锅炉水垢的形成及危害

锅炉水垢的形成及危害锅炉水垢的形成及危害 目前漳州市的工业锅炉中约有 40 无给水处理设施 尤其是小 蒸发量锅炉更为普遍 有些即使有水处理设备 也时有因操作 管理不当或无管理 而使水处理设施形同虚设 炉内仍有不同 程度的水垢形成 以 2007 年的漳州市的检验情况来看 水垢不 合格的约占总检验数的 60 以上 且有相当一部份锅炉的垢厚 为 1 3mm 左右 有的竟高达 8mm 以上 这些炉不但耗能严 重 而且严重危害到锅炉的安全运行 下面从几个方面来说明 锅炉水垢的产生及危害 1 水垢的形成 水垢的形成 含有杂质的给水未进行处理就进入锅炉 在锅炉运行一定时间 后 经过不断的蒸发 浓缩 当锅水中的杂质 溶解固形物 的浓 度达到饱和程度时 就会产生沉淀 粘附在锅筒及管壁上形成 一层白色硬皮 称为水垢 水垢形成的主要原因是由于锅炉给 水中含有溶解度较小的钙 镁盐类 也就是所谓硬度 在锅炉内钙 镁盐生成的沉淀物有两种形式存在 一种是形成 坚硬的水垢 牢固地附着于管壁及锅筒壁上 还有一种是形成 沉渣 沉渣可能粘结于壁上 也可能悬浮在水中 它又分为两 种 流动性的沉渣 这种沉渣可用排污的方法排掉 粘性 的沉渣 易粘结于管子斜度小或水流速度低的地方 而形成二 次水垢 1 1 初生水垢的结生过程 1 1 1 受热分解 含有硬度的给水进入锅炉后 在加热过程中 一些钙 镁盐类 由于受热分解 使溶于水的物质转变为固相晶粒 附着于锅炉 钢板上结为水垢 1 1 2 溶解度降低 一些如 caso4 casio3 等结垢物质 属于具有负溶解度系数的 物质 即随温度的升高 溶解度降低 因此非常容易在蒸发面 上温度最高的部位沉积为水垢 1 1 3 相互反应 给水中原来溶解度较低的盐类 在锅炉的个体条件下 和其他 盐类相互反应 生成了难溶的化合物 1 1 4 水的蒸发 浓缩 由于锅炉水的不断蒸发 浓缩 水中溶解盐的浓度不断增大 当达到过饱和程度时 在蒸发面上析出晶母或以原有的水垢颗 粒为结晶中心 生长为水垢 1 1 5 金属表面的离子化 洁净的锅炉蒸发面 由于金属离子化 fe0 fe2 使锅炉金属 表面带负电符 而一些结垢物质 常带正电荷 这样由于静电 吸引作用 使结垢物质沉积在金属表面而结生水垢 1 2 再生水垢的结生过程 再生水垢是指生成水垢的盐类 在形成泥垢以后 重新附着于 蒸发面上的产物 1 2 1 泥垢的转化 锅炉水中呈悬浮状态的泥渣为泥垢 含有泥垢的物质 如 mg oh 2 mg3 po4 2 等 性质很粘 如排污不及时 很容易粘 附在蒸发面上转化为水垢 1 2 2 相互反应 已形成的泥垢和水垢之间 或泥垢与金属腐蚀物之间 在锅炉 蒸发面上的高温条件下 进行了局部反应 使泥垢转化成了水 垢 如 caco3 mgsio3 casio3 mgco3 泥垢 水垢 水垢 mgco3 h2o mg oh 2 co2 水垢 1 2 3 锅炉运行状况 锅炉蒸发强度高 循环性能好 锅炉水中的泥垢呈悬浮状态 就难以转化为水垢 如果锅炉蒸发强度低 循环性能差 泥垢 易沉积在蒸发面上 就比较容易转化成水垢 2 水垢的种类 水垢的种类 2 1 钙 镁水垢 在钙 镁水垢中 以钙镁盐类为主 有时可达 90 以上 按其 成份又可分为碳酸盐水垢 硫酸盐水垢 硅酸盐水垢和混合垢 四种 2 2 氧化铁垢 氧化铁垢的主要成份是铁的氧化物 其次有少量的金属铜 铜 的氧化物及钙 镁 硅和磷酸盐 氧化铁垢大都发生在大型锅 炉热负荷最高的喷燃器和燃烧带附近的管壁上 氧化铁垢的外 表面呈咖啡色 内层呈灰色 垢下常有少量白色盐类 铜及铜 的氧化物在铁垢中是均匀分布的 3 水垢的危害 水垢的危害 3 1 水垢引起的传热损失 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 3 2 由于结垢给锅炉的安全运行带来严重的隐患 锅炉如结有水垢 又要保持一定的出力 这样只有增加火侧的 温度才行 由下面 壁温与水垢的关系 图中可以看出 水垢越 厚 导热系数越差 锅炉火侧的温度就得越高 经试验得出数 据 对于工作压力为 1 37mpa 的锅炉 火侧的温度在 900 1200 之间 水侧的温度为 197 在没有结生水垢时 的锅炉钢板温度只有 215 250 同类型的锅炉 当锅炉钢 结有 0 8 1 0 毫米的混合水垢时 钢板温度比无垢时提高了 134 160 20 钢板当达到 315 时 金属的各项塑性指标开 始下降 当达到 450 时 金属会因过热而蠕动变形 因此水处 理不好 锅炉结生水垢 很容易使锅炉金属应力超过材料屈服 限而产生事故或使钢板烧坏 例如 锅炉水垢常常生成在热负荷很高的水冷壁管上 因水垢 的导热性差 导致金属管壁局部温度大大升高 当温度超过金 属所能承受的允许温度时 金属因过热而蠕变 强度降低 在 管内工作压力下 金属管会发生鼓包 穿孔和破裂 引起锅炉 管子的过热和爆管事故 3 3 水垢导致金属发生沉积物下腐蚀 锅炉内有水垢附着的条件下 从水垢的孔 缝隙渗入的锅水 在沉积的水垢层与金属之间急剧蒸发 在水垢层下 锅水中的 溶解物可能被浓缩到很高的浓度 其中 有些物质在高温高浓 度的条件下会对金属发生严重的腐蚀 如 naoh 等 结垢 腐 蚀过程相互促进 会很快导致锅炉金属的损坏 以致锅炉发生 爆炸事故 3 4 增加锅炉的检修量及运行成本 锅炉或热力设备结垢后 安全运行的时间缩短 为了保证生产 安全 避免生产中发生事故 不得不把锅炉或热力设备停下来 进行检修检查 特别是由于水垢引起锅炉的泄漏 裂纹 鼓包 变形 腐蚀等 迫使锅炉不得不提前检修 从而加大检修费用 增加锅炉的运行成本 以上分析以及我所往年检验报告的资料显示 漳州市运行锅炉 受压元件的修理事故显示有 80 以上是由于锅