热水锅炉结垢的危害与防治

  仪器信息网 ·  2009-05-20 21:40  ·  29824 次点击
摘要:锅炉用水在自然状态时可以溶解很多的物质,水中溶解的有些物质对锅炉用水要符合标准,锅炉用水的“杂质”,溶解的钙、镁离子,在锅炉和管道内壁极易结成污垢,当水垢厚度达到一定的厚度时,就会影响受热面的传热,降低热效率,增加燃料消耗,浪费人力,提高了供热成本。
关键词:防垢;锅炉;腐蚀
前言
绝对纯净的天然水是没有的,人类对水的需求是不同的,在不同的事物中表准是不一样的,水中溶解的有些物质对人类的健康起着非常重要的作用,但是这些物质对锅炉用水确不符合要求,这些物质在锅炉用水时就是“杂质”,这些杂质例如水中溶解的钙、镁离子,在锅炉用水高温循环的条件下,再锅炉和管道内壁极易结成污垢,就是碳酸盐类的物质,随着锅炉和管道内壁污垢厚度的增加,污垢就会影响循环水的流速和热的传导,因此,不经处理就直接进入锅炉的用水,在锅炉高温的运行过程中其受热面中就会形成水垢,并随着时间逐渐加厚,水垢的导热系数很大,比锅炉和管道材料高几百倍,因此,水垢会影响锅炉的传热效果,锅炉和管道的受热面金属在高温条件下,结垢的速度加快,随着时间的推移,管道的内径小,时间长了就会使部分管道在有些弯口首先受阻,最后导致管道堵塞,这时候就会由于循环水受阻,引起管壁鼓包,即使在锅炉生成污垢后还能运行时,由于污垢的产生使传热效果降低,大量的燃料作的是无用功,既浪费了煤炭,又浪费了人力。锅炉水垢的形成影响锅炉的效率,也危及安全生产。因此提高对锅炉水垢的认识,对降低成本,节能降耗有着十分重要的意义。
1锅炉结垢化学过程分析
锅炉用水在高温条件下大量的纯净的水被蒸发,使水用中的钙、镁离子浓度大大增加,因此导致钙、镁离子和水中被溶解的二氧化碳发生化学反应,生成碳酸盐类化合物,碳酸盐难溶于水,大量的碳酸盐沉积在锅炉内和管道中就会生成污垢,生成难溶的物质析出的发生化学反应如下:
Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O
Mg(HCO3)2→MgCO3↓+CO2↑+H2O
其中生成的MgCO3是不稳定的;
MgCO3+H2O→Mg(OH)2↓+CO2↑
钙、镁盐类溶解度的对比分析
某些钙、镁盐类的溶解度,随着水温升高而下降,当超过饱和浓度后便沉淀析出。如硫酸钙在水温20℃时,溶解度为4052.8mg/L,而当水温升高到200℃时,其溶解度只有103.4mg/L。显然在锅炉用水在循环过程中钙、镁盐类的溶解度较小,因此必需设法除掉过路用水中的钙、镁离子。
锅炉水生成污过程的机理
锅炉用水不断受热蒸发,使锅炉用水中的钙、镁盐类随照时间的推移逐渐浓缩,一定时间后钙、镁盐类的浓度就会达到饱和状态,这时候循环水中的钙、镁盐类便沉淀析出。因为锅炉和管道的受热面金属表面用眼看上去是光滑的,但是从微观的角度看,这些金属的表面是粗糙不平,有许多微小凸起的小丘。这种凹凸不平的表面就成为从溶液中析出钙、镁盐类时的结晶核心。此外,受热面金属表面上常常覆盖着一层氧化膜,它具有相当大的吸附能力,能成为金属壁和由溶液中析出物的粘结层。
2锅炉结垢的危害
2.1造成锅炉受热面损坏
水结垢的导热性能差,在有水垢时,要达到与污水沟时相同的炉水温度,受热面管壁的温度必然提高。另外,锅炉受热面上结水垢后,传热情况变坏,使炉管的冷却受到影响,这样就会使壁温升高。引起强度显著降低,造成锅筒和管壁过热变形、鼓包、裂纹、甚至爆管。
2.2浪费燃料
水垢的导热性能差,使受热面传热情况恶化,增高排烟温度,降低锅炉热效率、浪费燃料。据测定,水垢厚度为1.5,就要多消耗6%的燃料;水垢厚度为5mm时,就要多消耗15%的燃料;水垢厚度为8mm时,就要多消耗34%的燃料。
2.3锅炉出力降低
随着锅炉结垢厚度的增加,由于传热性能变差,要达到锅炉的额定产热量,就需要多消耗燃料,而炉膛容积和炉排面积是一定的,燃料消耗受到限制,因此,锅炉的出力就要降低。
2.4影响水循环
若水冷壁内结垢,流通截面变小,增加了流动阻力,严重时会堵塞管子,破坏水循环。
2.5缩短锅炉寿命
由于水垢的结存。会引起锅炉金属的腐蚀。另外,必须停炉定期除垢,缩短锅炉的运行时间,消耗大量的人力、物力。当采用机械与化学方法除垢时,还会使受热面受到损失,因而缩短过路的使用年限。
3锅炉结垢的类型
水垢的成分很复杂,目前发现的水垢有几十种,水垢绝大部分是由难溶的盐类形成的。按其化学组成,水垢大致可以分以下几种:
碳酸盐水垢:碳酸盐水垢以碳酸钙为主,也有少量的碳酸镁。按其生成条件的不同,可以是坚硬的垢;也可以是疏松海绵状的软垢。此类水垢具有多孔性,比较容易清除。常在锅炉水循环较慢的部位和给水的进口处结生。
硫酸盐水垢:硫酸盐水垢的主要成分是硫酸钙,它是特别坚硬和致密的水垢。常沉积在锅炉内温度高、蒸发率最大的蒸发面上。
硅酸盐水垢:硅酸盐水垢是一种非常坚硬、导热性非常小的水垢。容易在温度高的蒸发面上沉积。它的主要成分是硬硅钙石或镁橄榄石;另一种是软质的硅酸镁,主要成分是驼纹石。一般二氧化硅的含量都在20%以上。
混合水垢:混合水垢由钙、镁的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐以及铁铝氧化物等组成,很难指出其中那一种是主要成分。它是由于使用不同成分的水质生成的。

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