锅炉水垢晶体结构调控及其节能环保性能评价

【摘要】： 在给水系统中,结垢是一个常见而耗资的问题,全球每年用于垢的清洗和结垢引起的热能损失耗资达百亿美元。在节能与环保成为世界两大主题的今天,开发绿色防垢技术具有广阔的市场应用前景。本工作应用新型铜锌合金和功能矿物陶瓷材料制备锅炉水处理活化床,实现水垢晶体结构的微观调控,抑制锅炉硬垢的形成;建立锅炉水垢晶体生长动力学模型,探索锅炉水处理用活化床的节能与环保性能评价方法。 本工作首先建立了一种模拟锅炉系统,然后在进水管路中安装由功能矿物陶瓷材料和多种铜锌合金元件组成的水处理活化床,测定水质硬度、碱度、电导率、pH值和氧化还原电位等参数,研究活化床-锅炉水体系中Ca2+、Mg2+、Zn2+、CO32-、HCO3-等离子的相互作用及转移规律,以及水的蒸汽产量;最后对所结水垢样品进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X-射线衍射(XRD)及粒径分析,研究活化床对水垢晶体形态的影响。结果表明,铜锌合金在锅炉水系统中,由于发生电化学反应,锌离子溶出,水中锌离子浓度增大;在CaCO3部分钙位置取代Ca,水中Ca2+浓度增加,影响水垢晶体的生长,可以达到结软垢的目的,且可使水中铁离子得到电子,使其形成稳定的物质,阻止铁锈的生成;而陶瓷球活化水,使水的溶解能力增加,CaCO3的饱和度增大。 在模拟锅炉循环水系统中,水处理活化床的节能效果可用蒸汽产量评价,环保性能可用耗酸量评价。通过对锅炉水垢晶体进行微观调控可以实现锅炉的节能与环保,活化床的节能环保性能与水垢微观晶体结构、疏松程度密切相关,即晶体尺寸大,晶粒之间团聚力小,其节能环保性能越好。 【关键词】：锅炉 水垢 铜锌合金 功能矿物材料 晶体结构 节能 环保 活化床
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK227
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 研究背景及意义10-20
• §1-1 水垢概述10-11
• 1-1-1 水垢的组成10-11
• 1-1-2 水垢的危害11
• §1-2 锅炉水垢防治技术研究11-15
• 1-2-1 化学方法11-13
• 1-2-2 物理方法13-15
• §1-3 锅炉水垢成因研究15-19
• 1-3-1 水体结垢的原因15-16
• 1-3-2 影响结垢的因素16-19
• §1-4 本文研究内容与意义19-20
• 第二章 锅炉水垢晶体生长动力学研究20-27
• §2-1 碳酸钙的晶型控制20-23
• 2-1-1 碳酸钙的分类20-21
• 2-1-2 碳酸钙的合成方法21
• 2-1-3 溶液中碳酸钙结晶过程21-22
• 2-1-4 杂质对碳酸钙形成的作用22-23
• §2-2 反应动力学模型的建立23-27
• 2-2-1 循环水中离子相互作用机制23
• 2-2-2 锅炉结垢机理23-24
• 2-2-3 水/铜锌合金水体系24-25
• 2-2-4 水/功能矿物陶瓷水体系25-27
• 第三章 试验部分27-35
• §3-1 试验装置设计与方法27-28
• §3-2 试验材料28
• §3-3 试验测定方法28-33
• 3-3-1 碱度的测定28-30
• 3-3-2 硬度的测定（EDTA滴定法）30-32
• 3-3-3 锌离子浓度的测定（二硫腙比色法）32-33
• §3-4 试验仪器及药品33-35
• 第四章 活化床对循环水与锅炉水的影响35-45
• §4-1 离子浓度35-41
• 4-1-1 水质硬度35-37
• 4-1-2 水质碱度37-40
• 4-1-3 合金/水体系中锌离子浓度变化40-41
• §4-2 酸度41-42
• §4-3 氧化还原电位42-44
• §4-4 小 结44-45
• 第五章 活化床对水垢晶体结构与形态影响45-53
• §5-1 水垢晶体表面形态45-48
• §5-2 水垢粒径测定48-49
• §5-3 水垢能谱分析49-50
• §5-4 水垢XRD分析50-52
• §5-5 小结52-53
• 第六章 水垢对锅炉能耗与环境的影响53-61
• §6-1 水垢对锅炉能耗的影响评价53-58
• 6-1-1 水垢晶体对能耗的影响53-56
• 6-1-2 水垢对锅炉能耗影响评价方法56-58
• §6-2 锅炉水垢对环境的影响58-60
• 6-2-1 水垢对水环境影响58-60
• 6-2-2 水垢对大气环境影响60
• §6-3 小结60-61
• 第七章 结论61-62
• 参考文献62-67
• 致谢67-68
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果68

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