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锅炉的结垢、危害及防垢技术

发表时间:2019-11-22

锅炉的结垢、危害及防垢技术

一、垢的生成

锅炉水中的钙、镁离子浓度乘积超过浓度积、使钙、镁累从炉水中结晶出来,并附着在受热面形成水垢,受热面表面粗糙不平,有许多微小凸出的小丘,可能成为水中析出固体的结晶核心。金属表面覆盖着一层金属氧化膜,由于其表面的“剩余化合键力”具有很大的吸附能力,也能成为金属表面和水中析出的粘结层。对于新装锅炉在运行前不做钝化处理或钝化膜形成的不完整、已结垢锅炉,这种现象更为明显。水中钙、镁浓度超过浓度积的原因:

①随着水温升高,钙、镁盐类在水中的溶解度下降;

②炉水不断受热蒸发,水中的钙、镁盐类逐渐浓缩;

③水中某些钙、镁盐类因受热而发生“热分解”作用,从易溶于水的物质变成难溶于水的物质而析出:

Ca(HCO3)2—CaCO3+CO2+H2O

Mg(HCO3)2—Mg(OH)2+2CO2

二、垢的种类

①碳酸盐水垢CaCO3+ Mg(OH)2 白色,不坚硬,加入5%HCl溶解,并有大量的CO2

逸出,多结生热水锅炉、软化水做的不达标或没有软化水的蒸汽锅炉;

②硫酸盐水垢  CaSO4 白色或黄白色,垢质坚硬,不溶于酸,向液体中加入10% BaCl2溶液,生成大量白色沉淀。

③硅酸盐水垢 CaSiO2 白色或灰白色,坚硬,不溶于盐酸,手感有毛刺感,加入HF缓慢溶解,加入Na2CO3在800℃下溶融;

④油垢  黑色,有弹性,手感滑腻,不溶于酸,加入乙醚后,呈淡黄色;一般使用地表水或给水被油污染的情况下,可能会结生油垢;

⑤氧化铁垢 Fe2O3 Fe3O4 二价氧化铁为红色,高价氧化铁为黑色。加入5%HCl溶解,溶液呈黄色;

⑥磷酸盐水垢

一般为白色,也有乳黄色,有加磷酸盐药剂史,但也有极少情况下因水质磷酸根超标结成的磷酸盐水垢。其垢对酸碱的敏感程度都较差,清除时需要添加相应的助剂和提高温度才可清除。

三、垢的危害

水垢的性质因水垢的种类而异,对锅炉工作影响大的是水垢的导热系数及硬度等物理性质,水垢的导热系数是表示水垢传导热量多少快慢的系数,直接影响锅炉的传热效果和金属壁温,影响锅炉的安全性和经济性;水垢的硬度是指水垢的坚硬程度,关系着锅炉结垢后是否易于清除,清除水垢是否需要花费较高的代价,是否损坏锅炉,对锅炉的安全经济运行也有重要影响。              

 

常见水垢的导热系数和坚硬程度表:

水垢种类

碳酸盐

硫酸盐水垢

硅酸盐垢

油 垢

导热系数λ(W/m?k)

0.58~5.82

0.58~2.33

0.06~0.23

0.12

坚硬程度

随析出场所而异

坚硬密实

坚 硬

坚 硬

   

普通碳钢在常温下的导热系数为46.5 W/m?k,各种水垢的导热系数小意味着水垢层传热性能差,传热阻力大。因而结垢对锅炉工作的危害是:

1、浪费燃料,降低锅炉的热效率

由传热学所知,通过固体壁面传热量的多少取决于:

①、        壁面两边的温度差

壁面两边的温度差越大,传热量就越大。由火焰通过金属壁面向水蒸汽。传热时,火焰温度越高,水和蒸汽的温度越低,壁面两边的温差越大,传递的热量越多。

②、        传热壁面面积的大小

壁面面积越大,传递热量越多,壁面面积越小,传递热量越少。

③、        导热系数与壁厚的比值

壁面导热系数截面越大,壁厚越小,其比值就越大,相应地传递热量就越多;壁面导热系数越小,壁厚越大,其比值越小,相应的传热量就越少。

当锅炉受热面结垢时,本来通过金属壁面传递热量变成了金属层和垢层两层壁传递热量,此时传热面积变化不大,如果壁面两边的温差也变化不大的话,由于垢层导热系数非常小,传热壁面加厚,使得阻力,大大增加,传热量明显降低。即使垢层仅有1mm厚即会明显地降低产气量,增高排烟温度,造成能源浪费。

在沉积水垢的情况下,为了保持原有的蒸发量和蒸汽(热水)参数,就得多烧燃料以提高火焰和烟气温度,这部分多投入的燃料就是因结垢而造成的燃料损失。据粗略估算,受热面结1mm水垢,热效率下降5%,锅炉浪费燃料8%。

2、提高结垢部位金属壁的温度

金属结垢后就会过热,金属会出现蠕伸、变型、鼓包,严重时发生过热暴管。

水垢层是位于金属壁面和受热介质—水气之间的,由于水垢层导热系数小,有显著的隔热作用,结垢后大幅度提高金属壁面的温度。据估算,对蒸发受热面,沉积水垢的炉胆常会过热塌陷,沉积水垢的受热锅壳(锅筒)常会过热鼓包,沉积水垢的受热面管子则常会过热暴管。

3、影响介子流动

蒸发受热面管子结垢后,由于吸热量减少,流通截面减少,流动阻力增大,对锅炉的循环造成不利的影响。结垢严重的时甚至堵塞管子,影响介子流动,无法清除时只好将锅炉报废。

4、造成经济浪费

沉积水垢即使有法清除,需要大量的人力、物力、财力。造成经济浪费,垢对金属的改变,影响寿命引发锅炉爆炸事件。

5、影响系统散热

在众多的生活供暖系统、给水温度、回水温度及散热面积均符合国家规定标准,诸多的原因是系统管路结垢影响了流量,或者是散热器结垢阻碍了散热。

6、垢下腐蚀 

锅炉的垢下腐蚀是相当严重,也非常普遍,因大部或局部的结垢所导致的腐蚀破坏也很多。

 文章来源:  锅炉清洗         服务热线  18624568588(微信同步)0417-2161868 


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