1 水垢的形成及性質(zhì)

    水垢的形成是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程,其原因有內(nèi)因和外因兩個(gè)方面，

鍋爐形成水垢原因及其處理措施

。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也叫內(nèi)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,是水垢形成的外因。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),生成難溶物質(zhì)析出。隨著爐水的不斷蒸發(fā)逐漸濃縮,當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí),析出物就會成為固體沉淀析出,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。按其水垢的化學(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。

    水垢是一種導(dǎo)熱性能極差的物質(zhì),僅為鍋爐鋼材的十分之一到數(shù)百分之一(鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)為46.5～58.2w/m.k),是“百害之源”。在各種水垢中,硅酸鹽水垢最為堅(jiān)硬,導(dǎo)熱性能非常小,容易附著在鍋爐受熱面最強(qiáng)的蒸發(fā)面上,是危害最大的一種水垢。

    2 水垢的預(yù)防

    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,通常采用下列方法來預(yù)防:

    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)加藥水處理一般用于小型低壓火管鍋爐。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、也稱燒堿)及有機(jī)膠體(栲膠)等。加藥時(shí),應(yīng)首先將各種藥品配制成溶液,然后再加入鍋爐內(nèi)。通常磷酸三鈉的溶液濃度為5～8%,碳酸鈉的溶液濃度不大于5%,氫氧化鈉的濃度不大于 1～2%。加藥方法有定期和連續(xù)加藥兩種。定期加藥主要靠加藥罐進(jìn)行加藥;連續(xù)加藥則在給水設(shè)備前,將藥連續(xù)加入給水中。對于蒸汽鍋爐,最好采用連續(xù)加藥法,這樣可使?fàn)t內(nèi)保持藥液的均勻。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,收到較好效果。

    鍋外水處理。這種方法適用于各種的鍋爐。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。因此,應(yīng)盡量采用熱法,以提高軟化效果。離子交換軟化法主要是依靠鈉離子交換器中的交換樹脂進(jìn)行軟化處理。由于交換樹脂吸附能力強(qiáng),能將游離在水中的鈣、鎂離子吸附,從而使鍋爐給水硬度達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。離子交換劑有無機(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)部同時(shí)可進(jìn)行,軟化效果好,故使用較多。

    3 鍋爐的除垢處理-酸洗

    3.1 酸洗鍋爐應(yīng)具備的條件:做模擬實(shí)驗(yàn),確保鹽酸對該爐的水垢能有效的清除;鍋爐結(jié)生水垢的平均厚度在0.5mm以上,且水垢對受熱面的覆蓋率在80%以上;鍋爐的鉚接,脹接,焊接等部位經(jīng)檢查無泄露,切受壓元件無嚴(yán)重腐蝕。

    3.2 酸洗的前期工作:

    根據(jù)檢查的情況,確定酸洗范圍:上下鍋筒,各集箱,水冷壁管,和對流管束。清洗的材質(zhì):上下鍋筒為20g,對流管束,各集箱和水冷壁管為20(GB3087-86)。清洗介質(zhì):4-5%的鹽酸溶液和0.3%的“02-緩蝕劑”。

    3.3 SHL20-13/A鍋爐酸洗除垢的有關(guān)計(jì)算:

    鹽酸采用31%的工業(yè)鹽酸,欲配置5%的稀鹽酸溶液，

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《鍋爐形成水垢原因及其處理措施》(http://www.msguai.com)。純鹽酸量:12500*5%=625kg

    “02-緩蝕劑”需求量:12500*0.3=37.5kg將此折算為31的工業(yè)鹽酸9.375/31=30.24kg因該鹽酸用量應(yīng)從總鹽酸用量2016kg中提取。故該鍋爐酸洗時(shí)配制的總酸量需用31的工業(yè)鹽酸為2016-30.24=1985.76kg

    “02--緩蝕劑”溶液為:

    375 30.24 18.75 18.75=442.74kg

    配制總酸液冷水的用量為:12500-1985.76-442.74=10071.5kg

    酸洗水沖洗結(jié)束后需用0.2~0.3的堿液進(jìn)行中和殘留的酸液,每噸水加2~3kgNAOH.ZE則加入NAOH的質(zhì)量為3*12.5=37.5kg

    3.4 工藝過程:

    配制溶液前。需對購進(jìn)的工業(yè)鹽酸的濃度進(jìn)行復(fù)測,以確定工業(yè)鹽酸的準(zhǔn)確濃度,并與標(biāo)簽上的濃度進(jìn)行比較。

    配制5%的稀鹽酸溶液:根據(jù)耐腐蝕容器容積的大小可分批次制取.所需31%的工業(yè)鹽酸1985.76kg,加入的冷水總量為10071.5kg,并攪拌均勻。

    配制“02-緩蝕劑”溶液:苯胺:18.75kg,甲醛18.75kg;31%的工業(yè)鹽酸30.24kg;70熱水375kg。配制順序:

    熱水-31%的工業(yè)鹽酸-苯胺-甲醛。每一種藥劑傾入熱水中都要用木棍劇烈攪勻。將配好的緩蝕劑按批次倒入配制好的稀鹽酸中,同時(shí)用木棍劇烈攪拌均勻。必須保證各批次鹽酸和緩蝕劑的比例關(guān)系。

    將配好的溶液用耐酸泵從排污閥(或安全閥座或排空閥處)注入鍋爐,注滿后,再從低部定期排污閥處回流到耐腐蝕容器中,進(jìn)行循環(huán)。每隔0.5~1小時(shí)循環(huán)一次,每次循環(huán)1小時(shí)。

    循環(huán)酸洗約5~7小時(shí),(一般不超過6小時(shí))在酸洗過程中,每隔15分鐘對酸液濃度進(jìn)行化驗(yàn),以判斷酸洗終了的時(shí)間。

    酸液濃度不斷降低,表示除垢過程在進(jìn)行。若酸洗濃度很快降低到0.5%以下時(shí),應(yīng)補(bǔ)充酸液,使其濃度保持2~3%。若酸洗濃度降低的變慢,然后在一段時(shí)間內(nèi)濃度不變表示水垢已基本除凈,即停止酸洗。(當(dāng)兩次側(cè)定酸液濃度差小于0.2%,則表明應(yīng)基本結(jié)束。酸洗結(jié)束后,應(yīng)立即放出鍋內(nèi)的酸液,通過輸水膠管防入沖渣溝內(nèi),以中和沖渣池內(nèi)的堿性。用清水沖洗鍋內(nèi)殘留的酸液,沖洗15~20分鐘。上水至最高水位,加熱至60,再加入0.2~0.3%的堿液(即每噸水加入2~3kgNAOH)不加壓進(jìn)行循環(huán)1~2小時(shí)。自然冷卻后,將堿液排至除塵溝內(nèi),以中和除塵水中的酸性。用清水沖洗1~2遍。

    3.5 注意事項(xiàng):要確認(rèn)水垢的性質(zhì),厚度及覆蓋范圍。酸洗除垢必須在有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行,并對酸洗的方案經(jīng)小組反復(fù)評審,制定切實(shí)可行的酸洗方案。無論采用何種緩蝕劑都不可避免對鍋爐有輕微腐蝕作用。(20號鋼的腐蝕速度為0.85g/m2.h)故酸洗除垢不宜多次采用。(不超過10次)。對鉚縫.脹口等部位有裂縫或滲漏缺陷的鍋爐,必須清除這些缺陷,否則不允許酸洗除垢。酸洗時(shí),操作人員應(yīng)配戴好防護(hù)用品,(防酸手套、塑料圍裙、口罩、眼鏡),打開門窗,以防傷害身體:嚴(yán)禁在工作場所進(jìn)行焊接,吸煙或取用明火,以防氫氣爆炸造成人身傷亡和其它損失。酸洗前應(yīng)將鍋爐的供水年,蒸汽出口及排污管道用盲板可靠隔絕,打開排空閥,使酸洗時(shí)產(chǎn)生的氣體順利排出。酸洗溫度應(yīng)控制在5為宜。酸洗過程中發(fā)現(xiàn)的問題和化驗(yàn)數(shù)據(jù)一定要認(rèn)真記錄。對無酸洗技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的單位應(yīng)委托酸洗專業(yè)隊(duì)伍承擔(dān)酸洗工作。

    參考文獻(xiàn)

    [1]徐立峰,徐立新.鍋爐除垢的節(jié)能效果分析[J].應(yīng)用能源技術(shù),2002,5.

    [2]程芳琴.鍋爐的防渣除垢劑[J].山西技術(shù).1996,(2):48～49.

    [3]姚繼賢,張輝主編.工業(yè)鍋爐防垢除垢技術(shù)[M].2006,8.