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          鍋爐的結垢、危害及防垢技術

          發表時間:2019-11-22

          鍋爐的結垢、危害及防垢技術

          一、垢的生成

          鍋爐水中的鈣、鎂離子濃度乘積超過濃度積、使鈣、鎂累從爐水中結晶出來,并附著在受熱面形成水垢,受熱面表面粗糙不平,有許多微小凸出的小丘,可能成為水中析出固體的結晶核心。金屬表面覆蓋著一層金屬氧化膜,由于其表面的“剩余化合鍵力”具有很大的吸附能力,也能成為金屬表面和水中析出的粘結層。對于新裝鍋爐在運行前不做鈍化處理或鈍化膜形成的不完整、已結垢鍋爐,這種現象更為明顯。水中鈣、鎂濃度超過濃度積的原因:

          ①隨著水溫升高,鈣、鎂鹽類在水中的溶解度下降;

          ②爐水不斷受熱蒸發,水中的鈣、鎂鹽類逐漸濃縮;

          ③水中某些鈣、鎂鹽類因受熱而發生“熱分解”作用,從易溶于水的物質變成難溶于水的物質而析出:

          Ca(HCO3)2—CaCO3+CO2+H2O

          Mg(HCO3)2—Mg(OH)2+2CO2

          二、垢的種類

          ①碳酸鹽水垢CaCO3+ Mg(OH)2 白色,不堅硬,加入5%HCl溶解,并有大量的CO2

          逸出,多結生熱水鍋爐、軟化水做的不達標或沒有軟化水的蒸汽鍋爐;

          ②硫酸鹽水垢  CaSO4 白色或黃白色,垢質堅硬,不溶于酸,向液體中加入10% BaCl2溶液,生成大量白色沉淀。

          ③硅酸鹽水垢 CaSiO2 白色或灰白色,堅硬,不溶于鹽酸,手感有毛刺感,加入HF緩慢溶解,加入Na2CO3在800℃下溶融;

          ④油垢  黑色,有彈性,手感滑膩,不溶于酸,加入乙醚后,呈淡黃色;一般使用地表水或給水被油污染的情況下,可能會結生油垢;

          ⑤氧化鐵垢 Fe2O3 Fe3O4 二價氧化鐵為紅色,高價氧化鐵為黑色。加入5%HCl溶解,溶液呈黃色;

          ⑥磷酸鹽水垢

          一般為白色,也有乳黃色,有加磷酸鹽藥劑史,但也有極少情況下因水質磷酸根超標結成的磷酸鹽水垢。其垢對酸堿的敏感程度都較差,清除時需要添加相應的助劑和提高溫度才可清除。

          三、垢的危害

          水垢的性質因水垢的種類而異,對鍋爐工作影響大的是水垢的導熱系數及硬度等物理性質,水垢的導熱系數是表示水垢傳導熱量多少快慢的系數,直接影響鍋爐的傳熱效果和金屬壁溫,影響鍋爐的安全性和經濟性;水垢的硬度是指水垢的堅硬程度,關系著鍋爐結垢后是否易于清除,清除水垢是否需要花費較高的代價,是否損壞鍋爐,對鍋爐的安全經濟運行也有重要影響。              

           

          常見水垢的導熱系數和堅硬程度表:

          水垢種類

          碳酸鹽

          硫酸鹽水垢

          硅酸鹽垢

          油 垢

          導熱系數λ(W/m?k)

          0.58~5.82

          0.58~2.33

          0.06~0.23

          0.12

          堅硬程度

          隨析出場所而異

          堅硬密實

          堅 硬

          堅 硬

             

          普通碳鋼在常溫下的導熱系數為46.5 W/m?k,各種水垢的導熱系數小意味著水垢層傳熱性能差,傳熱阻力大。因而結垢對鍋爐工作的危害是:

          1、浪費燃料,降低鍋爐的熱效率

          由傳熱學所知,通過固體壁面傳熱量的多少取決于:

          ①、        壁面兩邊的溫度差

          壁面兩邊的溫度差越大,傳熱量就越大。由火焰通過金屬壁面向水蒸汽。傳熱時,火焰溫度越高,水和蒸汽的溫度越低,壁面兩邊的溫差越大,傳遞的熱量越多。

          ②、        傳熱壁面面積的大小

          壁面面積越大,傳遞熱量越多,壁面面積越小,傳遞熱量越少。

          ③、        導熱系數與壁厚的比值

          壁面導熱系數截面越大,壁厚越小,其比值就越大,相應地傳遞熱量就越多;壁面導熱系數越小,壁厚越大,其比值越小,相應的傳熱量就越少。

          當鍋爐受熱面結垢時,本來通過金屬壁面傳遞熱量變成了金屬層和垢層兩層壁傳遞熱量,此時傳熱面積變化不大,如果壁面兩邊的溫差也變化不大的話,由于垢層導熱系數非常小,傳熱壁面加厚,使得阻力,大大增加,傳熱量明顯降低。即使垢層僅有1mm厚即會明顯地降低產氣量,增高排煙溫度,造成能源浪費。

          在沉積水垢的情況下,為了保持原有的蒸發量和蒸汽(熱水)參數,就得多燒燃料以提高火焰和煙氣溫度,這部分多投入的燃料就是因結垢而造成的燃料損失。據粗略估算,受熱面結1mm水垢,熱效率下降5%,鍋爐浪費燃料8%。

          2、提高結垢部位金屬壁的溫度

          金屬結垢后就會過熱,金屬會出現蠕伸、變型、鼓包,嚴重時發生過熱暴管。

          水垢層是位于金屬壁面和受熱介質—水氣之間的,由于水垢層導熱系數小,有顯著的隔熱作用,結垢后大幅度提高金屬壁面的溫度。據估算,對蒸發受熱面,沉積水垢的爐膽常會過熱塌陷,沉積水垢的受熱鍋殼(鍋筒)常會過熱鼓包,沉積水垢的受熱面管子則常會過熱暴管。

          3、影響介子流動

          蒸發受熱面管子結垢后,由于吸熱量減少,流通截面減少,流動阻力增大,對鍋爐的循環造成不利的影響。結垢嚴重的時甚至堵塞管子,影響介子流動,無法清除時只好將鍋爐報廢。

          4、造成經濟浪費

          沉積水垢即使有法清除,需要大量的人力、物力、財力。造成經濟浪費,垢對金屬的改變,影響壽命引發鍋爐爆炸事件。

          5、影響系統散熱

          在眾多的生活供暖系統、給水溫度、回水溫度及散熱面積均符合國家規定標準,諸多的原因是系統管路結垢影響了流量,或者是散熱器結垢阻礙了散熱。

          6、垢下腐蝕 

          鍋爐的垢下腐蝕是相當嚴重,也非常普遍,因大部或局部的結垢所導致的腐蝕破壞也很多。

           文章來源:  鍋爐清洗         服務熱線  18624568588(微信同步)0417-2161868 


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