各种物质的溶解能力不同,如锅炉水中常见的物质,按其在饱和蒸汽中溶解能力的大小,可分为三大类:第一类为硅酸(H2SiO2、H2Si2O3、H4SiO4等),溶解能力最大;第二类为 NaCl、NaOH等,溶解能力较硅酸低得多;第三类为 Na2SO4、Na3PO4和 Na2SiO3等,在饱和蒸汽中很难溶解。

  (3)溶解携带量随压力的升高而增大。因为随着饱和蒸汽压力的升高,蒸汽密度也随之增大,各种物质在其中的溶解量也增大。

  (4)饱和蒸汽对硅化合物的溶解携带有特性。锅炉水中的硅化合物状态分为:溶解态的硅酸盐和溶液态的硅酸,饱和蒸汽溶解携带的主要是溶液态硅酸,对硅酸盐的溶解能力很小。

  过热器内的盐类沉积物是怎样分布的?

  答案:饱和蒸汽所携带的各种杂质在过热器内的沉积情况如下:

  (l) Na2SO4和 Na3PO4。温度愈高,这些杂质的溶解度愈小,因此它们沉积在过热器中(或以固态微粒被蒸汽带往汽轮机)。

  (2) NaOH。温度愈高,溶解度愈大,因此它呈浓液滴带往汽轮机。但 NaOH浓液滴也去粘附在过热器管壁上,与CO2作用生成 Na2CO3而沉积在过热器中。

  (3) NaCl。压力大于9.8MPa时,它的溶解度很大,常溶解在过热蒸汽中带往汽轮机。

  (4) H2SiO3或 H4SiO4。两者失水变为 SiO2, SiO2在过热蒸汽中溶解度很大,一般都带往汽轮机。

  因此,盐类物质在过热器内的沉积情况总结如下:

  (l)中、低压锅炉过热器内的沉积物主要是钠的化合物(Na2SO4、 Na3PO4、 Na2CO3和 NaCl等)。

  (2)高压锅炉过热器内的沉积物主要是 Na2SO4和Na3PO4,其它钠盐含量很少。

  (3)超高压锅炉过热器内的盐类沉积物量很少。

  汽轮机内形成沉积物的原因是什么?它有哪些特性?

  答案:汽轮机内形成沉积物的原因如下:

  (l)过热蒸汽在汽轮机内做功过程中,其压力、温度逐渐降低,钠化合物和硅酸在蒸汽中的溶解度也随之降低,因此它们沉积在汽轮机内。

  (2)蒸汽中的微小 NaOH浓液滴及一些固体微粒附着在汽轮机蒸汽通流部分形成沉积物。

  各种杂质在汽轮机内的沉积特性如下:

  (l)钠化合物沉积在汽轮机的高压段。

  (2)硅酸脱水成为石英结晶,沉积在汽轮机的中、低压段。

  (3)铁的氧化物在汽轮机各级叶片上都能沉积。

  汽轮机内盐类沉积物的分布情况如何?

  答案:汽轮机内盐类沉积物的分布情况如下:①不同级中沉积物的量不等;②不同级中沉积物的化学组成不同;③在各级隔板和叶轮上分布不均匀;④供热机组和经常启停的机组内的沉积物量很少。

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  为了获得清洁的蒸汽,应采取哪些具体措施?

  答案:要获得清洁的蒸汽,必须采取如下措施:

  (l)尽量减少进入锅炉水中的杂质。具体措施有:①提高补给水质量;②降低补给水率;③防止给水系统的腐蚀;④及时地对锅炉进行化学清洗。

  (2)加强锅炉的排污。做好连续排污和定期排污工作。

  (3)改进汽包内部装置。包括改进汽水分离装置和蒸汽清洗装置。

  (4)调整锅炉的运行工况。包括调整好锅炉负荷、汽包水位、饱和蒸汽的压力和温度、避免运行参数的变化速率太大,降低锅炉水的含盐量等。

  何谓汽包锅炉的热化学试验?热化学试验的目的是什么?

  答案:热化学试验是通过调节锅炉水的含盐量和变动锅炉运行参数,以确定合理的锅炉水水质标准和保证蒸汽质量良好的锅炉运行方式。换句话说,就是对锅炉的特性和水质情况进行的专门试验。

  热化学试验的目的是,通过试验求得水质、汽质与锅炉热力过程、锅炉运行条件,以及设备特性之间的关系 ;在蒸汽品质良好的情况下,确定锅炉水水质标准和锅炉最佳的运行条件。

  在什么情况下,锅炉需要进行热化学试验?

  答案:在下列情况下,必须进行热化学试验:①新安装的锅炉投入运行一段时间后;②改装后的锅炉;③锅炉运行方式发生变化时,如给水组成或给水水质发生较大的变化;燃烧工况发生变化;提高额定蒸发量;改变锅炉内水处理方式等。④由于蒸汽品质不良而造成过热器和汽轮机内积盐。

  何谓应力腐蚀?应力腐蚀的特征有哪些?

  答案:金属材料在应力和腐蚀介质作用下产生的腐蚀称为应力腐蚀。

  应力腐蚀的特征是:断口为脆性断裂,它与机械断裂不同。断口周围有许多的裂纹,大多数裂纹从介质接触表面向金属基体发展。裂纹因材料、介质的不同,有沿晶缘发展的,也有穿晶的。一般情况下,普通钢材为沿晶缘腐蚀;奥氏体钢为穿晶腐蚀。

  怎样判断凝汽器铜管内壁生成了附着物?

  答案:凝汽器铜管内壁生成附着物后,一般有下列征状:

  (l)系统内水流阻力升高。在相同的水流量下,有附着物的凝汽器的水流阻力与洁净铜管的凝汽器相比,有明显的升高。

  (2)冷却水流量减小。由于冷却水系统的阻力增大,当冷却水压力不变时,冷却水的流量减小。

  (3)出口端温度增高。由于附着物的导热性差,冷却水出口温度和汽轮机的排汽温度增高。

  (4)凝汽器真空度下降。以上各原因都会造成凝汽器内凝结水的温度升高,使凝汽器的真空度下降。

  在火力发电厂生产实践中,在汽轮发电机组的电负荷和热负荷相同的条件下,常利用凝汽器真空度下降来判断它内部的生成附着物的多少和是否需要停机清扫。

  如何判断凝汽器铜管内是否有结垢现象?

  答案:铜管内是否有结垢现象,可根据水质分析结果来判断。

  (l)根据冷却水的盐类浓缩倍率判断。

 凝汽器铜管的腐浊形式有哪些?

  答案:凝汽器铜管的腐蚀因凝汽器的构造、材质、使用条件和冷却水水质等因素的不同,其腐蚀形式是多种多样的。一般常见的有以下几种:①溃疡腐蚀;②冲击性腐蚀;③脱锌腐蚀;④热点腐蚀;⑤应力腐蚀;⑥腐蚀疲劳;⑦蒸汽侧的氨腐蚀;⑧由于用被污染海水冷却产生的腐蚀等。

  凝汽器铜管在什么情况下容易发生脱锌腐蚀?怎样防止?

  答案:凝汽器铜管在下列情况下容易发生脱锌腐蚀:

  (l)铜合金组成中含有杂质。若铜、锌合金中含有铁,则会抵消砷对脱锌的抑制作用,加速黄铜管的脱锌腐蚀。另外,黄铜管合金中的夹渣会使该处的脱锌腐蚀相当严重。

  (2)冷却水被污染。冷却水被污染后,水中侵蚀性物质增加,使黄铜管中砷的抗脱锌能力降低,即使黄铜管中含有0.03%上的砷,也会发生脱锌腐蚀。

  (3)冷却水的流动速度太慢。

  (4)凝汽器管壁温度太高。

  (5)铜管内部表面有渗透性的附着物。

  防止凝汽器铜管产生脱锌腐蚀,可采用下列措施:

  (l)按冷却水水质选用不同的含砷铜管。

  (2)降低凝汽器的管壁温度。

  (3)加大管内水的流动速度,避免冷却水在管内长期停滞。

  (4)铜管表面采用硫酸亚铁镀膜。

  何谓铜管的应力腐烛?产生的因素有哪些?怎样防止?

  答案:在应力(特别是拉伸应力)的作用下,加上侵蚀性介质,时间一久沿晶粒边界便产生了腐蚀裂缝,造成管子损坏,这种现象叫应力腐蚀。

  铜管产生应力腐蚀,不仅与应力的作用有关,还与其它很多因素有关。在座力的作用下,水中的氧气、氨和硫化氢等物质都是促使应力腐蚀的重要因素。

  防止铜管应力腐蚀,一般有下列措施:

  (l)铜管在制造、运输和装配过程中,应注意避免产生应力。存在应力时,使用前对其进行退火处理。

  (2)防止铜管在运行中产生振动。

  (3)选用合适的铜管管材。

  (4)铝黄铜的含砷量不应过高。

  运行中怎样检查凝汽器铜管的泄漏?

  答案:运行中检查凝汽器铜管泄漏的最常用的方法有以下几种:

  (l)薄膜法。具体做法是,在汽轮机降负荷半面检查时,在凝汽器两端管板上,各压上一块厚度为0.02~0.03mm的薄膜,由于泄漏的管子内会形成真空,因此可根据管口薄膜往里吸的情况查出泄漏的管子。

  (2) U型管水位法。在汽轮机降负荷半面检查时,打开凝汽器两端的大盖,将一端的管口堵住,在另一端的管口插入带胶塞并装有带色液体的 U型玻璃管,当该管泄漏时,在U型管内便产生了液位差。为了缩短找漏时间,可在凝汽器水室安装水面计,用缓慢排放冷却水的方法,观察凝结水电导率的变化,初部确定泄漏部位后,再用 U型管确定具体的泄漏部位。

  (3)蜡烛法(或烟法)。在汽轮机降负荷半面检查时,打开凝汽器两端的大盖,将一端的管口堵住,在另一端用一支点燃的蜡烛或香烟沿着管口缓慢移动,泄漏的管子因有真空将火或烟往里吸,即可查出泄漏管子。也可结合本题(2)排去水室中的水,初步确定位置后,再用此法确定具体泄漏部位。

  (4)荧光法。在汽轮机降负荷半面检查时,放尽水室中的水,打开凝汽器两端大盖,向凝汽器汽侧注入加有荧光剂的水。为使荧光液能迅速地从泄漏处渗出,可在汽侧加一定的压力,半小时后,用光源照射。照射时由上往下水平来回移动,在漏处荧光液就会发出黄绿色的亮光。

  (5)仪器法。例如用超声波检漏仪进行查漏。

  汽轮机运行过程中如发现凝汽器泄漏,应如何处理?

  答案:若发现凝汽器泄漏,可根据凝结水水质恶化程度,采取如下措施:

  (1)高压机组凝结水硬度大于2μmo1/L,中压机组凝结水硬度大于3μmo1/L 时,由于泄漏轻微,可采用冷却水入口加锯沫处理。若是由于铜管胀口不严而引起的水质恶化,可建议汽轮机运行人员提高排汽室温度或降低冷却水压力来减少泄漏的水量。

  (2)如泄漏时间较长,经上述处理后,凝结水水质仍无好转,可停止加锯沫处理,将汽轮机降负荷,进行凝汽器半面检查。查出泄漏点,经堵漏后,再投入运行。

  (3)如凝结水水质恶化严重,影响给水水质时,可根据各电厂的具体情况,采取有效措施。如加强锅炉水和蒸汽品质的监督,调整锅内水处理的加药量,并增大锅炉排污量等。必要时,停机补漏。

  怎样防止凝汽器铜管冷却水侧的腐蚀?

  答案:防止凝汽器铜管腐蚀,不能采用水净化的方法,因为冷却水的流量太大。一般采用选择合适的管材,进行铜管表面造膜,在水中投加某些化学药品等方法处理,具体措施如下:

  (l)根据冷却水水质,合理地选择凝汽器铜管管材。

  (2)做好铜管投运前的维护、处理和安装工作。

  (3)铜管表面进行硫酸亚铁造膜处理。

  (4)运行中的凝汽器铜管采用阴极保护。


  (5)铜管管端加装保护套管或涂上环氧树脂胶。

  (6)对冷却水进行水质稳定处理。

 

"工业用水的硅酸化合物在水中的存有形式与水的pH值有什么关系?"由“中水回用”厂家-滢源水处理设备整理发布,如需转载请注明来源及出处,原文地址:/news/1678.htm

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