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    天津市英特節能技術有限公司

    TIANJIN INTENT ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO.,LTD

     
     
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    鍋爐運行中水垢的形成、危害及其清除

    天津英特節能技術有限公司 技術部


      鍋爐給水中溶有的鈣、鎂鹽類等雜質,在鍋爐運行中,隨爐水濃縮和溫度的升高而析出。析出鈣鎂類雜質,可在鍋爐的受熱面上形成各種不同密度和不同成分的固體附著物,這些固體附著物稱為水垢。
    一、水垢的種類
    1、堿土金屬垢:包括以鈣為主要成分的垢,如硫酸鈣垢、硅酸鈣垢、碳酸鈣垢等,以鎂為主要成分的,如氫氧化鎂垢、磷酸鎂垢等。
    2、鐵垢:包括以鐵為主要成分的垢,有氧化鐵垢、磷酸鹽鐵垢和硅酸鹽鐵垢。
    3、鋁垢:是以鋁為主要成分的垢,如硅酸鋁垢。
    4、銅垢:是以金屬銅為主要成分的垢。
    硫酸鈣垢堅硬而致密,在低壓鍋爐裝置上 ,主要以半水合物或石膏的形式沉淀附著;在鍋爐本體中,以無水化合物的形式沉淀附著。
    硅酸鈣垢主要在鍋爐熱負荷較大的受熱面上形成,它沉淀為硅灰石,垢的硬度較大, 導熱性很差,能牢固地粘附在受熱面上。
    碳酸鹽垢有著不同的特性,它既可以是堅硬的水垢,又可以是松軟的水渣。當爐水進行微弱蒸發時,碳酸鹽常沉淀成堅硬的結晶狀水垢。 當爐水進行劇烈沸騰時,碳酸鹽又常常沉淀為水渣。
    氫氧化鎂和磷酸鎂易粘附在鍋爐壁上,形成二次水垢。
    水垢成分中大部分是堿土金屬垢(達90%),還有鐵垢、鋁垢、銅垢等和金屬腐蝕產物及有機物等。
    按水垢的形成程序可分為兩種:一是鹽類雜質在受熱面上直接結晶而形成的一次水垢; 一是易粘附在受熱面上的水渣,再次產生二次水垢。水渣分為兩種,除一種水渣易粘附在受熱面上,形成難以用機械方式除去的二次水垢外,還有一種水渣呈流動狀態不易粘附在受熱面上,執行中可按照排污方法將其排出。由此看來,不論是一次水垢,還是二次水垢或水渣的形成過程,都是在一定環境和一定條件下形成的,互相牽連,互相制約,所以不可忽視。
    二、水垢的形成
    水垢和水渣的形成是一個復雜的物理化學程序, 這個程序分為兩步:步為鹽類雜質由過飽和溶液中析出;第二步為結晶出來的鹽類雜質附著在金屬受熱面上,形成水垢或懸浮在溶液中成為水渣。這個過程的步容易理解,因為鍋爐在運行過程中, 爐水由于受熱而蒸發濃縮,致使鹽類雜質達到溶解極限,即溶度積。如果鹽類陰、陽離子的濃度乘積超過其溶度積,此鹽類雜質便會從過飽和溶液中析出。反之,鹽類將繼續溶解。
    在鍋爐運行過程中,水中鹽類超過溶度積的原因有以下三點:
    1、鍋爐裝置中水的蒸發濃縮,致使爐水中鹽類雜質濃度升高,逐漸達到過飽和狀態。
    2、熱力裝置在加 熱程序中,某些離子發生化學變化而形成一種難溶的化合物,如水加熱到60~70℃以上時,重碳酸根轉變成碳酸根。水的溫度越高,重碳酸根轉變成碳酸根越多,這樣使易溶的重碳酸鹽產生了難溶的碳酸鹽。
    3、某種鹽類(如鈣、鎂鹽)的溶解度隨溫度的升高而降低,因此在接近受熱面的水中, 此種鹽類首先應超過溶度積而析出。
    步所形成的過飽和狀態溶液很不穩定,開始時是過飽和溶液中發生鹽類結晶核心上,極小的微粒逐漸長大成顆粒,最后形成粗結晶體或絮狀的水垢或水渣。形成水垢或水渣,不僅與鹽類物質的化學成分有關,而且還取決于鹽類雜質和受熱面之間物理化學因素。 如果金屬受熱面粗糙并伴有凸瘤包時,便會成為過飽和溶液產生固態的結晶核。金屬受熱面氧化層有相當大的附著力,它可成為金屬壁與析出結晶沉淀物的粘結中間層。因此,金屬表面粗糙或覆寫一層氧化物時,鹽類雜質沉淀出來將主要成為水垢。 反之,在光潔的受熱金屬面上,則多呈水渣。
    三、水垢的危害
    水垢直接威脅鍋爐裝置的安全和鍋爐的使用壽命,因為水垢的導熱系數很小。 水垢的導熱系數比金屬的導熱系數小幾百倍。因此,即使在受熱面上形成不太厚的水垢,也會由于熱阻大,使其導熱效率降低,造成熱損失,浪費燃料。實踐證明,鍋爐受熱面結有 1 毫米的水垢,能使煤的消耗增加 1.5 ~2%左右。 由于受熱面上結有水垢,會使金屬管壁局部過熱,當壁溫超過其工作允許極限溫度時,會使管子鼓包,嚴重的會引起鍋爐爆管事故,使人身安全受到威脅。水垢是一種復雜的鹽類,其中含有鹵素離子,在高溫下對鐵有腐蝕作用。通過對鐵質水垢的分析,可知它含鐵量達20~30%左右。水垢侵蝕金屬會使鍋爐內壁變脆,并不斷向鍋爐深處腐蝕。由于清除水垢要停爐、消耗人力、物力,以及造成鍋爐的機械損傷和化學腐蝕。因此,防止水垢和清除水垢是水質處理工作中必須解決的問題。
    四、水垢的清除方案
    1、機械除垢法:當爐內有水垢或水渣時,停爐后放掉爐石,使鍋爐冷卻,采用水沖洗或用螺旋鋼絲刷清除。 如果水垢很堅硬,可用高壓水射流情洗、電力或水力帶動的清管器來清洗。 此方法只適用于清洗鋼管,不適用于清洗銅管,因為清管器容易將銅管損傷。
    2、常規水垢化學除垢法:根據設備的材質,選用RT-820鍋爐除垢清洗劑或RT-828系列安全強力除垢清洗劑,一般控制溶液濃度為5 ~ 20%,也可根據水垢的厚度來確定。清洗完畢,先放出廢液,再用清水沖洗,然后將水加滿,并加入水容量 3 %左右的RT-306鈍化劑,浸泡煮沸 0.5 ~ 1 小時,放出殘液后,再用清水沖洗一兩次即可。
    3、特殊水垢化學除垢法:對于硫酸鹽和硅酸鹽水垢、硫酸鹽和硅酸鹽的混合水垢,選用RT-832特殊水垢預處理清洗劑,一般控制溶液濃度為2~5%,也可根據水垢的厚度來確定。清洗可不升壓長時間煮爐,一般不少于 24-48 小時,清洗后要立即沖掉水渣泥渣。對于結垢程度嚴重的設備,此方法不能使水垢徹底溶解除去,而是使水垢軟化泥化,需開啟鍋爐再用常規化學清洗方法或機械方法清除泥渣,否則泥渣重新硬化,難以清除。

    4、難溶性硫酸鹽水垢化學除垢法:對于以硫酸鹽為主的水垢,選用RT-848難溶性水垢清洗劑,可以常溫下噴淋或浸泡除垢,清洗時間一般不少于5-48 小時,可根據水垢的厚度來確定。清洗之后用清水沖洗即可,清洗劑的用量一般情況下約為1公斤的水垢需要清洗劑1-2公斤。系統容量較大時可適當稀釋1~2倍使用。
    五、工程師建議
    根據調查總結和所得的結論,提出以下建議,以便更好地進行生產和保護有限資源。
    1、經常清除水垢,保持鍋爐熱能的高傳導性。
    2、對進入鍋爐內部的原水進行水質處理,使有害化學成分在進入鍋爐之前加以去除。  

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