水垢影响锅炉正常运行,造成安全隐患
水垢形成后,水垢层的厚度会不断增加,水垢越厚管内流通截面积就越少,加上水垢的不均匀性及粗糙度大,锅炉内水和蒸汽的流动阻力增大,长期下去可能导致管路被水垢封死、造成水循环的停止,就易因过烧造成裂管,严重时甚至会发生爆管事故。由于水垢难以察觉,就易在工业生产中形成隐形的安全隐患。
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。
水垢的危害
水垢直接威胁锅炉设备的安全和锅炉的使用寿命,因为水垢的导热系数很小。表1是几种不同水垢的平均导热系数。
从表中可看出,水垢的导热系数比金属的导热系数小几百倍。因此,即使在受热面上形成不太厚的水垢,也会由于热阻大,使其导热效率降低,造成热损失,浪费燃料。实践证明,锅炉受热面结有1毫米的水垢,能使煤的消耗增加1.5~2%左右。由于受热面上结有水垢,会使金属管壁局部过热,当壁温超过其工作允许极限温度时,会使管子鼓包,严重的会引起锅炉爆管事故,使人身安全受到威胁。
水垢是一种复杂的盐类,其中含有卤素离子,在高温下对铁有腐蚀作用。通过对铁质水垢的分析,可知它含铁量达20~30%左右。水垢侵蚀金属会使锅炉内壁变脆,并不断向锅炉深处腐蚀。
由于清除水垢要停炉、消耗人力、物力,以及造成锅炉的机械损伤和化学腐蚀。因此,防止水垢和清除水垢是水质处理工作中必须解决的问题。
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