浅谈水垢在锅炉运行中的危害及预防

EquipmentManufactringTechnologyNo．10，2010 浅谈水垢在锅炉运行中的危害及预防 夏强 (江苏省特种设备安全监督检验研究院常熟分院，江苏常熟215500) 擒要：对锔妒运行中产生的水垢进行了分析。介绍了水垢的形成。危害和预防，重点介绍了水垢的危害，强调了水质对锅炉的重要性。 关键词：锅炉；水垢；危害；预防 中围分类号：1K22 文献标识码：B 锅炉是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成为热水 或蒸汽的机械设备。锅炉中产生的热水或蒸汽，可直接为生产 和生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机 械能，从而为人们提供动力的来源。锅炉在运行中，由于水的 循环流动，不断地将受热面吸收的热量全部带走，不仅使水升 温或汽化成蒸汽。而且使受热面得到良好的冷却，从而保证了 锅炉受热面在高温条件下安全地工作。由此可见，水作为锅炉 正常运行的介质，是不可或缺的。因此，锅炉用水水质的好坏， 对其安全运行及能源消耗有很大的影响。当锅炉用水不合要 求时，锅炉受热面就会结生水垢，因而不仅浪费大量的燃料， 还会危及锅炉的安全运行。 1水垢的危害 1．1 浪费燃料．降低锅炉的热效率 锅炉结生水垢后，受热面的传热性能变差，燃料燃烧时所 放出的热量不能迅速传递给炉水，因而大量热量被烟气带走， 造成排烟温度升高，增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。由 于锅炉的工作压力不同。以及水垢的导热系数及厚度的不同， 燃料浪费的数量也就不同。即锅炉工作压力越高，水垢的导热 性越低，水垢厚度越厚，燃料浪费量越大。实验证明，对于工作 压力为1．4MPa的锅炉，锅炉受热面上沉结lmm的水垢时，会 使锅炉热效率下降2％～4％，或使锅炉浪费燃料2％一4％。 1．2引起金属过热。强度降低，危及安全 锅炉受热面使用的钢材，一般均为碳素钢。在使用过程 中，允许金属壁温在450℃以下。锅炉在正常运行时，金属壁 温一般在280℃以下。当锅炉受热面无垢时，金属受热后能很 快将热量传递给水，但是，如果受热面结生水垢，情况就不大 一样了。对于工作压力为1．4MPa的锅炉。火侧的温度在 900—l200℃之间，水侧温度为197℃，未结水垢时钢板的温 度，只有在215—250℃。而当锅炉钢板上结有1．0咖的混合 水垢时。钢板温度就要升高134—160℃。当20#钢板达到 315℃时，其力学性能开始下降，当达到450℃时。就会因过 热而蠕变。另外，金属壁温的升高，会使金属伸长，如1m长的 炉管。每升高100℃，伸长1．2咖，这对于没有伸缩余量的受 文章编号：1672一,545X(2010)10--0166-02 热面来说，就会引起炉管的龟裂。 实测数据明，金属壁温是随着水垢厚度增加而增加的， 水垢越厚，金属壁温就越高，因而事故发生的机率就越大。 1．3产生垢下腐蚀 含有高价铁的水垢，容易引起与水垢接触的金属腐蚀。而 铁的腐蚀产物，又容易重新结成水垢。这是一种恶性循环，它 会迅速导致锅炉部件损坏。尤其是燃油锅炉金属腐蚀产物的 危害更大。 1．4破坏水循环 锅炉水循环有自然水循环和强迫水循环两种形式。前者 是靠上升管和下降管的汽水比重不同产生的压力差而进行的 水循环。后者主要是依靠水泵的机械动力的作用而迫使循环 的。无论是哪一种循环形式，都是经过设计计算的。也就是说， 保证有足够的流通截面积。当炉管内壁结生水垢后，会使得管 内流通截面积减少，流动阻力增大，破坏了正常的水循环，使 得向火面的金属壁温升高。当管路安全被水垢堵死后，水循环 则完全停止，金属壁温则更高，长期下去，就易因过烧发生爆 管事故。 1．5缩短锅炉使用寿命 水垢附在锅炉受热面上，特别是附着在锅炉管内，很难清 除。为了除垢，需经常清洗锅炉，从而增加了检修费用，不仅仅 耗费人力、物力，而且由于经常采用机械方法与化学法除垢， 会使受热面受到损伤，缩短锅炉的使用寿命。 2水垢的形成 水垢的形成，是—个复杂的物理化学过程，锅炉结垢包括 水中固体溶解物析出，及析出的固体物在金属壁面粘结沉积 两个过程。水中固体溶解物析出的原因有以下3种： (I)在常温下溶解到水中的Ca(UCO拟Mg(HCO，h，受热 后发生分解，生成不溶于水或溶解度极小的盐或碱； (2)某些溶于水的盐类，其溶解度随水温的升高而减少， 在常温下溶解到水中的盐分，当水温升高到一定程度，即到达 饱和，当水温继续升高时，即过饱和析出并沉淀出来； (3)水在锅炉中不断蒸发、浓缩，各种溶解物的浓度相应 收稿日期：2010-07—14 作者简介：夏强(1982一)。男。江苏常熟人，助理师，研究方向：锅炉定期检验。 166万方数据 《装备制造技术)2010年第lo期 增大，当某种盐的浓度达到并超过其溶解度时，这种盐便会析 出并沉淀下来。固体物质从水中析出和在金属壁面上沉结，往 往是同时进行的。 3水垢的种类和导热性 由于给水和锅水的组成与性质，以及结生水垢的具体条 件不同，使水垢的成分上有很大的差别。按其化学组成，水垢 大致分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、混合水垢和 含油水垢等集中水垢。 水垢的性质，因水垢种类而异，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 垢传导热量多少与快慢的系数，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。普通碳钢在常温下的导热系数约为 46．5W／m·K，各种水垢的导热系数仅为钢材导热系数的数十分 之—甚至数百分之一。导热系数小。意味着水垢层传热性能差， 传热阻力大。常见水垢的导热系数和坚硬程度如表1所示： 常采用下列方法来预防： 4．1锅外水处理 离子交换法是目前锅炉给水软化处理最为广泛采用的方 法。所谓离子交换，是用具有交换离子能力的交换剂和水中相 应的产生硬度的离子进行交换，达到软化水的目的。目前小型 工业锅炉，主要采用钠离子交换法，来去除水中离子态杂质。 但对于这种方法，必须定时进行水质检测，定时进行树脂塔的 切换与再生，并检验再生效果。其次。因树脂存在氧化、老化、 流失等因素，需要定期更换或补充树脂。 4．2锅内水处理 此法主要是向炉水中加入化学药品，与炉水中形成水垢 的钙、镁盐，形成疏松的沉渣，然后用排污的方法，将沉渣排出 炉外，起到防止(或减少)锅炉结垢的作用。由于锅内水处理法 基本机理清楚，又有一套完整的定量计算方法和经验计算方 法，以及药剂间相互复配增效的试验依据，一般的阻垢率可达 80％以上。配方科学合理的可达到90％以上。炉内加药水处 理，一般用于小型低压火管锅炉。凡采用锅内水处理的，应加 强锅炉排污，使已形成的泥渣、泥垢等排出炉外，收到较好的 效果。 裹1 常见水垢的导热系数和坚硬程度 5 结束语 4水垢的预防 要保证锅炉不结垢或薄垢运行，就要加强锅炉给水处理， 这是保证锅炉安全和经济运行的重要环节。预防水垢生成：通 锅炉的工作条件是一个恶劣的复杂环境。锅炉在运行时， 因水质不良对锅炉的影响是—个缓慢积累的过程。一旦发现． 其结果已经无法挽回。因此必须做好工业锅炉的水处理工作， 这就需要提高水处理工作人员的技术水平、管理水平，加强水 质监督工作，采用合理的水处理方法，使工业锅炉的水质严格 符合GBl576—2001(T业锅炉水质》的要求，从而防止锅炉的 结垢和腐蚀，确保锅炉的安全、经济运行。 DiscussionabouttheHarmfuIeffectsandPreventive MeasuresofBoilerscaleDuringOperation XLAQiang (JiangsuProvinceSpecialEquipmentSaftySupervisionInspectionInstitute，ChangshuDepartment,ChangshuJiangsu215500，China) Abstract：Scale。generatedduringoperationofboiler,W88discussedindetail．such勰itsformationmechaniam，harmfuleffectsand preventivem∞su瑚．InpamcIllar。theharmfuleffectsof∞akw鹪analyzed，andtheimportanceofWaterQualityforboilerWaStspecially stressodinthis弘lp眈 Keywords：boiler；scale；harmfulEffects；preventiveMeasures 、奠．奠奠奠建支奠奠奠受支奠支奠奠．囊★受奠受支支奠女奠奠奠支奠受支受奠受奠受奠奠．奠奠奠．奠．支JI一生一奠一 (上接第160页) TheProblemSolutionaboutWrinkleandRruptureforLargePlateStamping (：HENWu-ming，TANGWen-sheng,FANZhen-lin (SAIC-GM-WulingAutomobfleCo．，Ltd．，LiuzhouGuangxi545007，China) Abstract：Platematerialstampingisinfluencedbydieadjustmentstate，fatiguelossandplateformingfactorssuchasphysicalproperties，the parts00curinwrirddingandrupturedefectsincontinuousmassproduction．combinedwithpracticalexperienceinstampingdietechnology andtheoryanalysis，putforwardsoludonsofstampingmouldrepairingaboutwrinkleandrtlptul屯prehIem． Keywords：stampingmoukt；plateforming；wrinkleandrupture；moddrep僦ng 16『7 万方数据 浅谈水垢在锅炉运行中的危害及预防 作者： 夏强， XIA Qiang 作者单位： 江苏省特种设备安全监督检验研究院常熟分院,江苏,常熟,215500 刊名： 装备制造技术 英文刊名： EQUIPMENT MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2010(10) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zbzzjs201010066.aspx