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工業鍋爐結垢的原因有哪些?該如何處理?

所屬分類:公司動態    發布時間: 2020-06-30 11:23:45   
 ?。ㄒ唬╁仩t結垢的原因
  
  含有硬度的水若不經過處理就進入鍋爐,運行一段時間后,鍋爐水側受熱面上就會牢固地附著一些固體沉積物,這種現象稱為結垢。受熱面上黏附著的固體沉積物就稱為水垢。在一定條件下,固體沉淀物也會在鍋水中析出,呈松散的懸浮狀,稱為水渣。水渣可隨排污除去,但如果排污不及時,部分水渣也會在受熱面上或水流流動滯緩的部位沉積下來而轉化成水垢(通常稱之為“二次水垢”)。
  
  鍋爐結垢的原因,首先是給水中含有鈣鎂硬度或鐵離子,硅含量過高;同時又由于鍋爐的高溫高壓特殊條件。水垢形成的主要過程為:
  
  1、受熱分解
  
  在高溫高壓下,原來溶于水的某些鈣、鎂鹽類(如碳酸氫鹽)受熱分解,變成難溶物質而析出沉淀。
  
  2、溶解度降低
  
  在高溫高壓下,有些鹽類(如硫酸鈣、硅酸鹽等)物質的溶解度隨溫度升高而大大降低,達到一定程度后,便會析出沉淀。
  
  3、鍋水蒸發、濃縮
  
  在高溫高壓下,鍋水中鹽類物質的濃度將隨蒸發濃縮而不斷增大,當達到過飽和時,就會在受熱面上析出沉淀。
  
  4、相互反應及轉化
  
  給水中原來溶解度較大的鹽類,在運行中與其他鹽類相互反應,生成了難溶的沉淀物質。如果反應在受熱面上發生,就直接形成了水垢;如果反應在鍋水中發生,則形成水渣。而水渣中有些是具有黏性的,當未被及時排污除去時,就會轉化成水垢。另外,有些腐蝕產物附著在受熱面上,也往往易轉化成金屬氧化物水垢。
  
  上述這些析出的沉淀物質黏結在鍋爐受熱面上就形成了水垢,溫度越高的部位,越易形成堅硬的水垢。
  
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  水垢的導熱性很差,其導熱系數要比鍋爐鋼板的導熱系數小幾十倍至數百倍,所以鍋爐結垢后就會嚴重阻礙傳熱并引起下列危害:
  
  1、浪費燃料,降低出力
  
  鍋爐結垢后將嚴重影響受熱面傳熱,降低熱效率,降低蒸汽出力,增加燃料消耗。
  
  2、易引起事故,影響安全運行
  
  受熱面結生水垢后,金屬的熱量由于受水垢的阻礙而難于傳熱給鍋水,致使金屬壁溫急劇升高,當溫度超過了金屬所能承受的允許溫度時,金屬強度顯著降低,從而導致金屬過熱變形,嚴重時將造成鼓包、裂縫,甚至爆管等事故。
  
  3、堵塞管道,破壞水循環
  
  如果水管內結垢,就會減小流通截面積,增大水的流動阻力,破壞正常的水循環,嚴重時還會完全堵塞管道,或造成爆管事故。
  
  4、引起垢下腐蝕,縮短鍋爐壽命
  
  鍋爐結垢后還會引起垢下腐蝕等危害。有些結構緊湊或結構復雜的鍋爐,一旦受熱面結垢,就極難清除,嚴重時只好采用挖補、割換管子等修理措施,不但費用大,而且還會使受熱面受到嚴重損傷。所有上述這些危害都將大大縮短鍋爐的使用壽命。
  
  另外,鍋爐結垢后,將增加清洗和維修的時間、費用及工作量等,影響生產,減小鍋爐的有效利用率,降低經濟性。
  
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  鍋爐應以積極的防垢、防腐為本。但當鍋爐結垢或腐蝕沉積物達到一定程度時,也應及時清洗除去,以免對鍋爐安全運行帶來隱患。
  
  清洗除垢的方法主要分為機械除垢和化學清洗兩大類,其中化學清洗又可分為堿煮除垢和酸洗除垢?,F將鍋爐除垢的方法和要求簡要介紹如下:
  
  1、機械除垢
  
  主要采用電動洗管器、扁鏟、鋼絲刷及手錘等工具進行機械除垢。此法比較簡單,成本低,但勞動強度大,除垢效果差,易損壞金屬表面,只適用于結垢面積小,且構造簡單,便于機械工具接觸到水垢的小型鍋爐。近年來,由于清洗專用的高壓水槍的應用,使水力沖洗的機械除垢發展較快,這種高壓水力除垢的效果較使用原始的機械工具有很大的提高,且較為安全、方便。但
  
  目前高壓水力除垢仍僅限于結構較簡單的工業鍋爐。
  
  2、堿洗(煮)除垢
  
  鍋爐堿煮的作用主要是使水垢轉型,同時促使其松動脫落。單純的堿煮除垢效果較差,常常需與機械除垢配合進行。堿煮除垢對于以硫酸鹽、硅酸鹽為主的水垢有一定的效果,但對于碳酸鹽水垢,則遠不如酸洗除垢效果好。堿洗煮爐也常用于新安裝鍋爐的除銹和除油污,有時也用于酸洗前的除油清洗或垢型轉化。
  
  堿洗藥劑用量應根據鍋爐結垢及臟污的程度來確定。一般用于除垢時的用量(每噸水的用量)為:工業磷酸三鈉5~10kg,碳酸鈉3~6kg,或氫氧化鈉2~4kg。這些堿洗藥劑應先在溶液箱中配制成一定濃度,然后再用泵送人鍋內,并循環至均勻。
  
  堿煮除垢的方法與新鍋爐煮爐基本相同,只是煮爐結束后,應打開鍋爐的各檢查孔,及時加以機械(或高壓水力)輔助清垢,以免松軟的水垢重新變硬。
  
  3、酸洗除垢
  
  目前在各種除垢方法中,以酸洗除垢效果較好,但酸洗工藝若不合適或控制不當也會影響除垢效果或腐蝕金屬,有時甚至會嚴重影響鍋爐的安全運行。為了確保鍋爐酸洗的安全和質量,國家質量技術監督局專門制定頒發了《鍋爐化學清洗規則》,并規定:從事鍋爐化學清洗的單位必須取得省級及省級以上鍋爐壓力容器安全監察機構的資格認可,才能承擔相應級別的鍋爐化學清洗。無相應資格的任何單位和個人(包括用爐單位),都不得擅自酸洗鍋爐。
  
  鍋爐在酸洗前應預先取有代表性的垢樣進行化驗,制定清洗方案;進酸開始時須在鍋爐內和酸箱內掛入腐蝕指標片(直到退酸時取出);酸洗工藝流程及酸洗液的溫度、濃度、流速、酸洗時間等應按清洗方案實施和控制;清洗過程中應不斷取樣化驗并如實作好記錄。清洗結束后,用爐單位、清洗單位和鍋爐安全監察部門應對清洗質量進行驗收。工業鍋爐的酸洗質量要求如下:
  
  (1)除垢率
  
  a.清洗以碳酸鹽垢為主的水垢,除垢面積應達到原水垢覆蓋面積的80%以上。
  
  b.清洗硅酸鹽或硫酸鹽水垢,除垢面積應達到原水垢覆蓋面積的60%以上。
  
  如除垢率低于上述規定,或雖達到規定要求但鍋爐主要受熱面上仍覆蓋有難以清理的水垢時,應在維持鍋水堿度達到水質標準上限值的條件下,將鍋爐運行一個月左右再停爐,用人工或高壓水槍清理脫落的垢渣和殘垢。由于經酸洗后殘留的硬垢往往已有所松動,當鍋爐投入運行后會逐漸地脫落,若不作再次清理極易發生事故,所以當殘留垢較多時必須加以處理。
  
  (2)鈍化膜 鍋爐清洗表面應形成良好的鈍化保護膜,金屬表面不出現二次浮銹,無點蝕。
  
  (3)腐蝕速度 用腐蝕指示片測量的金屬腐蝕速度的平均值應小于6g/(m2·h),且腐蝕總量不大于72g/m2。
  
  (4)爐管暢通 清洗后鍋內所有的水冷壁管和對流管等爐管都應暢流無阻。如清洗前已堵塞的管子,清洗后仍無法疏通暢流的,應由有修理資格的單位修理更換。
  
 ?。ㄋ模╁仩t的腐蝕及其防止
  
  鍋爐水質不良或停爐保養不當常會引起金屬的腐蝕。鍋爐發生腐蝕后,不僅使金屬的有效厚度減薄,而且會使金屬內部的金相組織遭到破壞,機械性能變差,造成鍋爐的承壓能力降低,使用壽命縮短,以至提前報廢。有的腐蝕會在人們毫無察覺的情況下對設備造成損壞,嚴重時還會發生爆管事故,有的甚至會引發鍋爐爆炸等災難性事故。因此,防止腐蝕也是保證鍋爐安全運行的重要措施。
  
 ?。ㄎ澹┓乐垢g的措施
  
  工業鍋爐常見的腐蝕主要有氧腐蝕和垢下腐蝕,其防止的措施主要有:
  
  1、搞好給水處理
  
  給水中的溶解氧、鐵離子和過低的pH值都會促進鍋爐金屬發生腐蝕。因此給水應盡量除氧;給水pH值應大于7;對于回收蒸汽冷凝水作給水的,應注意控制鐵離子含量,有時用汽系統剛啟動一段時間,凝結水中往往就含有黃色鐵銹水,這時應適當排放至含鐵量合格后才能作為鍋爐給水。
  
  2、保持鍋水水質達到合格
  
  一般來說,鍋水中含鹽量和氯根含量過高,pH值和堿度過低或過高都會增加腐蝕。因此,在鍋爐運行中應做到合理排污,維持鍋水一定的pH值、堿度及PO43-含量,使鍋水水質保持合格,不但可防止結垢,也有利于防腐。
  
  3、防止垢下腐蝕
  
  鍋爐受熱面結垢后,滲入垢下的鍋水會在高溫下極度濃縮,并發生化學反應,從而產生各種垢下腐蝕,但由于水垢的覆蓋往往難以察覺。因此,鍋爐結垢后應及時清洗除去。
  
  4、使金屬表面形成保護膜
  
  對于新安裝的鍋爐,良好的煮爐效果應能使金屬表面形成完整的鈍化保護膜。而在運行條件下,當鍋水保持合適的pH值(一般為10~12)和一定量的磷酸根及碳酸根時,也有助于金屬表面形成致密的保護膜,減緩腐蝕。但是如果鍋爐水質控制不好,尤其是pH值過低或過高,常會破壞保護膜。
  
  5、做好停爐保養
  
  不少鍋爐的腐蝕常常是因為停爐保養不當所造成的,而停爐時產生的腐蝕產物又常會在鍋爐運行時進一步加速腐蝕。因此,停爐時必須按規定要求做好保養工作。
  
  怎樣防止給水系統的腐蝕?
  
  答案:給水系統腐蝕的主要因素是水中的氧和二氧化碳。因此防止給水系統的腐蝕應從消除水中氧和二氧化碳著手,目前各電廠主要采取以下措施:
  
  (1)給水除氧。主要采用熱力除氧,即用蒸汽加熱的方法,把水加熱到相應壓力下的沸點,使水中的溶解氧解析出來。同時輔之以化學除氧,即向水中加入聯氨,以徹底消除水中的殘留氧。
  
  (2)給水加氨處理。利用氨溶于水產生的堿性,提高、調整給水的 pH值,并控制其在8.5~9.2之間,使金屬表面生成穩定的保護膜,從而阻止了腐蝕性介質對給水系統金屬的腐蝕。另外,利用氨的揮發性,可使凝結水的 pH值大于8,防止了凝結水系統的二氧化碳腐蝕。
  
  (3)降低補給水的碳酸鹽堿度。一般可采用水的 H-Na軟化,軟化水加酸和化學除鹽等,使水中碳酸鹽堿度降至0.01m mol/L以下。
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