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一、結(jié)生水垢
水在鍋內(nèi)受熱后沸騰蒸發(fā),其結(jié)果為水中的雜質(zhì)提供了化學(xué)反應(yīng)和不斷濃縮的條件。如碳酸氫鈣受熱分解產(chǎn)生沉淀,其反應(yīng)式為Ca(HCO3)2=Caco3↑+CO2↓+H2O;而CaSO4就隨溫度升高其溶解度下降。隨著鍋水不斷蒸發(fā)濃縮,水中的雜質(zhì)就達(dá)到飽和,便有固體物質(zhì)析出,所析出的固體物質(zhì),如果縣浮在鍋水中,就稱水渣;如附在受熱面上,則稱水垢。
鍋爐是一種熱交換設(shè)備,它是起到將燃料燃燒時(shí)放出的熱量傳遞給水,從而產(chǎn)生蒸汽。如果水質(zhì)不良,受熱面上就形成水垢,水垢的生成會(huì)極大地影響鍋爐導(dǎo)熱能力。物體的導(dǎo)熱能力通常用導(dǎo)熱系數(shù)來表示的,導(dǎo)熱系數(shù)越大,說明導(dǎo)熱能力強(qiáng)。從下表可以看出:
鋼鐵與各類水垢的導(dǎo)熱系數(shù)比較
鋼鐵及水垢成份導(dǎo)熱系數(shù)(瓦/米開)與鋼鐵比較
鋼鐵47-52
硫酸鹽0.58-2.33約1/80-1/100
碳酸鹽0.47-0.70約1/80-1/100
硅酸鹽0.27-0.47約1/100-1/200
油垢0.12約1/400
煤灰0.06-0.12約1/400-1/800
水垢的導(dǎo)熱系數(shù)比鋼鐵的導(dǎo)熱系數(shù)小數(shù)十倍到數(shù)百倍。因此,鍋爐結(jié)垢產(chǎn)生以下幾種不良后果:
1、浪費(fèi)燃料:鍋爐結(jié)垢時(shí),使受熱面?zhèn)鳠嵝阅茏儾睿剂先紵懦龅臒崃坎荒苎杆俚貍鬟f到鍋水中,大量的熱量被煙氣帶走,造成排煙溫度升高,熱量損失增加,鍋爐的熱效率降低。這種情況下,為保持鍋爐的額定參數(shù)就必須投放更多的燃料,以提高爐膛和煙氣溫度,因此造成燃料的浪費(fèi)。燃料消耗增加與受熱面上的水垢厚度關(guān)系如右圖所示。從圖中可看出如果結(jié)
有1毫的水垢,則浪費(fèi)10%的燃料,假設(shè)一臺(tái)鍋爐一年內(nèi)燒300噸煤,如僅結(jié)生1mm的水垢,就浪費(fèi)30噸煤。
水垢厚度與燃料消耗增加曲線
2、受熱面損壞:
結(jié)有水垢的鍋爐,因?yàn)閭鳠嵝阅茏儾睿剂蠠懦龅臒崃坎荒苎杆賯鹘o水,導(dǎo)致爐膛和煙氣的溫度進(jìn)一步升高。因此,受熱面兩側(cè)的溫差增大,爐管的溫度升高。當(dāng)受熱面金屬的溫度超過正常工作條件的溫度時(shí),稱為金屬過熱。水垢的種類和厚度不同,受熱面金屬升溫也不同,見右圖:
壁溫與水垢厚度的關(guān)系
1硅酸鹽水垢2碳酸鹽水垢
例如,蒸汽壓力為0.1Ma的鍋爐,
在無垢進(jìn)行時(shí),管壁溫度為280℃,
當(dāng)結(jié)有1毫硅酸鹽水垢時(shí),壁溫可
高達(dá)680℃。此時(shí)鋼板強(qiáng)度自4.0
MPa降至1.0MPa,在鍋爐壓力下,爐管發(fā)生鼓包,甚至爆破。另外,金屬溫度升高會(huì)使金屬伸長(zhǎng)。1米長(zhǎng)的爐管每升高100℃伸長(zhǎng)1.2毫米,這對(duì)于沒有伸縮余量的受熱面變會(huì)引起爐管的龜裂。此外,爐管結(jié)垢后,增加管內(nèi)水循環(huán)阻力,破壞了正常的鍋爐水循環(huán),也容易造成爐管過熱。
從鍋爐事故分析中得出,鍋爐的事故由于結(jié)垢而引起的占有相當(dāng)大的比例。如我市流源化工廠一臺(tái)KZG2-1.25MPa的鍋爐投用一年多就發(fā)生了鍋筒底部嚴(yán)重鼓包,水冷壁管爆管事故。由此可見鍋爐結(jié)垢而造成危害的嚴(yán)重性。
3、鍋爐出力降低:
鍋爐結(jié)垢后,由于傳熱性變差,要達(dá)到鍋爐的額定工作參數(shù),就需要多消耗燃料。但隨著垢的厚度增加,而爐膛容積和爐排面積是一定的,燃料消耗也受到限制。因此,鍋爐的出力就會(huì)降低。
4、造成人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi):
鍋爐結(jié)生了水垢,就需清除才能保證鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。除垢就要消耗人力、物力、財(cái)力,如酸洗不當(dāng)或酸洗頻繁,會(huì)影響鍋爐使用壽命。
二、腐蝕
水質(zhì)不良對(duì)鍋爐另一危害是引起金屬腐蝕,其后果如下:
1、金屬構(gòu)件破損:
水中的溶解雜質(zhì)如O2、CO2等,會(huì)使鍋爐產(chǎn)生腐蝕、酸腐蝕,使金屬構(gòu)件變薄、凹陷、甚至穿孔,影響鍋爐安全運(yùn)行,縮短鍋爐使用年限。
2、增加鍋水中的結(jié)垢成份:
金屬腐蝕的產(chǎn)物主要是鐵的化合物,容易與其它雜質(zhì)結(jié)成水垢。鐵垢的傳熱性能更差。
3、產(chǎn)生垢下腐蝕:
含有高價(jià)鐵的水垢,易與之接觸的金屬發(fā)生反應(yīng),從而使金屬腐蝕,其反應(yīng)式為:2Fe3++Fe=3Fe2+。而鐵的腐蝕產(chǎn)物又易重新結(jié)垢,重新腐蝕,這惡性循環(huán),它加速鍋爐構(gòu)件的損壞。
三、汽水共騰
蒸汽鍋爐鍋筒內(nèi)的水滴被蒸汽大量帶走的現(xiàn)象稱為汽水共騰。引起汽水共騰的原因:一方面是由于操作不當(dāng)。如蒸汽閥門開啟過快,鍋爐水位過高;用汽量突然增加,鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行等。另一方面是由于鍋爐水中的雜質(zhì)造成。當(dāng)鍋水中含有較高的氯化鈉、磷酸鈉、油脂或鍋水的有機(jī)物與堿作用發(fā)生皂化時(shí),在鍋水沸騰蒸發(fā)過程中,液面就會(huì)產(chǎn)生泡沫,泡沫破裂后分離出很多的水滴,這些含鹽量很多的水滴不斷被蒸汽帶走,而發(fā)生汽水共騰,其危害如下:
1、蒸汽受到嚴(yán)重污染;
2、過熱器管和蒸汽管道積鹽,嚴(yán)重時(shí)堵管;
3、使水位計(jì)內(nèi)充有汽泡,造成液面分辨不清;
4、產(chǎn)生水錘作用,易造成管路蒸汽系統(tǒng)連接處損壞;
5、易引起蒸汽閥、回水彎頭等部位的腐蝕。
由上述可見,水質(zhì)不良會(huì)造成鍋爐結(jié)垢、腐蝕、汽水共騰,危及鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此,我們一定要認(rèn)真鑄好鍋爐的水處理工作,使其水質(zhì)達(dá)到國家GB1576的標(biāo)準(zhǔn)要求,確保鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。