鍋爐水垢的清理

發布日期: 2022-11-02 10:52:44 來源; 作者;SystemMaster
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摘要 
鍋爐水垢的形成會降低鍋爐的傳熱效率,影響鍋爐的安全運行并縮短鍋爐壽命,大大降低鍋爐運行的經濟性。本文對鍋爐水垢的形成、種類及性質進行研究,分析了水垢的危害,對當前應用于清除鍋爐水垢的方法進行了介紹,并提出了預防水垢的措施。           

鍋爐是以水為介質生產蒸汽或熱水的熱工主要設備,在人類生活和生產中起到重要作用。鍋爐所用的水并不是絕對純凈的天然水,里面含有各種雜質,會引起水垢的生成。鍋爐水垢的形成會降低鍋爐的傳熱效率,影響鍋爐的安全運行并縮短鍋爐壽命,大大降低鍋爐運行的經濟性,所以對水垢的清除和預防是必須的。 

1.水垢的形成 
鍋爐給水中含有一定量的鈣、鎂離子及其他重金屬離子,鍋爐運行期間,鈣、鎂等離子吸收熱量,會與溶解在水中的二氧化碳發生化學反應,生成難溶物質析出。水在爐內被加熱生成水蒸氣,爐水中鈣、鎂碳酸鹽的濃度越來越高,而且某些鈣、鎂鹽的溶解度隨著水溫度的升高而降低,當達到一定濃度時,就會從水中分離出來形成固體沉淀。這些固體沉淀會附著在鍋爐內表面上,隨著厚度的增加成為阻礙熱量傳遞的水垢。 

2.水垢的種類和性質  
按照化學成分的不同水垢可以分為以下幾類: 
2.1碳酸鹽水垢  
碳酸鹽水垢是最常見的,這種水垢主要出現在水未沸騰處,顏色為白色,其主要組分為碳酸鈣,也含有少量碳酸鎂和氫氧化鎂。碳酸鹽水垢的硬度與水的ph值有關,ph值比較大時,為松軟垢渣,ph值比較小時,則生成硬度大的水垢附著在鍋爐內壁。 

2.2硫酸鹽水垢  
硫酸鹽水垢主要出現在鍋爐熱負荷較高的受熱面,顏色為黃白色,其主要組分為硫酸鈣、二水合硫酸鈣以及一水合二硫酸鈣,這種水垢堅硬且致密。 

2.3硅酸鹽水垢  
硅酸鹽水垢主要出現在鍋爐受熱最強的部位,如水冷壁內。顏色為灰白色,其主要組分為硅灰石、沸石以及少量鎂橄欖石。硅酸鹽水垢十分堅硬且導熱性極差。 

2.4含油水垢  
含油水垢是在水中混入油脂之后形成的水垢,一般含油量在5%以上,外觀呈黑色,質地比較松軟,常沉積在鍋爐溫度最高的部位上,導熱系數很小,只有0.1千卡/米·時·度。 

2.5混合水垢  
混合水垢的組分包括碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂、硅酸鈣、硅酸鎂、氧化鐵以及四氧化三鐵等,各種組分所占比例并不是確定的,混合水垢的性質隨著組分不同而有著較大的差別[1]。


3.水垢的危害  

水垢的導熱性很差,其危害主要包括四個方面。

 

3.1降低鍋爐傳熱效率,造成燃料浪費  
水垢的導熱性很差,導熱系數只是鋼材的1/50~1/30。水垢附著在受熱面上后,熱量傳遞困難,燃料產生的熱量不能很好地傳遞給鍋爐水,使鍋爐水吸收熱量減少,大量熱量被煙氣帶走,造成熱量浪費。為了使鍋爐工作時達到其額定參數,則需要添加比正常工作時為多的燃料,從而造成了燃料浪費。據試驗,在鍋爐壁上生成1mm厚水垢,會多消耗5%~8%燃料,鍋爐效率降低1%~2%。 

3.2危及鍋爐安全運行,縮短鍋爐壽命  
水垢導熱性能極差,使受熱面吸收的能量不能被及時傳遞給爐水,導致結垢的受熱面工作溫度增高,當溫度超過了鋼材所能承受的溫度時,金屬強度就會顯著降低,導致金屬過熱變形,易使鍋爐鋼板鼓包或爆裂。如果不能及時除去水垢,會使鍋爐壁遭到破壞,縮短鍋爐使用壽命。 

3.3降低鍋爐經濟運行  
水垢的存在影響鍋爐的正常運行,需要定時清除,而且水垢的存在會縮短鍋爐壽命并影響其安全運行,需要增加檢修量,浪費大量資金。清除鍋爐水垢所需的各種化學藥品采購和應用,也需要大量的人力和物力。 

3.4增加大氣污染
水垢的導熱系數很低,使鍋爐的熱效率下降,大量熱量被煙氣帶出,造成熱量浪費。與無垢狀態相比,鍋爐額定工作參數下會排出更多的煙塵、二氧化硫以及其它有害物質,對大氣的污染更為嚴重[2]。


4.水垢清除方法 

4.1機械法除垢  
機械法除垢即利用各種鏟、削工具或專門的銑管器直接從鍋爐壁上清除水垢,近年來利用高壓水射流除垢得到廣泛的應用。機械法除垢操作簡單,易于實行,但是這種方法勞動強度大,清除不徹底,增加傳熱面的粗糙度,所以鍋爐清洗通常以化學法為主。 

4.2化學法除垢 
4.2.1堿洗法  
堿洗法就是根據實際情況,將不同品種、不同濃度(一般保持堿的質量分數在3%左右為宜)的堿液注入鍋爐,然后在一定的壓力下加熱進行除垢。堿洗法比較簡單,費用低,但需要較長時間才能達到除垢的效果。在實際中主要采用酸洗法除垢。 

4.2.2酸洗法  
由于價格原因,鍋爐水垢酸洗以鹽酸為主。鹽酸能與水垢的組分如鈣、鎂碳酸鹽及氫氧化物起作用,生成易溶于水的鹽和揮發物。鹽酸不但有溶解作用,而且能使附著在金屬表面的氧化物剝離下來。酸洗采用的酸還有硫酸、硝酸、甲酸、乙酸等。酸洗前必須檢查測定不同部位水垢的厚度,估算酸的用量及濃度。  
雖然酸洗可以除去水垢,但也對金屬有腐蝕性,所以在酸洗過程中需加入緩蝕劑以阻止或減緩對金屬的腐蝕。常見的緩蝕劑有烏洛托品、若定、沈1-d等[3]。



5.水垢的預防 


5.1鍋內水處理  

鍋內水處理是指向爐水中加入化學藥品,與爐水中的鈣、鎂離子形成疏松的沉渣,然后用排污的方法將沉渣排出爐外,起到防止鍋爐結垢的作用,這種方法一般適用于小型低壓鍋爐。鍋內水處理常用的藥品有:磷酸三鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉及有機膠體等。采用鍋內水處理方法時,需及時將化學反應生成的沉渣排出爐外。加藥方法分為定期和連續加藥兩種,而對于蒸汽鍋爐,建議采用連續加藥法。  

5.2鍋外水處理  
鍋外水處理方法即是對加入鍋爐的水進行軟化,去除水中容易產生水垢的粒子,這種方法對各種鍋爐都適用。其中一種鍋外水處理方法為石灰-純堿軟化法,即向水中加入適量的生石灰和純堿對水進行軟化。石灰-純堿軟化法有冷法和熱法兩種。也可以采用離子交換法對所要加入的水進行軟化,采用這種方法時須對水質定時進行檢測,按時序進行樹脂塔的切換和再生,并檢驗再生效果。其中離子交換劑分無機和有機兩大類。 

5.3合理操作鍋爐排污  
在鍋爐運行中,由于蒸發作用鍋爐水的鈣、鎂等離子的濃度越來越高,十分容易產生沉淀進而沉積為水垢。因此需要合理操作鍋爐,根據鍋爐水的離子濃度進行排污,減少水垢產生的幾率。


6.結束語
水垢的產生不但影響鍋爐的經濟運行,而且危害生產安全,并加重空氣污染。對水垢的預防以及水垢產生后的清除都是十分必要的?,F在國內外對水垢的清洗都有了很多安全、經濟的方法,但都還存在各自的問題,鍋爐的物理清洗、微生物清洗方法正在嘗試中。
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