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浅谈锅炉水垢的锅炉清洗

时间:2017-07-31 15:15 编辑:锅炉清洗 点击:

锅炉清洗随着国民经济的快速发展,锅炉的需求日益增加。锅炉属于特种设备,存在诸多不安全因素。而水垢是锅炉最常见的不安全因素之一,及时有效地锅炉清洗水垢是关系到锅炉的使用寿命、保证蒸汽质量、节能环保以及安全稳定运行的重要措施。 
  1.锅炉水垢的成因 
  锅炉给水中所含有的杂质进入锅炉以后,经过不断地蒸发和浓缩,达到过饱和程度时,就会在锅炉金属表面上析出固相的沉淀物,俗称“水垢”,具体地说,就是水中某些溶解盐类,由于炉水温度升高,或因溶解度降低而沉淀出来或因分解形成难溶的盐类,例如,硫酸钙、硅酸钨在温度升高时,其溶解度急骤降低;碳酸氢钙和碳酸氢镁退热分解成难以溶解的碳酸钙和氢氧化镁的沉淀物。与此同时,锅炉在连续给水、连续蒸发过程,纯净的水变成蒸汽由锅炉达出,使水中的盐类留在炉内不断浓缩,含量不断升高,在炉水含盐程度达到饱和状态,至过饱和状态时,一些钙、镁盐类就从水中析出,生成沉淀物。这些沉淀物的一部分沾在受热面上,形成坚硬或松软的水垢;另一部分则悬浮在炉水中,随炉水循环而流动,当受热面处水循环不良、流速降低时,则沉积因受热而形成二次水垢,或者沉积于流速本来就不高的锅炉下部,形成泥垢,随定期排污或者手动排污而排出炉外。 
  水垢的产生,在很大程度上还决定锅炉的运行状态。水的蒸发速率越大,沸腾强度越高,循环性能越好,水循环可以减少水垢在锅炉蒸发面上集结的数量。与此相反蒸发速率越小,沸腾强度和循环速度越低,就容易在锅炉蒸发面上结成水垢。 
  2.水垢的常见类型及性质 
  由于水垢的结生与给水的组成、性质以及锅炉的结构、锅炉运行状况等许多因素有关,使水垢在成分上有很大的区别。按其化学组成,水垢大致可以分为以下几种。 
  2.1碳酸盐水垢 
  碳酸盐水垢的成分以碳酸钙为主, 也有少量的碳酸镁。碳酸钙多为白色的,也有微黄色的。由于结生的条件不同,可以是坚硬、致密的硬质水垢,多结生在热强度高的部位;也可以是疏松的软质水垢,多结生在温度比较低的部位,如锅炉的节能器、进水管口等处。一般热水锅炉多为碳酸盐水垢。碳酸盐水垢在5%的盐酸溶液中,大部分可溶解, 同时会产生大量的气泡, 反应结束后, 溶液中不溶物很少。 
  2.2硫酸盐水垢 
  硫酸盐水垢其主要成分是硫酸钙。硫酸盐水垢多为白色,也有微黄色的,特别坚硬、致密, 手感滑腻。此种水垢多结生在锅炉内温度最高、蒸发强度最大的蒸发面上。硫酸盐水垢在盐酸溶液中很少产生气泡,溶解很少,加入10%氯化钡溶液后,生成大量的白色沉淀物。 
  2.3硅酸盐水垢 
  硅酸盐水垢的主要成分是硬硅钙石或镁橄榄石; 另一种是软质的硅酸镁主要成分是蛇纹石。此水垢二氧化硅的含量都在20%以上。硅酸盐水垢在盐酸中不溶解,加热后其成分部分地缓慢溶解, 有透明状态砂粒沉淀物,加入1%HF可缓慢溶解。 
  2.4磷酸盐水垢 
  磷酸盐水垢外观为灰白色, 质地较为疏松。磷酸盐水垢的附着能力差,容易用捅刷刮磨等方法除去。不受热部分的磷酸盐垢松软,呈堆积状。磷酸盐垢随受热面的热流强度和金属温度升高而结垢严重, 垢质也变得坚硬难除。 
  2.5混合水垢 
  混合水垢是上述各种水垢的混合物,很难指出其中哪一种是主要的成分。混合水垢色杂,可以看出层次,主要是由于使用不同水质或水处理方法不同造成的, 多结生在锅炉高、低温区的交界处。混合水垢可以大部分溶解在稀盐酸中,也会产生气泡,溶液中有残留水垢的碎片或泥状物。 
  3.水垢的危害 
  3.1降低锅炉传热效率,造成燃料浪费 
  因为水垢的导热系数只有钢材的几十分之一,所以当受热面结垢后会使传热受阻,为了保持锅炉一定的出力,就必须提高火侧的温度,从而使向外辐射及排烟造成热损失。由于锅炉的工作压力不同,水垢的类型及厚度不同,所浪费的燃料数量不同,根据试验和计算,水垢的厚度和损耗燃料有如下比例:当水垢厚度(S)≥1mm时,浪费燃料5~13%;≥2mm时,浪费燃料13~18%;≥3mm时,浪费燃料18~26%。 
  3.2危及锅炉安全运行,缩短锅炉寿命 
  水垢导热性能极差,使受热面吸取的能量不能被及时传递给炉水,导致结垢的受热面工作温度增高,当温度超过了钢材所能承受的温度时,金属强度就会显著降低,导致金属过热变形,易使锅炉钢板鼓包或爆裂。如果不能及时除去水垢,会使锅炉壁遭到破坏,缩短锅炉使用寿命。 
  4.常见的水垢清除方法 
  4.1机械除垢法 
  当炉内有水垢或水渣时, 停炉后放掉炉水,使锅炉冷却,用水冲洗或用螺旋钢丝刷清除。如果水垢很坚硬,可用电力和水力带动的洗管器来清洗。但此法只适用于清洗钢管,不适用于清洗铜管,因为洗管器易损伤铜管。 
  4.2酸洗除垢法 
  用酸清除水垢,可使用盐酸、磷酸、铬酸及氢氟酸,但不能使用硫酸。因为硫酸浓度虽比盐酸高,但因缺乏良好的缓蚀剂,特别是当水垢中含有较多的钙盐时,能在水垢表面生成硫酸钙硬膜,使膜下的水垢不易接触到酸液而影响酸洗效果。硫酸和铬酸的酸洗效果虽然比盐酸更有效,但其价格太贵而且货源稀少,所以一般都采用盐酸。当清洗以硅酸盐水垢为主要成分时,需要添加适量的氢氟酸,以便清洗的进行。用添加了缓蚀剂的酸液对锅炉进行清洗,使碳酸盐水垢溶解和脱落,并随酸液排出锅外而达到清洗水垢的目的。锅炉用酸液清洗除垢,常采用盐酸为清洗剂,盐酸对水垢有以下的作用:盐酸能与水垢中的钙、镁碳酸盐和氢氧化物发生化学反应,生成易溶于水的氯化物和二氧化碳气体,从而使水垢溶解。其反应如下: 
  CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O   MgCO3+2HCl=MgCl2+CO2↑+H2O 
  Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O 

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