锅炉水处理方法及其系统

15.1.3　锅炉水处理方法及其系统

锅炉水处理是指给水的净化、软化、除盐和除气及炉水的防垢等过程。按原水的质量和各种锅炉不同的水质标准，可采用相应的水处理方法和水处理系统。

1.水的净化处理

水的净化处理包括混凝、沉淀、过滤等工序，其目的是去除原水中的悬浮杂质和胶体杂质。

混凝处理就是在水中投放混凝剂，经过混合，凝聚、絮凝等作用，最后使微小颗粒聚合成较大的絮状物的综合过程。当向水中投加混凝剂后，使溶液中离子浓度增高，胶粒的扩散层被压缩而迅速凝聚。胶粒表面对异性电荷的胶体有强烈的吸附作用，发生吸附电中和作用，促使它们粘合并析出。胶体高分子物质与胶粒的吸附过程中，由于吸附架桥作用凝聚成大颗粒的絮体。网状凝絮物在下沉的过程中可以捕捉水中的悬浮物和胶体。常用的混凝剂有铝盐和铁盐两类，铝盐有硫酸铝A1₂（SO₄）₃·18H₂O、硫酸钾铝（明矾）Al₂（SO₄）₃·K₂SO₄·24H₂O、铝酸钠NaAlO₂、聚合铝等，铁盐有硫酸亚铁（绿矾）FeSO₄·7H₂O、三氯化铁FeCl₃·6H₂O和硫酸铁Fe₂（SO₄）₃等。铝盐作混凝剂时，最优的pH值一般在6.0～7.5之间，如用硫酸铝时，其最优加药量为10～50mg/L。

沉淀处理是依靠重力作用，将水中悬浮颗粒物分离出来的过程，包括悬浮物的自然沉降，投放混凝剂的混凝处理，以及投放沉淀剂使钙、镁离子转变为难溶沉淀物析出的沉淀软化处理，镁剂除硅沉淀处理等，通常和混凝处理同时进行。

过滤处理一般是指具有空隙的粒状粒料层，截留水中不溶物质而使水得到澄清的过程。净化处理后的水贮存于清水箱，准备作下一步处理。

直流锅炉电站中，从汽轮机返回的凝结水受到Cu、Fe等颗粒状微小悬浮腐蚀物的污染，要经过净化才能作为锅炉给水。由于普通滤料很难截留这些微小颗粒物，通常采用覆盖过滤器和磁力除铁过滤器将其除去。自然循环锅炉可以不作净化处理，除非返回的凝结水质很差时才处理。

2.水的软化处理

水的软化处理是指将给水中的硬度成分降低或去除的过程。常用的软化方法有沉淀软化法和离子交换法，其中沉淀软化法包括热力软化和药剂软化两种。

热力软化法是将水加热至100℃或100℃以上，使水中钙、镁的碳酸氢盐受热分解，生成难溶物质CaCO₃和Mg（OH）₂而沉淀，即

因反应产物CaCO₃和Mg（OH）₂均有一定的溶解度，热力软化法只是将暂时硬度基本去除而不能除尽，而对永久硬度则完全不能去除，其水质一般不能满足锅炉给水的要求，故常用以小型锅炉的锅内热力软化或处理热网补水。

药剂软化法就是往水中投放化学药品，促使钙，镁离子转变成难溶的化合物析出，广泛使用的药剂是石灰和纯碱。

（1）石灰沉淀软化法

生石灰CaO加水后生成熟石灰Ca（OH）₂，将其投放进原水中，与水中的钙、镁碳酸氢盐化合成CaCO₃和Mg（OH）₂析出：

可以除去水中的暂时硬度，但不能除去永久硬度，仅将镁的非碳酸盐硬度转变为钙的非碳酸盐硬度，也不能除去碱性水的过剩碱度，

可见，采用此法使水中碳酸盐硬度和含盐量降低，非碳酸盐硬度和碱度不变，适用于暂时硬度高的水。即使软化处理主要是暂时硬度的水，处理后水的残余硬度仍约为0.5mmol/L左右，一般仅用于水火管锅炉用水，或其它锅炉的给水预处理，不宜单独使用。

为了进一步降低水中非碳酸盐硬度和过剩碱度，时常将石灰处理与纯碱、钙盐和磷酸盐等药剂处理同时使。

（2）石灰－纯碱沉淀软化法

在水中同时投放石灰和纯碱Na₂CO₃，利用后者消除非碳酸盐硬度，有如下反应：

这种方法比单独用石灰法的软化程度高，但水的残余硬度仍较大。若与热力法结合使用，能有效降低硬度。如常温下残留硬度约为0.3mmol/L，水温提高到70～80℃时，残余硬度可降至0.15～0.2mmol/L，因为提高水温可降低硫酸钙的溶解度。但用热力法作为离子交换的预处理时，处理后的水温需冷却至40℃左右。此法应用范围与石灰法相同，且适用于全硬度大于全碱度的水。

（3）热法石灰－纯碱－磷酸盐沉淀软化法

为了进一步降低水的硬度，将上述方法处理后的水进行初步沉淀处理，再加热到80～100℃，投放磷酸三钠Na₃PO₄等磷酸盐补充软化处理，使水中残留的Ca^2＋和Mg^2＋与溶解的PO₄³－化合成Ca₃（PO₄）₂和Mg₃（PO₄）₂沉淀。由于磷酸钙和磷酸镁沉淀物的溶解度很小，可使残余硬度降至0.018～0.035mmol/L。

（4）石灰－钙盐沉淀软化法

当原水的全硬度小于全碱度达2mmol/L以下时，则表明水中的过剩碱度含量较高。此时，在水中同时投放石灰和钙盐（CaCl₂或CaSO₄），利用钙盐消除水中过剩碱度，其反应如下

离子交换法可去除水中可溶性杂质离子，当前广泛用于水的软化、除碱和除盐等过程。这种方法的原理是利用具有交换离子能力的交换剂，其本身的某种离子和水中同电性离子进行等物质量的相互交换，以达到消除杂质离子的目的。根据原水的特点可采用不同的离子交换水处理方式，以满足各种锅炉对给水水质的要求。

最早使用的离子交换剂为无机质，如天然或人造沸石等，因其交换能力很小，已不使用。常用的离子交换剂多为有机质，如磺化煤、树脂离子交换剂等。磺化煤是用粉碎的烟煤经过发烟硫酸处理后制成，其颗粒核心结构疏松，也有一定的交换能力，但因机械强度低，化学稳定性和耐热性差，以及再生剂用量大，现也已很少使用。目前广泛使用的是树脂离子交换剂。

树脂离子交换剂是一种高分子电解质，由网眼状结构的高分子骨架和能离解的活性基团两部分组成。骨架是交换剂的母体，用R表示，支撑着整个化合物。活性基团与骨架牢固地结合，不会自由移动，但附有一个能与水中同性离子进行交换的可离解离子。附有阳性交换离子的称为阳离子交换剂，如钠型（NaR）、氢（HR）型及铵型（NH₄R）等，能与水中的阳离子交换；附有阴性交换离子的称为阴离子交换剂，如氢氧型（ROH）等，能与水中的阴离子交换。

树脂离子交换剂颗粒由网眼状结构组成，其可交换基团不仅处于树脂颗粒的表面，而且大量分布在内部。因此树脂颗粒遇水时，其孔隙内充满含有水中杂质离子的水，交换过程在其表面和内部同时进行。树脂交换剂的性能主要取决于它的结构及其所带的交换基团，对水处理过程有着决定性的影响。它呈球形状，具有一定的机械强度，较好的耐热性及较强的化学稳定性；一般不溶于水；离子交换反应是可逆的，可以反复使用；对不同离子的可逆交换能力有强弱，具有选择性等等。因此，要根据原水的组成和处理后水质的要求，合理地选用树脂交换剂，使其发挥最大的效能。

通常把树脂离子交换剂可交换离子量的多少称为树脂的交换能力，将树脂全部交换基团都起作用直至完全失效时的交换能力称为总交换能力，而在工作状态下达到一定失效程度时所表现的交换能力称为工作交换能力，一般只有全交换能力的60%～70%。树脂离子交换剂的交换能力主要与树脂的交联度、树脂的颗粒度、原水中的有害杂质与出水的水质及设备和运行条件等有关。树脂的交联度越小，其网孔就越大，则其颗粒内部离子扩散速度就越快，交换能力增大。树脂的颗粒度愈小，表面积愈大及内扩散距离愈短，则交换能力愈大。但会增加水的流动阻力，处理水量减少。原水中的有害杂质如铁、锰、游离氯等对钠型树脂，氧对阴离子交换剂均会产生污染“中毒”，降低树脂的交换能力。处理后的水中含盐量愈越低，树脂的交换能力也相应降低。随着树脂交换剂层的增高，出水品质相应提高，但增加到一定高度以后，出水品质与交换剂的高度便无关了；交换剂高度相同的水处理设备，直径愈小，树脂的交换能力愈大；交换时流体的速度太高，其交换能力下降；交换剂失效后的再生程度愈高，树脂的交换能力也愈大。

图15.1　Na型树脂离子交换过程

离子交换软化法在水处理过程中分以下4步进行。

（1）软化过程　当原水经过钠型离子交换剂时，通过交换反应，水中的Ca^2＋、Mg^2＋等阳离子被吸附到交换剂上，而交换剂中的Na^＋离子溶入水中，从而除去水中的硬度，使水得到软化，如图15.1所示，其代表性反应式为

经钠离子交换软化后，消除了原水中的硬度，但软水中的阴离子未减少，即碱度不变而总含盐量稍有增加，原水中的碳酸氢盐硬度转变为软水中的碱度。

水由上部进入交换剂层，水中Ca^2＋、Mg^2＋先与表面层的交换剂进行交换，当这层交换剂失效后，交换作用便渗入到下一层的交换剂中进行，即交换剂是分层交换和分层失效的。为了保证一定的出水品质，通常在下部留有一定厚度的不能发挥其全部交换能力的交换剂层作为保护层，保护层以上的交换剂均属于饱和区。因此，交换进行到保护层时就必须停止工作。对于含有多种阳离子的水由上向下经过交换剂时，被交换离子按其与交换剂的交换能力也是分层分布，最上部是交换能力最大的离子，最下部为交换能力最小的离子。当出水残留硬度超过水质标准时，则认为交换剂已经失效，由Na型变成Ca、Mg型，必须进行再生。

（2）反洗过程　为了提高交换剂的再生效果，再生前需要用澄清的自来水或水质较好的原水自下而上进行反冲洗。其目的是翻松交换剂层，清除表面层的污物等杂质及破碎和磨损的细小树脂碎粒，为再生创造条件。

（3）再生过程　食盐水溶液NaCl是常用的再生剂，用其所含的Na^＋把失效树脂中的Ca^2＋、Mg^2＋置换下来，以恢复其软化水的能力，其部分反应式如下：

再生时生成的CaCl₂和MgCl₂为可溶解性物质，可随再生液排除。再生剂的浓度和耗量较小时，将使再生过程进行得不完全，反之则不经济。实践证明，顺流再生固定床中再生液浓度约为8%～10%，且采用先稀后浓的盐水进行再生效果较好；再生剂的实际用量，一般为理论用量的2～3.5倍。

再生方式分为两种，一种是顺流再生方式，即由交换器上部送入再生液，从底部排出，其流动方向与软化处理时水的流向一致。这种方式再生液首先接触到的是上部完全失效的交换剂层，该层有较好的再生效果。而再生液流至底部时浓度已大为降低，且积累了相当数量的Ca^2＋、Mg^2＋，使直接影响出水水质的最下层交换剂的再生效果差。因此，顺流再生效果不够理想，再生剂耗量高，但设备和操作都比较简单。另一种是逆流再生方式，即再生液的流向与软化处理时的水流方向相反，下进上出。这种方式的优点是底层交换剂总是和新鲜的再生液接触，再生程度高，再生剂的耗量比顺流再生方式少30%左右，且软化处理时的出水品质好。但操作时要控制好运行参数，以防止交换剂发生乱层现象。

（4）正洗过程　正洗用水应为软化水，其目的是清除残余的再生生成物。当正洗的出水水质合格后，交换器便可投入软化水的运行。

用单级钠离子交换法一般可使水中残余硬度小于0.02mmol/L。如原水水质较差或对软化水要求较高时，则应考虑采用两级钠离子交换器进行处理。

氢型离子交换软法是利用交换剂中的氢离子与原水中的硬度离子进行置换反应，如

经H^＋交换处理后的软水，其残余硬度与Na^＋交换软化法相当，且含盐量有所降低，因为碳酸氢根离子生成了CO₂而通过脱气被除去。但水质呈酸性，酸度相当原水中非碳酸盐硬度值，因此不宜用作锅炉给水。再生过程通常使用浓度为5%左右的稀盐酸或1.5%～2%的稀硫酸溶液作为再生剂，其部分反应式为

用盐酸作再生剂，再生操作过程简单，只需将稀盐酸一次性通过交换剂层，再生后树脂的交换能力也比较高。而硫酸处理后的树脂的交换能力约为盐酸的60%，且必须按先低后高的浓度分几次通过树脂，才能防止硫酸盐沉淀。

铵型（NH₄R）离子交换法与氢型离子交换法的工作原理相同，处理后的水质也为酸性。使用的再生剂为铵盐NH₄Cl，其软化及再生反应式举例如下：

图15.2　H－Na离子双层床

钠离子处理的软化水中碱度较高，而氢离子处理的软化水呈酸性。为了降低软化水中的碱度并消除酸性，当原水的碳酸盐硬度大时常采用H－Na型离子联合软化法。图15.2为双层床离子交换器，原水先经上层的H^＋交换剂，使水呈酸性，然后水再经过下层的Na^＋交换剂吸收水中的H^＋及残余的Ca^2＋、Mg^2＋，如

通过这种联合处理方法，软水中的酸性被消除，但仍有部分碳酸根，则软水保持适当的碱度。再生时，先用稀硫酸溶液，然后再用食盐溶液分别将上、下层树脂还原成氢型和钠型交换剂，两种溶液再生之间要进行中间正洗。这种系统设备简单，耗酸量小，缺点是残留碱度较大，约1.0～1.5mmol/L，再生操作比较复杂等。

H－Na型离子联合水处理系统还可分为串联和并联两种，如图15.3所示。H－Na型串联软化系统中，部分原水先经H离子交换器进行软化后与剩余原水混合，再经除气器除去生成的CO₂，最后用泵送入Na离子交换器软化。串联系统操作容易，但Na离子交换器容量大，投资较高，残余碱度约为0.7mmol/L，且不稳定。H－Na型并联软化系统中，两部分原水分别经H离子和Na离子交换器进行软化后混合，再经除气器除去生成的CO₂。并联系统出水碱度低，不大于0.35mmol/L，水质比较稳定，设备投资较少，但再生剂耗量较大，运行中应按进水水质，适当调节进入两种交换器水量的比例，严防产生酸性水腐蚀后续设备及控制软化水的碱度。

NH₄－Na型离子联合软化法与H－Na离子交换法一样，具有软化和除碱作用。一般采用并联而不用串联系统，因为及Na^＋的活性相近，串联时水中和Na^＋可能相互置换，除碱效果差。由于用铵离子软化时水中的CO₂只有在受热后才会逸出，因此在系统中不需装设除CO₂器。

图15.3　H－Na离子联合软化水系统

（a）串联系统，（b）并联系统

1—H离子交换器；2—除CO₂器；3—Na离子交换器；4—水箱；5—水泵

图15.4　固定床离子交换器结构简图

1—进水装置；2—再生液排出装置；3—软水排出装置

离子交换水处理装置按交换剂工作时的状态，可分为固定和连续两种运行方式。固定式包括固定床离子交换方式和浮动床离子交换方式，连续式包括移动床离子交换方式和流动床离子交换方式。前者的离子交换各过程（交换、反洗、再生和清洗）均在同一装置中完成，交换剂在各过程中并不移动或流动，而后者离子交换各过程是在同一时间内的不同装置中完成，交换剂在交换过程中处于移动或流动状态。

固定床离子交换器的工作原理前已述及，其基本结构见图15.4所示。图中采用逆流再生的方式，为防止再生时交换剂乱层，交换剂上部放置150～200mm的压实层。这种交换方式设备简单、操作容易。但交换剂和再生液耗量多，且呈周期性间断运行，再生时间约2～4h，若要连续供水必需增大或增加交换器等设备。

浮动床离子交换器运行时，原水由交换器底部进入床层，利用水流的动能，使上部自由空间仅有2%～5%的交换剂层以密实状态向上浮动，处理好的水经上部分配装置引出。床层失效后采用逆流再生，再生液自上向下流经床层完成再生反应，并由底部排出，如图15.5所示。与逆流固定床比较，这种交换方式，具有交换剂的填装量多，运行周期延长，再生时不会乱层，适合于高交换流速运行等优点。

移动床离子交换系统按其设备分为单塔，双塔及三塔式三种。交换塔、再生塔和清洗塔三者合为一体的单塔式移动床系统如图15.6所示。原水从下向上流经交换剂，软化水由交换塔上部输出。同时，在水压力作用下，失效的交换剂随部分被处理水由交换塔底部送至再生塔中进行再生。清洗塔内的树脂也同时被清洗。软化、再生与清洗同步同时完成。当树脂全部失效后，停止进水软化，并打开排水阀排出交换塔内的水，塔内压力下降，在重力作用下，贮存在清洗塔内已再生、清洗过的交换剂自动进入交换塔。此后，关闭排水阀，继续进行软化、再生和清洗，重复上述过程。移动床交换系统的交换塔体积小，交换剂用量和再生剂耗量少，出水品质高且稳定，但离子交换过程还是半连续间断进行，间断时间约10分钟，且交换剂磨损较严重，其补充量多。

图15.5　浮动床工作原理

（a）运行状态；（b）再生状态

图15.6　钠型单塔式移动床工作原理

1—再生塔；2—浮子阀；3—清洗塔；4—交换塔

图15.7　钠型双塔式流动床工作原理

1—再生清洗塔；2—交换塔；3—过水单元；4—浮球装置；5—水力喷射泵

可以完全连续工作的是流动床离子交换系统。按其设备也分为单塔、双塔及三塔式，当前应用的多为重力双塔式流动床，如图15.7所示。原水从交换塔底部进入，向上流动时与自由下落的交换剂进行离子交换，其流动动能使交换剂处于悬浮状态，软水从塔顶输出。再生后的交换剂借重力由再生塔底输出，并靠重位压差从交换塔顶输入。交换塔内已经反应过的交换剂因由较轻的Na型转变为较重的Ca、Mg型，故可下降到交换塔底部，由水力喷射器抽出，从再生塔顶输入，并在沉降过程中与上升流动的再生液和清洗水混合而得到再生和清洗。清洗水进入再生塔后朝两个方向流动，一部分作为交换剂的清洗水向上流动，另一部分输送再生后的交换剂进入交换塔。这种交换方式能不间断地工作，交换剂利用率高，清洗水耗量低，操作管理方便，但树脂磨损较严重，对负荷适应性差，设备调整过程比较麻烦。

3.水的除盐处理

水的除盐处理有离子交换法、电渗析法、反渗透法和蒸馏法等，现今离子交换法除盐已得到广泛应用。因为蒸汽的溶盐能力，尤其是硅酸盐，随压力增高而增强，因而高参数大容量锅炉必须对给水进行彻底的除盐处理。工业锅炉一般不需进行给水的除盐处理，除非原水的含盐量很高。

除盐就是将水中各种离子消除或减少到一定的程度。离子交换法除盐就是让原水先流经强酸型H离子交换器，转变为由H＋和酸根离子组成的无机酸酸性水，再流经强碱型OH离子交换器，部分反应如下：

图15.8　一级复床除盐系统

这样，原水中各种离子几乎除尽，即完成对水的除盐处理。由上述阳、阴离子交换器各一台组成的（称为复床）基本除盐系统称为一级复床除盐系统，如图15.8所示。图中两台交换器之间安置除碳器用以CO₂的清除，因为H₂SiO₃的酸性比H₂CO₃弱，若不先将CO₂除去，就会妨碍阴床交换剂对H₂SiO₃的吸附能力。一级复床除盐系统处理的水质SiO₂含量为0.1～0.5mg/L，硬度接近于零，水质已经较高，可以满足中压锅筒锅炉的水质要求。

对于高压、超高压、亚临界锅筒锅炉和直流锅炉，一级复床除盐尚不能达到要求的水质标准，若再加一级复床组成二级处理系统，则费用增加，系统更复杂，操作困难。通常采用一级复床再加混床除盐系统。所谓混床就是将阴、阳交换剂按一定比例均匀混合置于同一个交换器里，水通过混床时就完成了多次阴、阳离子交换过程，进一步提高给水纯度，这样出水的SiO₂含量降至0.02～0.1mg/L。亚临界压力大型直流锅炉采用的一级复床加混床除盐系统的方案如图15.9所示，其中，加联胺N₂H₄是作为辅助除氧，加入氨NH3是为了调节水的pH值。

图15.9　一级复床加混床除盐系统

1—锅炉；2—汽轮机；3—凝汽器；4—凝结泵；5—澄清池；6—滤池；7—阳离子交换器；8—除CO₂器；9—阴离子交换器；10—过滤器；11—混床；12—升压泵；13—低压加热器；14—除氧器；15—给水泵；16—高压加热器

4.水的除气处理

水的除气包括除去水中的氧气和二氧化碳气体。除氧的方法有药剂除氧，热力除氧和解析除氧等。

药剂除氧是将某种还原剂与水中的溶解氧发生反应，以达到除氧目的。常用的化学药剂有亚硫酸钠Na₂SO₃和联胺N₂H₄，与O₂有如下反应

Na₂SO₃除氧方便无毒，但会增大水的含盐量，在中、低压锅炉中可单独使用。当压力高于4.1MPa后，Na₂SO₃在较高温度下会分解形成有腐蚀性的介质SO₂及H₂S，所以采用N₂H₄除氧，其生成物不会增加水的含盐量，但N₂H₄易挥发且有毒。由于除氧剂的价格较贵，尤其是联氨，所以很少单独使用药剂除氧，通常是作为热力除氧的辅助措施。

图15.10　热力除氧系统

热力除氧是最常用的除氧方法。由于水温越高，O₂的溶解度越愈小，当水沸腾后就转变成无氧水。因此可将给水加热，使O₂随温度升高而逸出排除。给水进入脱气塔后，通过雾化落至填料层或直接送至淋水盘向下流动，而蒸汽从下向上流动与其接触加热，完成除氧过程。热力除氧的系统如图15.10所示，除氧器的工作压力一般为表压力0.02～0.025MPa，温度为105℃左右。热力除氧器能将O₂、CO₂、N₂等溶解性气体都除去，除氧效果稳定可靠，水中含盐量也不会增加，但需要汽源，且耗汽量较高。

对于无蒸汽来源的热水锅炉房中，除药剂除氧外，也可采用真空除氧。真空除氧仍属于热力除氧，但除氧器内保持一定的真空度，使除氧得以在较低的饱和温度下进行，因此能够节约能源。为了有较好的操作条件和除氧效果，除氧器中的真空度一般约为0.035MPa，加热后的水温高于除氧器内压力下的饱和温度3～5℃。除氧器中的真空度由真空泵或水力喷射器等设备维持，且必须保证系统的密封性，以免空气进入。为了使除氧水进入锅炉给水泵时不会发生汽化，真空除氧器距水泵的高度一般要大于10m，这样的高度对小型工业锅炉房比较难以实现。

图15.11　解析除氧系统

图15.12　鼓风式除气器

所谓解析除氧，就是减小水面上某种气体的分压力，使该气体从水中逸出，处理系统如图15.11所示。气体流经位于锅炉烟温为500～600℃烟道内装有木炭的反应器，气体中的O₂与热木炭反应生成CO₂。反应器出口的无氧气体由被除氧水靠水力喷射器送入解析器内，O₂析出。从解析器顶部引出的带氧气体经冷却器和汽水分离器再进入反应器，循环工作。此方法设备简单，操作容易，无需化学药品，但只能除氧，不能除其它气体，且除氧水的CO₂含量增加。

原水经氢型离子交换器处理后，酸性出水含有大量游离CO₂，在除气器（或称除碳器）中将CO₂除去。除气器可分为鼓风式和真空式两种。

鼓风式除气器工作原理与解析除氧相同，利用CO₂分压力很低（约0.035%）的空气与含CO₂的水接触，则CO₂从水中析出并随空气排出。含CO₂的水从除气器的顶部进入，经配水管散布在填料上（填料有瓷环、聚丙烯多面空心球等），向下流动时与由鼓风机送入的逆向流动空气接触，从而除去CO₂，如图15.12所示。除气器可使出水CO₂含量降至5mg/L。

真空式除气器工作原理与真空除氧原理相同，即利用水在真空状态时产生沸腾，从而使水中包括CO₂的所有溶解气体从水中逸出排走。

5.锅内水处理

为了防止锅内结垢，需定期向锅炉的锅筒内投放化学药剂，使其与给水中的盐类化合，生成不沉积在金属壁面上的松散水渣，再通过排污将其除去。这种方法对于无水处理设施的小容量锅炉是一种常用的水处理方法，而对大容量锅炉仅作为给水处理的辅助措施。常用的化学药剂主要有纯碱和磷酸盐。

向锅内投放一定数量的纯碱（俗称苏打）Na₂CO₃，并维持一定的浓度，则首先与Ca^2＋起反应，而后在炉水中发生水解反应，其反应式为

式中的水解反应使OH－浓度增加，促使炉水中进行下列反应

反应产物CaCO₃和Mg（OH）₂为流动性水渣，可随排污除去。

虽然Na₂CO₃价格低廉，使用方便，可以有效去除水中非碳酸盐硬度，但其总要发生水解反应，水解率随压力增高上升很快。因此，压力越高，炉水的碱性也就越强，但为保持炉水中一定的浓度，需加入更多的纯碱，造成过高的OH^－浓度而产生碱性腐蚀。因此，加碱防垢法不适用于压力较高的锅炉，仅适用于压力小于1.5MPa以下的低压锅炉。

为了得到适当的pH值锅水，防止过高的碱度，当压力大于1.5MPa时，通常采用磷酸三钠（Na₃PO₄·12H₂O）或磷酸氢二钠（Na₂HPO₄·12H₂O）作为锅内水处理药剂。当炉水保持一定的磷酸根离子浓度时，Ca^2＋、Mg^2＋与可生成难以溶解的钙镁磷酸盐类随排污除去，从而使浓度减小到不能形成水垢的程度。在碱性较高（pH＝10～12）的沸腾炉水中，就会与发生如下反应

反应物水化磷灰石是水渣，易随排污清除。如果炉水中含有硅酸根离子，则与Mg^2＋发生如下反应

反应物蛇纹石也是一种松散的水渣，不会粘附在金属壁面上形成二次水垢。

此外，炉水中适量的磷酸盐含量，能使金属壁面上生成磷酸盐保护膜，防止金属的电化学腐蚀。而过高的浓度会增加炉水含盐量，还有可能生成粘性很强的Mg₃（PO₄）₂或Fe₃（PO₄）₃，沉积在金属表面上形成二次水垢，因此炉水中的浓度必须适量。

对于只采用锅内水处理的低压小容量的火管锅炉，可以采用由磷酸三钠、纯碱及烧碱三种钠盐和拷胶组成的综合防垢剂，根据不同水质按一定比例投放进锅筒，与给水中的硬度盐反应，生成松散的泥渣随排污除去。其中，磷酸三钠与钙化合生成分散状的磷酸钙或水渣状的水化磷灰石，并能生成磷酸亚铁保护膜；纯碱与Ca^2＋及烧碱与Mg^2＋均生成水渣CaCO₃及Mg（OH）₂；拷胶的主要成分丹宁，促使悬浮杂质和水渣发生凝聚作用，还能生成丹宁酸铁保护膜。

我国火电厂汽水化学导则第4部分（锅炉给水处理DL/T805·4—2004）中对给水处理方式、给水处理方式的比较和选择、检测方法、给水加药、锅炉启动时的给水质量等都进行详尽的规定。