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水垢的特性及其危害

发表时间:2020-11-06

                                                 水垢的特性及其危害

       人们最关心的是水垢的导热系数。对于锅炉来说导热系数的大小,直接影响到锅炉的效率,甚至严重危及锅炉的安全运行或缩短锅炉的使用寿命;对于冷却水系统来说,它直接影响到传热效率和冷却水的耗用量。水垢的导热系数比金属低得多,一般为0.058~5.8w/m.k。金属钢管的导热系数比水垢的导热系数大6~1000倍。水垢的导热系数随其成分和结构的变化而在较大的范围内波动。资料表明,水垢的导热系数在200℃以下基本是一个常数,不随温度而变化。各类水垢的特性见表2-1.

      锅炉受热面内部无论积存何种较厚的水垢都是有害的,冷却水热交换系统也是这样。归纳起来,其危害性主要有以下几点:

      (1)增加锅炉的耗煤量

       当锅炉内表面结有水垢时,增加了传热的阻力。为了保持受热面的蒸发速度,就要多供给热量提高炉壁温度,使锅炉的耗煤量增加。

      (2)降低受热面的金属强度

       钢材的机械强度随温度的升高而降低。当低碳钢钢材温度超过315℃时,其机械应力即达到屈服点。如果超过450℃时,钢材即产生蠕变。当锅炉受热面内表面结有导热性差的水垢时,受热面不能很快被炉水冷却,则易产生钢材局部过热、变形、龟裂甚至爆管事故。某炉管内部因结有3mm厚的水垢,管壁温度由280℃(工作压力为1MPa)增至580℃,钢材抗拉强度从40kg.f/mm2降到10 kg.f/mm2,造成炉管爆裂。

      (3)降低锅炉的利用率

       由于水垢的生成,产气率下降,需要定期清除水垢或处理事故,势必造成停产,给工业生产带来直接影响。

      (4)缩短锅炉使用寿命

        水垢的生成导致热交换管工作温度的升高,使锅炉炉管火侧的氧化家具,使用寿命缩短。

       (5)增加了燃煤对大气的污染

        由于水垢的生成,使锅炉热效率下降,导致排烟温度升高,不仅使热损失增加,而且还要带出更多的烟尘、二氧化硫以及其他有害物质,使大气受到更加严重的污染。

                                表 2-1各类水垢的特性

水垢种类

水垢特性

导热系数(w/m.k)

含有油质水垢

坚硬

0.12

硅酸盐水垢(含SiO2 20%~25%或更高)

坚硬

 

0.058~0.23

无定型碳酸盐水垢

(CaCO2.MgCO3

0.23~1.2

碳酸盐水垢

(CaCO3+ MgCO3)>50%

 

无定形粉末状变成坚硬状态

0.58~5.8

石膏状水垢(含CaCO4≥50%)

坚硬

0.58~2.3

混合物水垢

CaSO4 ,CaCO3,MgCO3,CaSiO3,Fe2O3,Fe3O4,MgSO4等)

坚硬

0.81

 

(6)降低热交换系统效能,增加冷却水耗用量

水垢的生成,使热交换系统热阻增加,传热速度降低。为了弥补这一点,就需要加大热交换系统传热面积,或增加冷却水用量以增加温差,否则就不能保证设计要求的冷却效果。

(7)增加管内水流阻力,甚至堵塞管线

        污垢在管内沉积,减小了水流的截面积,增大了水流阻力,降低了流速,增大了动力消耗,严重时堵塞管线,更难处理。

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