鍋爐是受熱設備中最容易沾上各種污垢的設備。它的遇水則會結水垢,蒸汽流程中會結鹽垢,有腐蝕之處會產生銹垢;它在火焰則和其后的煙氣流程中,會黏附焦渣、積累粉煤灰、黏附油渣炱和腐蝕產物。
鍋爐參數不同,工作條件不同,污垢成分也會有很大差異。水質處理是防止污垢的基礎,除垢清洗則是保持受熱面清潔的重要措施。為更有效地防垢和除垢,必須查明污垢成因,以便從源頭上解決和更有效地采取清洗措施。
(1)采暖鍋爐和工業鍋爐的水垢。
小型生活用鍋爐、采暖鍋爐和工業鍋爐是化學清洗的主要對象,每年的清洗量高達數萬臺次,總產值近億元,應是關注的焦點。小型生活用鍋爐數量巨大,基本都不進行水處理,使用自來水或地表水、井水為原水,只要受熱,占水總溶解固形物70%以上的碳酸鹽硬度就會成垢析出。即使人們不了解此成垢反應歷程,但生活經歷都給出了這種認識。在黃河流域和海灤水系經流之處,水的碳酸鹽硬度約為2mmol/L。這就是說,每向鍋爐送入1T水,就會產生0.2 kg水垢,即使只有50%在受熱面上結成水垢,其數量也很可觀。
采暖的熱水鍋爐結垢原因和小型生活鍋爐相同,但是它受控于熱水鍋爐的工質損失程度和工質的溫度。如果熱水鍋爐補水率≧5%,難免因熱水鍋爐受熱面和熱網系統中結垢而影響傳熱;如果水溫超過60℃,鍋爐受熱面和熱網系統也會結水垢。它們的成分都是以碳酸鈣為主。采暖蒸汽鍋爐不進行補充水處理,也不進行鍋內水處理者,必然會結垢。補充水質不合格或者鍋內處理不當,或者鍋爐排污量不足,都會使受熱百管子結水垢。上述3種情況所生成的垢,是直接由水中析出碳酸鈣,碳酸鈣微晶在受熱面上依次排序和增大晶粒尺寸,為一次水垢。工質溫度越高,結垢程度越嚴重。它既與難溶化合物溶解度隨水溫升高而降低的習性有關,更和熱流作用有關。受熱面熱負荷對結垢速率影響至大。
3.8MPa及以上工業鍋爐,進行鍋內磷酸鹽防垢處理,可使進入鍋爐的少量鈣鎂離子以水渣形式成為不黏附的絮團,并隨定時進行的底部排污排出鍋外。但是,當給水硬度嚴重超標時,尤其是當底部排污不足時,水渣會隨鍋水循環,黏附在受熱面管子的向火側形成二次水垢,它們的成分以磷酸鹽垢為主,當給水硬度超標嚴重時,也會有碳酸鈣存在。
(2)電站鍋爐的水垢和銹垢。
電站鍋爐補充水是化學除鹽水。化學除鹽系統陽床的脫除離子能力和金屬離子的原子序數及價態有關,因此,其脫除鈣鎂離子的能力最強。化學除鹽水的硬度應該是零。然而,與給水組成95%的凝結水水質受凝汽器泄漏的影響甚大。凝汽器泄漏是直接向給水輸入硬度的主要原因。只要凝汽器泄漏,電站鍋爐水冷壁管必然會結垢。電站鍋爐水冷壁管結水垢的另一重要原因,是相當多的亞臨界參數控制循環鍋爐無底部排污裝置。即使鍋爐投入了磷酸三鈉,使水垢成分變成了水渣,最終還是黏附到了水冷壁管上成垢。電站鍋爐水冷壁管結垢后,必然誘發垢下的閉塞區腐蝕,產生銹垢,而且銹垢所占比例遠大于水垢成分,可達水垢的5~10倍。這就是腐蝕產物垢,亦即銹垢。
電站鍋爐過熱器管和直流鍋爐受熱面管子還會結鹽垢,而且只要結鹽垢,必然會超溫產生磁性氧化鐵垢,它不同于常見的銹垢之處是其成分幾乎全部是磁化氧化鐵,是水蒸汽氧化腐蝕的產物。
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