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锅炉结垢、腐蚀的危害及解决措施



时间:作者:泗水鲁润环保材料有限公司 点击: 70
 一、锅炉结垢的原因、危害及清除
 
  (一)锅炉结垢的原因
  含有硬度的水若不经过处理就进入锅炉,运行一段时间后,锅炉水侧受热面上就会牢固地附着一些固体沉积物,这种现象称为结垢。受热面上黏附着的固体沉积物就称为水垢。在一定条件下,固体沉淀物也会在锅水中析出,呈松散的悬浮状,称为水渣。水渣可随排污除去,但如果排污不及时,部分水渣也会在受热面上或水流流动滞缓的部位沉积下来而转化成水垢(通常称之为“二次水垢”)。
  锅炉结垢的原因,首先是给水中含有钙镁硬度或铁离子,硅含量过高;同时又由于锅炉的高温高压特殊条件。水垢形成的主要过程为:
  1.受热分解
  在高温高压下,原来溶于水的某些钙、镁盐类(如碳酸氢盐)受热分解,变成难溶物质而析出沉淀。
  2.溶解度降低
  在高温高压下,有些盐类(如硫酸钙、硅酸盐等)物质的溶解度随温度升高而大大降低,达到一定程度后,便会析出沉淀。
  3.锅水蒸发、浓缩
  在高温高压下,锅水中盐类物质的浓度将随蒸发浓缩而不断增大,当达到过饱和时,就会在受热面上析出沉淀。
  4.相互反应及转化
  给水中原来溶解度较大的盐类,在运行中与其他盐类相互反应,生成了难溶的沉淀物质。如果反应在受热面上发生,就直接形成了水垢;如果反应在锅水中发生,则形成水渣。而水渣中有些是具有黏性的,当未被及时排污除去时,就会转化成水垢。另外,有些腐蚀产物附着在受热面上,也往往易转化成金属氧化物水垢。
  上述这些析出的沉淀物质黏结在锅炉受热面上就形成了水垢,温度越高的部位,越易形成坚硬的水垢。
  (二)水垢的危害
  水垢的导热性很差,其导热系数要比锅炉钢板的导热系数小几十倍至数百倍,所以锅炉结垢后就会严重阻碍传热并引起下列危害:
  1.浪费燃料,降低出力
  锅炉结垢后将严重影响受热面传热,降低热效率,降低蒸汽出力,增加燃料消耗。根据测定,水垢厚度与浪费燃料的关系见表5—4。
 
54  水垢厚度与浪费燃料的关系
水垢厚度(mm)
0.5
1
3
5
8
浪费燃料(%)
2
3~5
6~10
15
35
 
  2.易引起事故,影响安全运行
  受热面结生水垢后,金属的热量由于受水垢的阻碍而难于传热给锅水,致使金属壁温急剧升高,当温度超过了金属所能承受的允许温度时,金属强度显著降低,从而导致金属过热变形,严重时将造成鼓包、裂缝,甚至爆管等事故。
  3.堵塞管道,破坏水循环
  如果水管内结垢,就会减小流通截面积,增大水的流动阻力,破坏正常的水循环,严重时还会完全堵塞管道,或造成爆管事故。
  4.引起垢下腐蚀,缩短锅炉寿命
  锅炉结垢后还会引起垢下腐蚀等危害。有些结构紧凑或结构复杂的锅炉,一旦受热面结垢,就极难清除,严重时只好采用挖补、割换管子等修理措施,不但费用大,而且还会使受热面受到严重损伤。所有上述这些危害都将大大缩短锅炉的使用寿命。
  另外,锅炉结垢后,将增加清洗和维修的时间、费用及工作量等,影响生产,减小锅炉的有效利用率,降低经济性。
  (三)水垢的清除
  锅炉应以积极的防垢、防腐为本。但当锅炉结垢或腐蚀沉积物达到一定程度时,也应及时清洗除去,以免对锅炉安全运行带来隐患。
  清洗除垢的方法主要分为机械除垢和化学清洗两大类,其中化学清洗又可分为碱煮除垢和酸洗除垢。现将锅炉除垢的方法和要求简要介绍如下:
  1.机械除垢
  主要采用电动洗管器、扁铲、钢丝刷及手锤等工具进行机械除垢。此法比较简单,成本低,但劳动强度大,除垢效果差,易损坏金属表面,只适用于结垢面积小,且构造简单,便于机械工具接触到水垢的小型锅炉。近年来,由于清洗专用的高压水枪的应用,使水力冲洗的机械除垢发展较快,这种高压水力除垢的效果较使用原始的机械工具有很大的提高,且较为安全、方便。但
目前高压水力除垢仍仅限于结构较简单的工业锅炉。
  2.碱洗(煮)除垢
  锅炉碱煮的作用主要是使水垢转型,同时促使其松动脱落。单纯的碱煮除垢效果较差,常常需与机械除垢配合进行。碱煮除垢对于以硫酸盐、硅酸盐为主的水垢有一定的效果,但对于碳酸盐水垢,则远不如酸洗除垢效果好。碱洗煮炉也常用于新安装锅炉的除锈和除油污,有时也用于酸洗前的除油清洗或垢型转化。
  碱洗药剂用量应根据锅炉结垢及脏污的程度来确定。一般用于除垢时的用量(每吨水的用量)为:工业磷酸三钠5~10kg,碳酸钠3~6kg,或氢氧化钠2~4kg。这些碱洗药剂应先在溶液箱中配制成一定浓度,然后再用泵送人锅内,并循环至均匀。
  碱煮除垢的方法与新锅炉煮炉基本相同,只是煮炉结束后,应打开锅炉的各检查孔,及时加以机械(或高压水力)辅助清垢,以免松软的水垢重新变硬。
    ****的解决办法就是从源头解决结垢的问题,就是使用软水器。
    1.工作原理
由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示,故一般采用阳离子交换树脂(软水器),将水中的Ca2+、Mg2+(形成水垢的主要成份)置换出来,随着树脂内Ca2+、Mg2+的增加,树脂去除Ca2+、Mg2+的效能逐渐降低。
当树脂吸收一定量的钙镁离子之后,就必须进行再生,再生过程就是用盐箱中的食盐水冲洗树脂层,把树脂上的硬度离子在置换出来,随再生废液排出罐外,树脂就又恢复了软化交换功能。
由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示钠离子交换软化处理的原理是将原水通过钠型阳离子交换树脂,使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换,从而吸附水中的Ca2+、Mg2+,使水得到软化。
2.工作流程
工作(有时叫做产水,下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近,只是由于实际工艺的不同或控制的需要,可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中,全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。
反洗:工作一段时间后的设备,会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物,把这些污物除去后,离子交换树脂才能完全曝露出来,再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入,从顶部流出,这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般需要5-15分钟左右。
吸盐(再生):即将盐水注入树脂罐体的过程,传统设备是采用盐泵将盐水注入,全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入(只要进水有一定的压力即可)。在实际工作过程中,盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好,所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生,这个过程一般需要30分钟左右,实际时间受用盐量的影响。
慢冲洗(置换):在用盐水流过树脂以后,用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗,由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换,根据实际经验,这个过程中是再生的主要过程,所以很多人将这个过程称作置换。这个过程一般与吸盐的时间相同,即30分钟左右。
快冲洗:为了将残留的盐彻底冲洗干净,要采用与实际工作接近的流速,用原水对树脂进行冲洗,这个过程的**后出水应为达标的软水。一般情况下,快冲洗过程为5-15分钟。
4应用
不同的应用选择不同的软水处理设备
1、软化水设备应用的范围:
① 采暖.
② 冷却补水.
③ 工艺用水.
④ 蒸汽锅炉.
⑤ 钢铁冶炼.
⑥ 化工制药.
2、行业所需的系统用水时间
系统用水时间即:每小时用水量、平均值、峰值。可根据供水时间选择设备。如若不需要连续供水就可选择单阀单罐的设备;如若需要连续供水就需要选择选择双床集控或双控双床系列软化水处理装置。
3、水源的硬度
同一型号软水器水质较硬者制水周期必然要相对减少,产水量较低,由此导致软化水设备再生频繁从而降低树脂的使用寿命。这种情况下就需要选择较大型号的软水器,加大树脂体积。
二、软化水设备选型
① 控制器:分为自动控制及手动控制。品牌上的选择可以选择进口也可以选择国产(我们是使用润新阀头,具体可根据用户的要求而定)。
② 树脂罐:软化水装置罐体材料分为玻璃钢、碳钢、不锈钢(可根据用户的需求而定)。
③ 设备控制形式:一种是制备水量达到设定值是自动还原,称为流量型;适用于所有的给水系统软化水处理设备。第二种是以时间为控制再生计量的方式,称为时间型;适用于水量稳定的供水系统,**短还原再生周期为24小时。
④设备组合:
单控单床:还原期间停止供水2小时或继续供原水(硬水旁通)。
单控双床:交替供水,一用一备型。
双控双床:交替供水,一用一备型。
双控双床:同时供水,交替再生。
多控几床:三个以上软化水树脂罐并联使用,适合大型供水系统。
可广泛应用于蒸汽锅炉、热水锅炉、交换器、蒸发冷凝器、空调、直燃机等系统的补给水的软化。还可用于宾馆、饭店、写字楼、公寓、家居等生活用水的处理及食品、饮料、酿酒、洗衣、印染、化工、医药等行业的软化水处理。
5技术指标
1.进水压力:0.2~0.5Mpa
2.原水硬度:<12mmol/L(当原水硬度>8 mmol/L时,应根据不同地域水质做特殊设计)
3.出水硬度:<0.03mmol/L (达到《国家低压锅炉水质标准》GB1576-2001要求);
4.原水含盐量<1500mg/L,浊度<5 铁离子<0.3mg/L
5.电源:~220V,50HZ
6.盐耗量<100g/克当量(与原水硬度有关);
7.水耗<2%;电耗<50W全自动软化水除盐设备主要技术规范
1、《电力建设施工及验收技术规范》
2、《火电施工质量验收及评定标准》
3、JB/T74-94《管路法兰技术条件》
4、喷砂除锈应符合GB8923
5、DL/T5054-1996《火力发电厂汽水管道设计技术规定》
6、GB/T18300-2001 自动控制钠离子交换器技术条件
7、GB 1576-2001 低压锅炉水质
8、GB 5462-199 工业盐
9、GB/T 13659-1992 001*7 强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂
10、JB/T 2932-1999 水处理设备技术条件
11、GB/T 13384-1992 机电产品包装通用技术条件
6设备分类
工业水处理设备、饮用水处理设备、灌装设备、水处理配件几大类。
工业水处理设备
电厂大型反渗透设备,医药电子等行业超纯水设备,花卉瓜果浇灌用纯净水设备,加药设备,锅炉软化水设备;
饮用水处理设备
食品、饮料行业纯净水设备,水厂纯净水矿泉水设备,农村生活饮用水设备,宾馆、学校、机关单位、食堂等直饮水设备;
灌装设备
大桶、小瓶灌装线,刷桶拔盖机;
水处理配件
滤料(树脂、石英砂、活性炭、水处理活化剂、纤维球、锰砂),滤芯,增压泵(****新界泵业),反渗透膜(海德能膜),膜壳,精密过滤器,流量计,压力表,臭氧发生器,紫外线杀菌器,阻垢剂,清洗剂等。