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供热锅炉水质与安全节能运行(上)
2016-07-18 15:55    锅炉网   www.guolu360.cn

供热锅炉水质与安全节能运行(上)

锅炉用水水质的好坏,直接影响到锅炉的安全、经济运行。本文试图对锅炉水垢的危害及其预防作一介绍,以引起锅炉使用单位的高度重视。

一、水垢的形成及性质

水是一种良好的溶剂,可以溶解许多杂质。水中的杂质按颗粒直径大小分为悬浮物、溶解物、胶体物三大类。水垢的形成是一个复杂的物理化学过程,其 原因有两个方面:一是水中有钙、镁离子及其它重金属离子存在,是水垢形成的根本原因;二是固态物质从过饱和的炉水中沉淀析出并粘附在金属受热面上,是水垢 形成另外原因。当含有钙、镁等盐类杂质的水进入锅炉后,吸收高温烟气传给的热量,钙、镁盐类杂质便会发生化学反应,生成难溶固体物质析出。所析出固体物质 就会附着在锅筒、水冷壁管等受热面的内壁上,形成一层“膜”,阻碍热量传递,这层“膜”称之为水垢。

水垢的组成或成分是比较复杂的,通常都不是一种单一化合物,而是以一种化学成分为主,并同时含有其它化学成分。按水垢的化学成分,一般可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等几种。

二、水垢对锅炉安全、经济运行的危害

(一)从节能减排角度出发,锅炉水垢存在以下危害:

1、降低锅炉热效率,浪费大量燃料。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。实验数据表明,当结生水垢达1.5毫米时,就要多消耗6%的燃料;为5毫米时,燃料消耗就要达 到15%;为8毫米时,燃料消耗量则增至34%。就我国目前57.82万台锅炉来看,如果仅一部分锅炉结有不同程度的水垢的话,所浪费的燃料也是十分惊人 的。

2、缩短锅炉使用寿命,浪费大量资金。一般锅炉使用寿命,在正常使用条件下,能够连续运行20年左右。而现在大部分使用单位的锅炉没有达到这一 寿命,其原因是多方面的,其中之一就有水垢的影响。锅炉结垢严重引发锅筒鼓包、水冷壁或对流管束爆管。锅筒挖补修复后,要根据实际情况对其适当降压使用, 以确保安全。这样一来,对于要求蒸汽压力较高的单位来说,就不得不更换新的锅炉。有些单位也会因蒸汽压力过低而影响产品质量,甚至出现次品,直接影响经济 效益。

(二)从锅炉运行安全角度出发,锅炉结生水垢存在以下危害:

1、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。当管路完全被水垢堵死后,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。

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,此时两者的温差约为30℃。但是,如果受热面结生水垢,情况就不 大一样了。例如,当工作压力为1.25Mpa的锅炉受热面结有1毫米厚水垢时(混合水垢),金属壁温与炉水温差就会达到200℃左右。也就是说此时金属壁 温在钢材允许温度之内。但当水垢达3毫米时,金属壁温则上升到580℃,远远超过了钢材的允许温度。因而,这时钢材的抗拉强度就会由原来的4.0Mpa下 降到1.0Mpa,锅炉受压元件就会在内压作用下发生过热鼓疱、变形、泄漏,甚至爆炸。

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