發布者: 點擊:10
不管工業鍋爐以什么做燃料及其型式如何,所有的鍋爐均以加熱水轉換成蒸汽作為能量轉換的載體。所以說,鍋爐的用水關乎鍋爐的運行安全、出力大小及壽命周期,因此各使用鍋爐企業和單位均對鍋爐用水非常重視。
天然水雜質
天然水中無論是地表水還是地下水,都含有各種各樣的雜質,水中雜質大體分為三類:
固態雜質:水里面有懸浮物、鈣鹽、鎂鹽、鈉鹽、鐵鹽及氧化硅。
液態雜質:一般指油脂、工業廢液、酸液等。
氣態雜質:主要有氧氣、二氧化碳等。
水中雜質對鍋爐的危害
在鍋爐內生成水垢、水渣,鍋爐水中的雜質經過蒸發過程逐漸濃縮,運行一段時間后,會在爐內粘附一些附著物,結垢。水垢包括碳酸鹽垢、硫酸鹽垢、硅酸鹽垢和混合水垢。
水垢形成的原因;水垢、水渣形成大體有三種原因。
(1)水在被加熱和蒸發過程中,某些鈣、鎂鹽類發生化學反應,生成難溶物質析出、如Ca(HCO3)2加熱生成CaCO3沉淀。
(2)鈣、鎂等鹽類的溶解度隨水溫升高而下降,如硫酸鈣在水溫20℃時溶解度為4052.8毫克升,而200℃水溫時只有103.4毫克升的溶解度。
(3)水不斷蒸發,水中析出鹽類,濃度不斷增大達到飽和時便有沉淀析出。水中析出的鹽類物質,以鍋爐內壁的點為不斷生長成為水垢,日積月累形成堅硬而不易傳熱的物質。
水垢的危害:
降低鍋爐熱效率,浪費大量燃料。鍋爐結生水垢后,受熱面的傳熱性能變差,燃料燃燒時所放出的熱量不能迅速傳遞給爐水,因而大量熱量被煙氣帶走,造成排煙溫度升高,增加排煙熱損失,使鍋爐熱效率降低。在這種情況下,要想保住鍋爐額定參數,必須更多地向爐膛投加燃料,并加大鼓風和引風來強化燃燒。其結果是使大量未完全燃燒的物質排出煙囪,無形中增加了燃料消耗。大家知道,鍋爐爐膛容積和爐排面積是一定的,無論投加多少燃料,燃料燃燒是受到限制的,因而鍋爐的熱效率也不可能提高。鍋爐中水垢結生得越厚,熱效率越低,燃料消耗越大。實驗數據表明,當結生水垢達1.5毫米時,要多消耗6%的燃料;為5毫米時,燃料消耗要達到15%;為8毫米時,燃料消耗量則增至34%。我國目前40余萬臺鍋爐來看,如果僅一部分鍋爐結有不同程度的水垢的話,所浪費的燃料也是十分驚人的。
引起金屬過熱,強度降低,危及安全。鍋爐受熱面使用的鋼材,一般均為碳素鋼,在使用過程中,允許金屬壁溫在450℃以下。鍋爐在正常運行時,金屬壁溫一般在280℃以下。當鍋爐受熱面無垢時,金屬受熱后能很快將熱量傳遞給水,此時兩者的溫差約為30℃。但是,如果受熱面結生水垢,情況不大一樣了。例如,當工作壓力為1.25Mpa的鍋爐受熱面結有1毫米厚水垢時(混合水垢),金屬壁與爐水溫差會達到200℃左右。也是說此時金屬壁溫在鋼材允許溫度之內。但當水垢是3毫米時,金屬壁溫則上升到580℃,遠遠超過了鋼材的允許溫度。因而,這時鋼材的抗拉強度會由原來的3.92Mpa下降到0.98Mpa,鍋爐受壓元件會在內壓作用下發生過熱鼓皰、變形、泄漏,甚至爆炸。另外,金屬壁溫的升高會使金屬伸長,如1米長的爐管,每升高100℃,伸長1.2毫米,這對于沒有伸縮余量的受熱面來說,會引起爐管的龜裂。實測數據表明,金屬壁溫是隨著水垢厚度增加而增加的,水垢越厚,金屬壁溫越高,因而事故發生的機率越大。
破壞水循環。鍋爐水循環有自然水循環和強迫水循環兩種形式。前者是靠上升管和下降管的汽水比重不同產生的壓力差而進行的水循環。后者主要是依靠水泵的機械動力的作用而迫使循環的。無論是哪一種循環形式,都是經過設計計算的,也是說保證有足夠的流通截面積。當爐管內壁結生水垢后,會使得管內流通截面積減少,流動阻力增大,破壞了正常的水循環,使得向火面的金屬壁溫升高。當管路安全被水垢堵死后,水循環則完全停止,金屬壁溫則更高,長期下去易因過燒發生爆管事故。水冷壁管是均勻布置在爐膛內的,吸收的是輻射熱。在離聯箱400毫米左右的向火面高溫區,如果結生水垢,易發生鼓皰、泄漏、彎曲、爆破等事故。
增加檢修量,浪費大量資金。鍋爐一旦結垢,必須要清除,這樣才能保證鍋爐安全經濟運行。因此,清除水垢必須要采用化學藥劑,如酸、堿等。水垢結生得越厚,消耗的藥劑越多,投入的資金也越多。例如,1T/H型鍋爐若平均結垢3毫米,除一次垢需藥劑0.5噸,加上人工費,需資金2500元左右。按照鍋爐噸位的不同,噸位增加,所需藥劑增加三分之一,資金也相應增加。一般鍋筒內結垢,消除略方便,但若管內結垢,消除相當困難。不僅如此,若發生爆管事故,換上一節新管時,焊接很不方便。鍋筒鼓皰挖補時,要求高,時間長,施工更為困難。一次大的鼓皰挖補修復,要耗費資金1至2萬元左右。總之,無論是化學除垢還是購買材料修理,都要花費大量的人力、物力和財力。
縮短鍋爐使用壽命。一般鍋爐使用壽命,在正常使用條件下,能夠連續運行20年左右。但為什么現在大部分使用單位的鍋爐沒有達到這一壽命呢?其原因是多方面的,其中之一有水垢的影響。鍋筒發生鼓皰,挖補修復后,應該對其適當降壓使用,以確保安全。這樣一來,對于要求蒸汽壓力較高的單位來說,不得不更換新的鍋爐。有些單位也會因蒸汽壓力過低而影響產品質量,甚至出現次品,直接影響經濟效益。有些鍋爐因鼓皰面積過大且變形嚴重而不得不作報廢處理;有的鍋爐雖然可以修復,但因修理費用過高,無價值,也不得不報廢。當酸洗方法不當或酸洗頻繁也會影響鍋爐的使用壽命。另外,因為水垢中含有鹵素的離子,在高溫下對鐵有腐蝕作用,會使金屬內壁變脆,并不斷地向金屬壁的深處發展,造成金屬的腐蝕,縮短鍋爐使用壽命。