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          水垢的特性及其危害

          發表時間:2020-11-06

                                                           水垢的特性及其危害

                 人們最關心的是水垢的導熱系數。對于鍋爐來說導熱系數的大小,直接影響到鍋爐的效率,甚至嚴重危及鍋爐的安全運行或縮短鍋爐的使用壽命;對于冷卻水系統來說,它直接影響到傳熱效率和冷卻水的耗用量。水垢的導熱系數比金屬低得多,一般為0.058~5.8w/m.k。金屬鋼管的導熱系數比水垢的導熱系數大6~1000倍。水垢的導熱系數隨其成分和結構的變化而在較大的范圍內波動。資料表明,水垢的導熱系數在200℃以下基本是一個常數,不隨溫度而變化。各類水垢的特性見表2-1.

                鍋爐受熱面內部無論積存何種較厚的水垢都是有害的,冷卻水熱交換系統也是這樣。歸納起來,其危害性主要有以下幾點:

                (1)增加鍋爐的耗煤量

                 當鍋爐內表面結有水垢時,增加了傳熱的阻力。為了保持受熱面的蒸發速度,就要多供給熱量提高爐壁溫度,使鍋爐的耗煤量增加。

                (2)降低受熱面的金屬強度

                 鋼材的機械強度隨溫度的升高而降低。當低碳鋼鋼材溫度超過315℃時,其機械應力即達到屈服點。如果超過450℃時,鋼材即產生蠕變。當鍋爐受熱面內表面結有導熱性差的水垢時,受熱面不能很快被爐水冷卻,則易產生鋼材局部過熱、變形、龜裂甚至爆管事故。某爐管內部因結有3mm厚的水垢,管壁溫度由280℃(工作壓力為1MPa)增至580℃,鋼材抗拉強度從40kg.f/mm2降到10 kg.f/mm2,造成爐管爆裂。

                (3)降低鍋爐的利用率

                 由于水垢的生成,產氣率下降,需要定期清除水垢或處理事故,勢必造成停產,給工業生產帶來直接影響。

                (4)縮短鍋爐使用壽命

                  水垢的生成導致熱交換管工作溫度的升高,使鍋爐爐管火側的氧化家具,使用壽命縮短。

                 (5)增加了燃煤對大氣的污染

                  由于水垢的生成,使鍋爐熱效率下降,導致排煙溫度升高,不僅使熱損失增加,而且還要帶出更多的煙塵、二氧化硫以及其他有害物質,使大氣受到更加嚴重的污染。

                                          表 2-1各類水垢的特性

          水垢種類

          水垢特性

          導熱系數(w/m.k)

          含有油質水垢

          堅硬

          0.12

          硅酸鹽水垢(含SiO2 20%~25%或更高)

          堅硬

           

          0.058~0.23

          無定型碳酸鹽水垢

          (CaCO2.MgCO3

          0.23~1.2

          碳酸鹽水垢

          (CaCO3+ MgCO3)>50%

           

          無定形粉末狀變成堅硬狀態

          0.58~5.8

          石膏狀水垢(含CaCO4≥50%)

          堅硬

          0.58~2.3

          混合物水垢

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

          堅硬

          0.81

           

          (6)降低熱交換系統效能,增加冷卻水耗用量

          水垢的生成,使熱交換系統熱阻增加,傳熱速度降低。為了彌補這一點,就需要加大熱交換系統傳熱面積,或增加冷卻水用量以增加溫差,否則就不能保證設計要求的冷卻效果。

          (7)增加管內水流阻力,甚至堵塞管線

                  污垢在管內沉積,減小了水流的截面積,增大了水流阻力,降低了流速,增大了動力消耗,嚴重時堵塞管線,更難處理。

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