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        熱水鍋爐結(jié)垢的危害與防治

        2009-07-29 07:11:36張麗娟
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2009年12期

        張麗娟

        摘要:鍋爐用水在自然狀態(tài)時可以溶解很多的物質(zhì),水中溶解的有些物質(zhì)對鍋爐用水要符合標(biāo)準(zhǔn),鍋爐用水的“雜質(zhì)”,溶解的鈣、鎂離子,在鍋爐和管道內(nèi)壁極易結(jié)成污垢,當(dāng)水垢厚度達(dá)到一定的厚度時,就會影響受熱面的傳熱,降低熱效率,增加燃料消耗,浪費人力,提高了供熱成本。

        關(guān)鍵詞:防垢;鍋爐;腐蝕;

        前言

        絕對純凈的天然水是沒有的,人類對水的需求是不同的,在不同的事物中表準(zhǔn)是不一樣的,水中溶解的有些物質(zhì)對人類的健康起著非常重要的作用,但是這些物質(zhì)對鍋爐用水確不符合要求,這些物質(zhì)在鍋爐用水時就是“雜質(zhì)”,這些雜質(zhì)例如水中溶解的鈣、鎂離子,在鍋爐用水高溫循環(huán)的條件下,再鍋爐和管道內(nèi)壁極易結(jié)成污垢,就是碳酸鹽類的物質(zhì),隨著鍋爐和管道內(nèi)壁污垢厚度的增加,污垢就會影響循環(huán)水的流速和熱的傳導(dǎo),因此,不經(jīng)處理就直接進(jìn)入鍋爐的用水,在鍋爐高溫的運行過程中其受熱面中就會形成水垢,并隨著時間逐漸加厚,水垢的導(dǎo)熱系數(shù)很大,比鍋爐和管道材料高幾百倍,因此,水垢會影響鍋爐的傳熱效果,鍋爐和管道的受熱面金屬在高溫條件下,結(jié)垢的速度加快,隨著時間的推移,管道的內(nèi)徑小,時間長了就會使部分管道在有些彎口首先受阻,最后導(dǎo)致管道堵塞,這時候就會由于循環(huán)水受阻,引起管壁鼓包,即使在鍋爐生成污垢后還能運行時,由于污垢的產(chǎn)生使傳熱效果降低,大量的燃料作的是無用功,既浪費了煤炭,又浪費了人力。鍋爐水垢的形成影響鍋爐的效率,也危及安全生產(chǎn)。因此提高對鍋爐水垢的認(rèn)識,對降低成本,節(jié)能降耗有著十分重要的意義。

        1 鍋爐結(jié)垢化學(xué)過程分析

        鍋爐用水在高溫條件下大量的純凈的水被蒸發(fā),使水用中的鈣、鎂離子濃度大大增加,因此導(dǎo)致鈣、鎂離子和水中被溶解的二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成碳酸鹽類化合物,碳酸鹽難溶于水,大量的碳酸鹽沉積在鍋爐內(nèi)和管道中就會生成污垢,生成難溶的物質(zhì)析出的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)如下:

        Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O

        Mg(HCO3)2→MgCO3↓+CO2↑+H2O

        其中生成的MgCO3是不穩(wěn)定的;

        MgCO3+H2O→Mg(OH)2↓+CO2↑

        鈣、鎂鹽類溶解度的對比分析

        某些鈣、鎂鹽類的溶解度,隨著水溫升高而下降,當(dāng)超過飽和濃度后便沉淀析出。如硫酸鈣在水溫20℃時,溶解度為4 052.8mg/L,而當(dāng)水溫升高到200℃時,其溶解度只有103.4mg/L。顯然在鍋爐用水在循環(huán)過程中鈣、鎂鹽類的溶解度較小,因此必需設(shè)法除掉過路用水中的鈣、鎂離子。

        鍋爐水生成污過程的機理

        鍋爐用水不斷受熱蒸發(fā),使鍋爐用水中的鈣、鎂鹽類隨照時間的推移逐漸濃縮,一定時間后鈣、鎂鹽類的濃度就會達(dá)到飽和狀態(tài),這時候循環(huán)水中的鈣、鎂鹽類便沉淀析出。因為鍋爐和管道的受熱面金屬表面用眼看上去是光滑的,但是從微觀的角度看,這些金屬的表面是粗糙不平,有許多微小凸起的小丘。這種凹凸不平的表面就成為從溶液中析出鈣、鎂鹽類時的結(jié)晶核心。此外,受熱面金屬表面上常常覆蓋著一層氧化膜,它具有相當(dāng)大的吸附能力,能成為金屬壁和由溶液中析出物的粘結(jié)層。

        2 鍋爐結(jié)垢的危害。

        2.1造成鍋爐受熱面損壞

        水結(jié)垢的導(dǎo)熱性能差,在有水垢時,要達(dá)到與污水溝時相同的爐

        水溫度,受熱面管壁的溫度必然提高。另外,鍋爐受熱面上結(jié)水垢后,傳熱情況變壞,使?fàn)t管的冷卻受到影響,這樣就會使壁溫升高。引起強度顯著降低,造成鍋筒和管壁過熱變形、鼓包、裂紋、甚至爆管。

        2.2 浪費燃料

        水垢的導(dǎo)熱性能差,使受熱面?zhèn)鳠崆闆r惡化,增高排煙溫度,降低鍋爐熱效率、浪費燃料。據(jù)測定,水垢厚度為1.5,就要多消耗6%的燃料;水垢厚度為5mm時,就要多消耗15%的燃料;水垢厚度為8mm時,就要多消耗34%的燃料。

        2.3 鍋爐出力降低

        隨著鍋爐結(jié)垢厚度的增加,由于傳熱性能變差,要達(dá)到鍋爐的額定產(chǎn)熱量,就需要多消耗燃料,而爐膛容積和爐排面積是一定的,燃料消耗受到限制,因此,鍋爐的出力就要降低。

        2.4 影響水循環(huán)

        若水冷壁內(nèi)結(jié)垢,流通截面變小,增加了流動阻力,嚴(yán)重時會堵塞管子,破壞水循環(huán)。

        2.5 縮短鍋爐壽命

        由于水垢的結(jié)存。會引起鍋爐金屬的腐蝕。另外,必須停爐定期除垢,縮短鍋爐的運行時間,消耗大量的人力、物力。當(dāng)采用機械與化學(xué)方法除垢時,還會使受熱面受到損失,因而縮短過路的使用年限。

        3 鍋爐結(jié)垢的類型。

        水垢的成分很復(fù)雜,目前發(fā)現(xiàn)的水垢有幾十種,水垢絕大部分是由難溶的鹽類形成的。按其化學(xué)組成,水垢大致可以分以下幾種:

        碳酸鹽水垢:碳酸鹽水垢以碳酸鈣為主,也有少量的碳酸鎂。按其生成條件的不同,可以是堅硬的垢;也可以是疏松海綿狀的軟垢。此類水垢具有多孔性,比較容易清除。常在鍋爐水循環(huán)較慢的部位和給水的進(jìn)口處結(jié)生。

        硫酸鹽水垢:硫酸鹽水垢的主要成分是硫酸鈣,它是特別堅硬和致密的水垢。常沉積在鍋爐內(nèi)溫度高、蒸發(fā)率最大的蒸發(fā)面上。

        硅酸鹽水垢:硅酸鹽水垢是一種非常堅硬、導(dǎo)熱性非常小的水垢。容易在溫度高的蒸發(fā)面上沉積。它的主要成分是硬硅鈣石或鎂橄欖石;另一種是軟質(zhì)的硅酸鎂,主要成分是駝紋石。一般二氧化硅的含量都在20%以上。

        混合水垢:混合水垢由鈣、鎂的碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽以及鐵鋁氧化物等組成,很難指出其中那一種是主要成分。它是由于使用不同成分的水質(zhì)生成的。

        含油水垢:硬度比較小的給水中混入油脂后,就會結(jié)生含油的水垢。含油水垢色黑,比較疏松,一般含油量在5%以上。由于含油水垢很難清除,因此對鍋爐的危害非常大。

        泥垢(水渣):泥垢是在爐水中富有流動性的固形物。當(dāng)泥垢含量較大時,很容易粘附在鍋爐蒸發(fā)面上,形成難以用水沖掉的再生水垢。

        4 熱水鍋爐的防垢。

        為了防止鍋爐水垢的結(jié)生,一般采取鍋爐內(nèi)水處理和鍋爐外水處理的方法。

        鍋爐內(nèi)水處理是向鍋爐內(nèi)投加一些化學(xué)藥劑,使其與鍋爐中的結(jié)垢物質(zhì)(主要是鈣和鎂的鹽類)發(fā)生化學(xué)或物理變化,而生成松軟的水渣,并通過排污的方法達(dá)到預(yù)防鍋爐結(jié)垢和腐蝕的目的。對于蒸發(fā)量小、壓力低、補水量較低的鍋爐應(yīng)考慮此方法。

        鍋爐外水處理是利用離子交換軟化設(shè)備將含有雜質(zhì)的水軟化后,達(dá)到鍋爐用水的水質(zhì)要求后再進(jìn)入鍋爐,達(dá)到預(yù)防鍋爐結(jié)垢和腐蝕的目的。離子交換軟化器根據(jù)離子交換運行的不同可分為順流再生固定床、逆流再生固定床、浮床(浮動床)、移動床、流動床。

        5 熱水鍋爐的除垢。

        鍋爐的水處理工作主要是防止鍋爐結(jié)垢。但由于處理的方法不當(dāng)或因其他條件,往往在一些鍋爐中不同程度地結(jié)有水垢。為了保證鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運行,對水垢要及時加以清除。目前采用的除垢方法有機械除垢法、酸洗除垢法和堿煮除垢法。

        機械除垢法:當(dāng)鍋爐內(nèi)有疏松的水垢和水渣時,停爐后使鍋爐冷卻、放掉爐水,用清水沖洗后,即可用扁鏟、鋼絲刷和機動銑管器進(jìn)行除垢。這種方法比較簡單,多用于結(jié)垢簡單的小型鍋爐上。但勞動強度大,除垢效果差,容易損壞鍋爐本體。

        酸洗除垢法:酸洗除垢法大部分是采用鹽酸或硝酸來清洗的。酸洗液是由鹽酸加緩蝕劑或硝酸加緩蝕劑組成的。這種酸洗液既能消除鍋爐中的水垢(除硝酸鹽水垢時,需添加氫氟酸),又極少腐蝕鍋爐。酸洗除垢有溶解作用、剝離作用和疏松作用。

        堿煮除垢法:堿煮除垢法除垢,其效果要比酸洗除垢法差,但是堿煮后由于水垢松,因此對于難以用鹽酸清除的水垢,在酸洗前也可以用堿煮法進(jìn)行一次予處理。堿煮法操作簡單,副作用也比較小。缺點是煮爐時間比較長,藥劑消耗量比較多,且效果差。

        水垢是鍋爐的百害之源,做好鍋爐的防垢和除垢工作是非常關(guān)鍵的。

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