給水中雜質(zhì)進(jìn)入鍋爐后,隨著水溫不斷地升高或蒸發(fā)濃縮在鍋內(nèi)受熱面水側(cè)金屬
表面上生成的固體附著物稱為水垢。
一、水垢的形成
1.受熱分解
含有暫時(shí)硬度的水進(jìn)入鍋爐后,在加熱過(guò)程中,一些鈣鎂鹽類受熱分解,從溶
于水的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成難溶于水的物質(zhì),附著于鍋爐金屬表面上結(jié)為水垢,鈣和鎂
鹽類分解如下:
ca(HC03)2→CaC03↓ H2O C02↑
Mg(HCO)2→MgC03 H2O C02↑
MgC03 H2O→Mg(OH)2↓ c02↑
2.某些鹽類超過(guò)了其溶解度由于鍋水的不斷蒸發(fā)和濃縮,水中的溶解鹽類含量
不斷增加,當(dāng)某些鹽類達(dá)到過(guò)飽和時(shí),鹽類在蒸發(fā)面上析出固相,結(jié)生水垢。
3.溶解度下降
隨著鍋水溫度的升高,鍋水中某些鹽類溶解度下降,如CaS04和CaSi03等鹽
類。
4.相互反應(yīng)給水中原溶解度較大的鹽類和鍋水中其他鹽類、堿反應(yīng)后,生成
難溶于水的化合物,從而結(jié)生水垢。一些鹽和堿相互反應(yīng)如下:/Ca(HC03)
2 2NaOH=CaC03↓ N4C03 H20
CaCl2 Na2C03=CaC03↓ 2NaCl
5.水渣轉(zhuǎn)化
當(dāng)鍋內(nèi)水渣過(guò)多時(shí),而且又粘,如Mg(OH)2和Mg3(P04)2等,如果排污不
及時(shí),很容易由泥渣轉(zhuǎn)化為水垢。
二、水垢的分類
1.碳酸鹽水垢:是以鈣簇的碳酸鹽為主要成分的水垢,包括氫氧化縷,其中
CaC03>50×10-2.
硫酸鹽水垢:是以硫酸鈣為主要成分的水垢,其中CaS04>50×10-2。
3.硅酸鹽水垢:當(dāng)水垢中的Si02>20×10-2時(shí),屬于這類水垢。
4.混合水垢:這種水垢有兩種組成形式:一種是鈣簇的碳酸鹽、硫酸鹽、硅
酸鹽以及氧化鐵等組成的混合物,難以分出哪一種是主要成分;另一種是各種
水垢以?shī)A層的形式組成為一體,所以也很難指出哪一種成分是主要的。表7-9
給出了各種水垢的定性鑒別方法。
三、水垢的危害水垢的導(dǎo)熱性一般都很差。不同的水垢因其化學(xué)組成不同,內(nèi)
部孔隙不同,水垢內(nèi)各層次結(jié)構(gòu)不同等原因,導(dǎo)熱性也各不相同。各種水垢的
導(dǎo)熱系數(shù)如表7-10所示。水垢的導(dǎo)熱系數(shù)大約僅為鋼材板的導(dǎo)熱系數(shù)的1×
10-1~1×10-2。這就是說(shuō)假設(shè)有0.lmm厚的水垢附著在金屬壁上,其熱阻
相當(dāng)于加厚了幾毫米到幾十毫米。水垢的導(dǎo)熱系數(shù)很低是水垢危害大的主要原
因。
水垢的危害可歸納如下:
1.浪費(fèi)燃料、降低鍋爐熱效率
因?yàn)樗傅膶?dǎo)熱系數(shù)比鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)小數(shù)十倍到數(shù)百倍。因此鍋爐結(jié)有水垢時(shí)
,使鍋爐受熱面的傳熱性能變差,燃料燃燒所放出的熱量不能有效地傳遞到鍋
爐水中,大量的熱量被煙氣帶走,造成排煙溫度升高,排煙熱損失增加,鍋
爐的熱效率降低。在這種情況下,為保證鍋爐的參數(shù),就必須更多投加燃料
,提高爐膛的溫度和煙氣溫度,因此造成燃料浪費(fèi)。有人估算,鍋爐受熱面上
結(jié)有1mm厚的水垢,浪費(fèi)燃料約3~5。
2.影響鍋爐安全運(yùn)行
鍋爐水垢常常生成在熱負(fù)荷很高的鍋爐受熱面上。因水垢導(dǎo)熱性能很差,導(dǎo)
致金屬管壁局部溫度大大升高。當(dāng)溫度超過(guò)了金屬所能承受的允許溫度時(shí),金
屬因過(guò)熱而蠕變,強(qiáng)度降低,在鍋爐工作壓力下,金屬會(huì)發(fā)生鼓包、穿孔和
破裂、影響鍋爐安全運(yùn)行。
3.水垢能導(dǎo)致垢下金屬腐蝕
鍋爐受熱面內(nèi)有水垢附著的條件下,從水垢的孔、縫隙滲入的鍋水,在沉
積的水垢層與鍋爐受熱面之間急劇蒸發(fā)。在水垢層下,鍋水可被濃縮到很高濃
度。其中有些物質(zhì)在高溫高濃度的條件下會(huì)對(duì)鍋爐受熱面產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕,如
NaOH等。結(jié)垢、腐蝕過(guò)程相互促進(jìn),會(huì)很快導(dǎo)致金屬受熱面的損壞,以致使鍋
爐發(fā)生爆管事故。
4.降低鍋爐出力
鍋爐結(jié)垢后,由于傳熱性變差,要達(dá)到鍋爐額定蒸發(fā)量或額定產(chǎn)熱量,就
需要多消耗燃料。但隨著結(jié)垢厚度的增加,以及爐膛容積的爐排面積是一定的,
燃料消耗受到限制,因此鍋爐的出力就會(huì)降低。
5.結(jié)垢會(huì)降低鍋爐使用壽命
鍋爐受熱面上的水垢,必須徹底清除才能保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。無(wú)論人工、機(jī)
械、還是采用化學(xué)藥品除垢都會(huì)影響鍋爐的使用壽命。
四、水垢的清除
1.人工除垢
這種方法要*人工錘、刮、鏟籌清除水垢,最后沖洗排盡。此方法除垢效率低、
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。
2.機(jī)械除垢
依*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(guò)程是:當(dāng)轉(zhuǎn)軸上的鏡刀因電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),與軟軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),鏡刀和水垢
接觸,鏡刀不僅跟軟軸轉(zhuǎn),同時(shí)也沿管壁移動(dòng),將水垢研碎研細(xì)、剝落。直
徑為35~100mm的管內(nèi)水垢,均可清除。
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