摘要:锅炉是工农业生产和人民生活中广泛使用的特种设备,其传能介质原料是水。锅炉用水水质的好坏,对其安全运行及能源消耗有很大的影响。当锅炉用水不合要求时,锅炉受热面就会结生水垢,因而不仅浪费大量的燃料,还会危及锅炉安全运行。
关键词:锅炉;水垢;防治;酸洗
1水垢的形成及性质
水垢的形成是一个复杂的物理化学过程,其原因有内因和外因两个方面。一是水中有钙、镁离子及其它重金属离子存在,是水垢形成的根本原因也叫内因;二是固态物质从过饱和的炉水中沉淀析出并粘附在金属受热面上,是水垢形成的外因。当含有钙、镁等盐类杂质的水进入锅炉后,吸收高温烟气传给的热量,钙、镁盐类杂质便会发生化学反应,生成难溶物质析出。随着炉水的不断蒸发逐渐浓缩,当达到一定浓度时,析出物就会成为固体沉淀析出,附着在锅筒、水冷壁管等受热面的内壁上,形成一层“膜”,阻碍热量传递,这层“膜”称之为水垢。
水垢的组成或成分是比较复杂的,通常都不是一种单一化合物,而是以一种化学成分为主,并同时含有其它化学成分。按其水垢的化学成分,一般可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等几种。
水垢是一种导热性能极差的物质,仅为锅炉钢材的十分之一到数百分之一(钢材的导热系数为46.5～58.2w/m.k),是“百害之源”。在各种水垢中,硅酸盐水垢最为坚硬,导热性能非常小,容易附着在锅炉受热面最强的蒸发面上,是危害最大的一种水垢。
2水垢的预防
要保证锅炉不结垢或薄垢运行,就要加强锅炉给水处理,这是保证锅炉安全和经济运行的重要环节。预防水垢生成,通常采用下列方法来预防:
锅内水处理。此法主要是向炉水中加入化学药品,与炉水中形成水垢的钙、镁盐形成疏松的沉渣,然后用排污的方法将沉渣排出炉外,起到防止(或减少)锅炉结垢的作用。炉内加药水处理一般用于小型低压火管锅炉。锅内水处理常用的药品有:磷酸三钠、碳酸钠(纯碱)、氢氧化钠(火碱、也称烧碱)及有机胶体(栲胶)等。加药时,应首先将各种药品配制成溶液,然后再加入锅炉内。通常磷酸三钠的溶液浓度为5～8%,碳酸钠的溶液浓度不大于5%,氢氧化钠的浓度不大于1～2%。加药方法有定期和连续加药两种。定期加药主要靠加药罐进行加药;连续加药则在给水设备前,将药连续加入给水中。对于蒸汽锅炉,最好采用连续加药法,这样可使炉内保持药液的均匀。凡采用锅内水处理的,应加强锅炉排污,使已形成的泥渣、泥垢等排出炉外,收到较好效果。
锅外水处理。这种方法适用于各种的锅炉。目前锅外水处理效果可靠的有石灰+纯碱软化法,是向已经澄清的水中加入适量的生石灰和纯碱达到软化目的。石灰──纯碱软化法有冷法和热法两种。冷法是在室温下进行,使水中残余硬度降至1.5～2毫克当量/升。热法是将水温加热到20～80℃,使水中残余硬度降至0.3～0.4毫克当量/升。因此,应尽量采用热法,以提高软化效果。离子交换软化法主要是依靠钠离子交换器中的交换树脂进行软化处理。由于交换树脂吸附能力强,能将游离在水中的钙、镁离子吸附,从而使锅炉给水硬度达到合格标准。离子交换剂有无机和有机两大类。无机交换树脂只能进行表面交换,软化效果差,使用较少。而有机交换树脂的特点是颗粒核心结构疏松,交换反应在颗粒表面和内部同时可进行,软化效果好,故使用较多。
3锅炉的除垢处理-酸洗
3.1酸洗锅炉应具备的条件:做模拟实验,确保盐酸对该炉的水垢能有效的清除;锅炉结生水垢的平均厚度在0.5mm以上,且水垢对受热面的覆盖率在80%以上;锅炉的铆接,胀接,焊接等部位经检查无泄露,切受压元件无严重腐蚀。
3.2酸洗的前期工作:
根据检查的情况,确定酸洗范围:上下锅筒,各集箱,水冷壁管,和对流管束。清洗的材质:上下锅筒为20g,对流管束,各集箱和水冷壁管为20(GB3087-86)。清洗介质:4-5%的盐酸溶液和0.3%的“02-缓蚀剂”。
3.3SHL20-13/A锅炉酸洗除垢的有关计算:
盐酸采用31%的工业盐酸,欲配置5%的稀盐酸溶液。纯盐酸量:12500*5%=625kg
“02-缓蚀剂”需求量:12500*0.3=37.5kg将此折算为31的工业盐酸9.375/31=30.24kg因该盐酸用量应从总盐酸用量2016kg中提取。故该锅炉酸洗时配制的总酸量需用31的工业盐酸为2016-30.24=1985.76kg
“02--缓蚀剂”溶液为:
375+30.24+18.75+18.75=442.74kg
配制总酸液冷水的用量为:12500-1985.76-442.74=10071.5kg
酸洗水冲洗结束后需用0.2~0.3的碱液进行中和残留的酸液,每吨水加2~3kgNAOH.ZE则加入NAOH的质量为3*12.5=37.5kg
3.4工艺过程:
配制溶液前。需对购进的工业盐酸的浓度进行复测,以确定工业盐酸的准确浓度,并与标签上的浓度进行比较。
配制5%的稀盐酸溶液:根据耐腐蚀容器容积的大小可分批次制取.所需31%的工业盐酸1985.76kg,加入的冷水总量为10071.5kg,并搅拌均匀。
配制“02-缓蚀剂”溶液:苯胺:18.75kg,甲醛18.75kg;31%的工业盐酸30.24kg;70热水375kg。配制顺序:
热水-31%的工业盐酸-苯胺-甲醛。每一种药剂倾入热水中都要用木棍剧烈搅匀。将配好的缓蚀剂按批次倒入配制好的稀盐酸中,同时用木棍剧烈搅拌均匀。必须保证各批次盐酸和缓蚀剂的比例关系。
将配好的溶液用耐酸泵从排污阀(或安全阀座或排空阀处)注入锅炉,注满后,再从低部定期排污阀处回流到耐腐蚀容器中,进行循环。每隔0.5~1小时循环一次,每次循环1小时。
循环酸洗约5~7小时,(一般不超过6小时)在酸洗过程中,每隔15分钟对酸液浓度进行化验,以判断酸洗终了的时间。
酸液浓度不断降低,表示除垢过程在进行。若酸洗浓度很快降低到0.5%以下时,应补充酸液,使其浓度保持2~3%。若酸洗浓度降低的变慢,然后在一段时间内浓度不变表示水垢已基本除净,即停止酸洗。(当两次侧定酸液浓度差小于0.2%,则表明应基本结束。酸洗结束后,应立即放出锅内的酸液,通过输水胶管防入冲渣沟内,以中和冲渣池内的碱性。用清水冲洗锅内残留的酸液,冲洗15~20分钟。上水至最高水位,加热至60,再加入0.2~0.3%的碱液(即每吨水加入2~3kgNAOH)不加压进行循环1~2小时。自然冷却后,将碱液排至除尘沟内,以中和除尘水中的酸性。用清水冲洗1~2遍。
3.5注意事项:要确认水垢的性质,厚度及覆盖范围。酸洗除垢必须在有经验的技术人员领导下进行,并对酸洗的方案经小组反复评审,制定切实可行的酸洗方案。无论采用何种缓蚀剂都不可避免对锅炉有轻微腐蚀作用。(20号钢的腐蚀速度为0.85g/m2.h)故酸洗除垢不宜多次采用。(不超过10次)。对铆缝.胀口等部位有裂缝或渗漏缺陷的锅炉,必须清除这些缺陷,否则不允许酸洗除垢。酸洗时,操作人员应配戴好防护用品,(防酸手套、塑料围裙、口罩、眼镜),打开门窗,以防伤害身体:严禁在工作场所进行焊接,吸烟或取用明火,以防氢气爆炸造成人身伤亡和其它损失。酸洗前应将锅炉的供水年,蒸汽出口及排污管道用盲板可靠隔绝,打开排空阀,使酸洗时产生的气体顺利排出。酸洗温度应控制在5为宜。酸洗过程中发现的问题和化验数据一定要认真记录。对无酸洗技术经验的单位应委托酸洗专业队伍承担酸洗工作。
参考文献
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