淺談鍋爐水質(zhì)與安全節(jié)能運(yùn)行
鍋爐用水水質(zhì)的好壞，直接影響到鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文試圖對鍋爐水垢的危害及其預(yù)防作一介紹，以引起鍋爐使用單位的高度重視。
一、水垢的形成及性質(zhì)
水是一種良好的溶劑，可以溶解許多雜質(zhì)。水中的雜質(zhì)按顆粒直徑大小分為懸浮物、溶解物、膠體物三大類。水垢的形成是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其原因有兩個(gè)方面：一是水中有鈣、鎂離子及其它重金屬離子存在，是水垢形成的根本原因；二是固態(tài)物質(zhì)從過飽和的爐水中沉淀析出并粘附在金屬受熱面上，是水垢形成另外原因。當(dāng)含有鈣、鎂等鹽類雜質(zhì)的水進(jìn)入鍋爐后，吸收高溫?zé)煔鈧鹘o的熱量，鈣、鎂鹽類雜質(zhì)便會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成難溶固體物質(zhì)析出。所析出固體物質(zhì)就會附著在鍋筒、水冷壁管等受熱面的內(nèi)壁上，形成一層“膜”，阻礙熱量傳遞，這層“膜”稱之為水垢。
水垢的組成或成分是比較復(fù)雜的，通常都不是一種單一化合物，而是以一種化學(xué)成分為主，并同時(shí)含有其它化學(xué)成分。按水垢的化學(xué)成分，一般可分為碳酸鹽水垢、硫酸鹽水垢、硅酸鹽水垢、氧化鐵水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等幾種。
二、水垢對鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的危害
?。ㄒ唬墓?jié)能減排角度出發(fā)，鍋爐水垢存在以下危害：
1、降低鍋爐熱效率，浪費(fèi)大量燃料。鍋爐結(jié)生水垢后，受熱面的傳熱性能變差，燃料燃燒時(shí)放出的熱量不能迅速傳遞給爐水，因而大量熱量被煙氣帶走，造成排煙溫度升高，增加排煙熱損失，使鍋爐熱效率降低。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)結(jié)生水垢達(dá)1.5毫米時(shí)，就要多消耗6%的燃料；為5毫米時(shí)，燃料消耗就要達(dá)到15%；為8毫米時(shí)，燃料消耗量則增至34%。就我國目前57.82萬臺鍋爐來看，如果僅一部分鍋爐結(jié)有不同程度的水垢的話，所浪費(fèi)的燃料也是十分驚人的。
2、縮短鍋爐使用壽命，浪費(fèi)大量資金。一般鍋爐使用壽命，在正常使用條件下，能夠連續(xù)運(yùn)行20年左右。而現(xiàn)在部分使用單位的鍋爐沒有達(dá)到這一壽命，其原因是多方面的，其中之一就有水垢的影響。鍋爐結(jié)垢嚴(yán)重引發(fā)鍋筒鼓包、水冷壁或?qū)α鞴苁?。鍋筒挖補(bǔ)修復(fù)后，要根據(jù)實(shí)際情況對其適當(dāng)降壓使用，以確保安全。這樣一來，對于要求蒸汽壓力較高的單位來說，就不得不更換新的鍋爐。有些單位也會因蒸汽壓力過低而影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至出現(xiàn)次品，直接影響經(jīng)濟(jì)效益。
?。ǘ腻仩t運(yùn)行安全角度出發(fā)，鍋爐結(jié)生水垢存在以下危害：
1、破壞水循環(huán)。鍋爐水循環(huán)有自然水循環(huán)和強(qiáng)迫水循環(huán)兩種形式。前者是靠上升管和下降管的汽水比重不同產(chǎn)生的壓力差而進(jìn)行的水循環(huán)。后者主要是依靠水泵的機(jī)械動(dòng)力的作用而迫使循環(huán)的。無論是哪一種循環(huán)形式，都是經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算的，也就是說保證有足夠的流通截面積。當(dāng)爐管內(nèi)壁結(jié)生水垢后，會使得管內(nèi)流通截面積減少，流動(dòng)阻力增大，破壞了正常的水循環(huán)，使得向火面的金屬壁溫升高。當(dāng)管路完全被水垢堵死后，水循環(huán)則完全停止，金屬壁溫則更高，長期下去就易因過燒發(fā)生爆管事故。
2、引起金屬過熱，強(qiáng)度降低，危及安全。鍋爐受熱面使用的鋼材，一般均為碳素鋼，在使用過程中，允許金屬壁溫在450℃以下。鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)，金屬壁溫一般在280℃以下。當(dāng)鍋爐受熱面無垢時(shí)，金屬受熱后能很快將熱量傳遞給水，此時(shí)兩者的溫差約為30℃。但是，如果受熱面結(jié)生水垢，情況就不大一樣了。例如，當(dāng)工作壓力為1.25Mpa的鍋爐受熱面結(jié)有1毫米厚水垢時(shí)（混合水垢），金屬壁溫與爐水溫差就會達(dá)到200℃左右。也就是說此時(shí)金屬壁溫在鋼材允許溫度之內(nèi)。但當(dāng)水垢達(dá)3毫米時(shí)，金屬壁溫則上升到580℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了鋼材的允許溫度。因而，這時(shí)鋼材的抗拉強(qiáng)度就會由原來的4.0Mpa下降到1.0Mpa，鍋爐受壓元件就會在內(nèi)壓作用下發(fā)生過熱鼓皰、變形、泄漏，甚至爆炸。
三、水垢的預(yù)防與清除
要保證鍋爐不結(jié)垢或薄垢運(yùn)行，就要加強(qiáng)鍋爐給水處理，這是保證鍋爐安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。預(yù)防水垢生成，通常采用下列方法：人工、機(jī)械除垢：一要靠人工錘、刮、鏟等清除水垢，最后沖洗排盡。這個(gè)方法除垢效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，隨著化學(xué)清洗技術(shù)的提高，目前很少使用。
?。ㄒ唬C(jī)械除垢
依靠專門的清洗工具，如帶有電機(jī)、鋼絲軟帶的電動(dòng)洗管器。清除水垢的物理過程是：當(dāng)轉(zhuǎn)軸上的銑刀因電機(jī)驅(qū)動(dòng)與軟軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銑刀和水垢接觸，銑刀不僅跟著軟軸轉(zhuǎn)，同時(shí)也沿管壁移動(dòng)，將水垢研碎、研細(xì)直到剝落。
直徑為35mm～100mm的管內(nèi)水垢均可清除。
（二）化學(xué)除垢
化學(xué)除垢分堿洗法和酸洗法，堿洗法就是將不同品種、不同濃度的堿液注入鍋爐，然后在一定的壓力下進(jìn)行煮爐，從而達(dá)到堿洗的目的。酸洗除垢時(shí)，酸不僅能清除鍋爐受熱面上的水垢，同時(shí)也能與金屬反應(yīng)，從而使鍋爐遭到腐蝕或穿孔。因此酸洗的技術(shù)與要求比較高，鍋爐酸洗除垢時(shí)，必須請具有相應(yīng)酸洗級別的酸洗單位來進(jìn)行。
（三）鍋外水處理
這種方法適用于各種鍋爐。目前鍋外水處理效果可靠的有石灰──純堿軟化法，是向已經(jīng)澄清的水中加入適量的生石灰和純堿達(dá)到軟化目的。石灰──純堿軟化法有冷法和熱法兩種。冷法是在室溫下進(jìn)行，使水中殘余硬度降至1.5～2毫克當(dāng)量/升；熱法是將水溫加熱到20～80℃，使水中殘余硬度降至0.3～0.4毫克當(dāng)量/升。
離子交換劑分無機(jī)和有機(jī)兩大類：無機(jī)交換樹脂只能進(jìn)行表面交換，軟化效果差，使用較少；而有機(jī)交換樹脂的特點(diǎn)是顆粒核心結(jié)構(gòu)疏松，交換反應(yīng)在顆粒表面和內(nèi)部可以同時(shí)進(jìn)行，軟化效果較好。
（四）鍋內(nèi)水處理
此法主要是向爐水中加入化學(xué)藥品，與爐水中形成水垢的鈣、鎂鹽形成疏松的沉渣，然后用排污的方法將沉渣排出爐外，起到防止（或減少）鍋爐結(jié)垢的作用，爐內(nèi)加藥水處理一般用小型低壓火管鍋爐。鍋內(nèi)水處理常用的藥品有：磷酸三鈉、碳酸鈉（純堿）、氫氧化鈉（火堿）及有機(jī)膠體（栲膠）等。凡采用鍋內(nèi)水處理的，應(yīng)加強(qiáng)鍋爐排污，使已形成的泥渣、泥垢等排出爐外，收到較好的效果。
四、結(jié)束語
筆者認(rèn)為，水處理工作是否落實(shí)到實(shí)處，關(guān)鍵在于管理。如果有了水處理設(shè)備而不用，等于沒有水處理。因而，這就需要鍋爐使用單位領(lǐng)導(dǎo)樹立“安全第一，預(yù)防為主”的思想，真正認(rèn)識到水處理工作在鍋爐安全運(yùn)行、節(jié)能減排工作中的重要性。在能源日益緊缺的今天，加強(qiáng)對鍋爐用水質(zhì)量的管理，促進(jìn)節(jié)能減排工作的開展，保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，無疑是一件利國利民的事。
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