锅炉是工农业生产中广泛应用于人们生活的设备,它是生产蒸汽和热水的热力设备之一,其能量传递介质是水。这会产生大规模的水垢。本文简单分析了锅炉水垢的形成及危害,并提出了一些防止水垢危害的措施和方法,以引起锅炉用户的重视。
该锅炉蒸发强度高,循环性能好,锅炉水中的污泥处于悬浮状态。锅炉蒸发强度低,循环性能差,容易产生水垢。泥浆容易沉积在蒸发面上,所以容易转化成水垢。
水垢的导热系数比钢铁的导热系数小几十倍甚至几百倍,使受热面的传热性能变差,燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到锅水中,使大量的热量被烟气带走,造成排烟温度升高。排烟热能损失增加,使锅炉的热效率降低,而为了保持锅炉的出力必须加大燃料的投入,提高炉膛和烟气的温度从而造成燃料的损失。从下表可以看出,当垢厚在1mm时,燃料损失大约增加10%,我国.目前大约有60万台工业锅炉,消耗的燃料几乎占我国煤炭总产量的1 /3,若以50%的运行锅炉结垢1mm厚的话,那么煤的损失量也是一项惊人的数据。
水垢的种类
(一)碱土金属垢:包括以钙为主要成分的垢,如***钙垢、硅酸钙垢、碳酸钙垢等,以镁为主要成分的,如氢氧化镁垢、磷酸镁垢等。
(二)铁垢:包括以铁为主要成分的垢,有氧化铁垢、磷酸盐铁垢和硅酸盐铁垢。
(三)铝垢:是以铝为主要成分的垢,如硅酸铝垢。
(四)铜垢:是以金属铜为主要成分的垢。
***钙垢坚硬而致密,在低压锅炉设备上(如省煤气中),主要以半水合物或石膏的形式沉淀附着;在锅炉本体中,以无水化合物的形式沉淀附着。
硅酸钙垢主要在锅炉热负荷较大的受热面上形成,它沉淀为硅灰石,垢的硬度较大,导热性很差,能牢固地粘附在受热面上。
碳酸盐垢有着不同的特性,它既可以是坚硬的水垢,又可以是松软的水渣。当炉水进行微弱蒸发时,碳酸盐常沉淀成坚硬的结晶状水垢。当炉水进行剧烈沸腾时,碳酸盐又常常沉淀为水渣。
氢氧化镁和磷酸镁易粘附在锅炉壁上,形成二次水垢。
水垢成分中大部分是碱土金属垢(达90%),还有铁垢、铝垢、铜垢等和金属腐蚀产物及有机物等。
按水垢的形成过程可分为两种:一是盐类杂质在受热面上直接结晶而形成的一次水垢;一是易粘附在受热面上的水渣,再次生成二次水垢。
水渣分为两种,除一种水渣易粘附在受热面上,形成难以用机械方式除去的二次水垢外,还有一种水渣呈流动状态不易粘附在受热面上,运行中可按照排污方法将其排出。由此看来,不论是一次水垢,还是二次水垢或水渣的形成过程,都是在一定环境和一定条件下形成的,互相牵连,互相制约,所以不可忽视。
在锅炉运行过程中,水中盐类超过溶度积的原因有以下三点:
(一)锅炉设备中水的蒸发浓缩,致使炉水中盐类杂质浓度升高,组建达到过饱和状态。
(二)热力设备在加热过程中,某些离子发生化学变化而形成一种难溶的化合物,如水加热到60~70摄氏度以上时,重碳酸根转变成碳酸根。水的温度越高,重碳酸根转变成碳酸根越多,这样使易溶的重碳酸盐生成了难溶的碳酸盐。
(三)某种盐类(如钙、镁盐)的溶解度随温度的升高而降低,因此在接近受热面的水中,此种盐类首先应超过溶度积而析出。
步所形成的过饱和状态溶液很不稳定,开始时是治安过饱和溶液中发生盐类结晶上,的微粒逐渐长大成颗粒,后形成粗结晶体或絮状的水垢或水渣。
形成水垢或水渣,不仅与盐类物质的化学成分有关,而且还取决于盐类杂质和受热面之间物理化学因素。如果金属受热面粗糙并伴有凸瘤包时,便会成为过饱和溶液产生固态的结晶核。金属受热面氧化层有相当大的附着力,它可成为金属壁与析出结晶沉淀物的粘结中间层。因此,金属表面粗糙或覆盖一层氧化物时,盐类杂质沉淀出来将主要成为水垢。反之,在光洁的受热金属面上,则多呈水渣。、
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