锅炉的合理排污及水垢的形成与危害.docx

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1、锅炉的合理排污及水垢的形成与危害 摘要：锅炉是电力，石油，冶金，纺织及城市建设等行业不行缺少的设备，它是一种投资大，技术含量高的通用设备，其设计，制造，安装，运行和检修涉及多种学科，国家设有专业监督机构对其各个环节进行全面的监督与管理。就其运行工作来说，锅炉作为能耗大户，不论其容量大小参数凹凸，锅炉的平安，经济，稳定运转已经成为各个工矿企业开展生产，节能降耗的重要任务。本文介绍了锅炉排污的方式方法及探讨了合理排污对运行工作的意义，总结了锅炉水在炉内加热，蒸发，浓缩中生成水垢的过程和其构成和分类及对锅炉的危害。对从事相关工作的人员有肯定的借鉴作用。 关键词：工业锅炉；排污；水垢；浓缩。 中图分类

2、号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1673-3791（2022）12（c）-0000-00 随着经济的发展和社会的进步，锅炉早已成为国民经济建设中不行缺少的设备，并且在相当长的将来仍旧是经济建设中的基础行业。做为能耗大户和环境污染的大户，其燃料消耗量在任何一个国家或地区所占的比例都是最大的，做为能源主要组成部分的煤，油和自然气等不行再生的常规燃料的储量越来越少。因此锅炉的平安经济稳定运行通常是企业内部实施节能降耗措施的重要保证，本文就运行工作中最基本的排污操作及水垢危害做了一些基本的探讨。 1 排污的作用 总所周知，排污是每个锅炉运行操作中一件必不行少的工序。这就好比人吃了食物，经过消化

3、后，必需排泄糟粕一样；也如同煤经过燃烧利用其热量而解除炉渣一样，但这只是一个简洁的类比。锅炉排污的关键是要解决炉水浓缩后残留下来的杂质污物带来的问题，以保证炉水质量在国家标准的允许范围内，确保锅炉设备的平安，经济，牢靠运行。而炉水浓缩是一种困难的物理，化学过程。当含有矿物质的水（尽管经过化学处理）进入锅炉后，水受高温加热而猛烈蒸发，由管道送到各个用户，而矿物质类就留在锅炉中，炉水就渐渐变浓，以致成为高浓度的矿物质水。当矿物质在炉水中达到肯定限度时（称饱和）就不会再溶解了（国家标准20T/H蒸汽锅炉炉水含盐量3500PPM）。假如再有矿物质和盐类进入就会在锅炉内形成水垢，这些矿物质和盐类由于炉水

4、上下温差和水循环的作用易于处在水层上部，形成高浓度的表面水。所以，一般来说锅炉结垢上部要比下部严峻。因此限制炉水的浓缩过程是防止锅炉受热面结垢的基本方法之一。以上是从浓缩角度来说明水垢析出的缘由。可用浓缩倍率C来表示浓缩程度，C=D/Q （C蒸发倍率，D蒸发量，Q锅炉水容积）。 另一方面从矿物质本身特性来说：气压和温度对矿物质本身的最大溶解离子积（每种物质阴，阳离子量的乘積）也有明显的影响。当离子积达到其最大溶解离子积以后，将有沉淀反比析出。大多数盐类的溶解度是随着水温的上升而增大的，而有些盐类（如Mg（OH）2 CaSO4 等）的最大溶度积却和水温成反比，这是应引起高度重视的。并且当水温达到

5、沸腾而蒸发时，即使易容的钠盐（Na2SO4 ，Na2CO3）也会析出沉淀形成水垢。以上是从炉水浓缩和升温两个方面说明白水中矿物质的存在方式的改变。 要解决以上问题除了为锅炉供应合格的软化水以外还须要对锅炉进行排污，排污分定期排污和连续排污两种。这两种方式分别处于锅炉的底部和顶部，因为底部和顶部最简单集结杂质或是炉水浓度最高的部位。 2 排污的合理性评价 首先，从操作上说明一下定期排污问题。定期排污管开设在下集箱或下锅筒底部，主要是解除锅水中的水渣（松散状的沉淀物），也可以解除盐分。排污阀门和管道都是处于高温高压和大量污物的工作环境之中，承受着腐蚀和冲刷。定期排污要运用快速且直通的阀门（如直通球

6、阀，斜式球型阀，快速齿条阀）。供热公司一般都用两个直通球阀；也有采纳一只快速阀配一只慢速阀，但在这种状况下安装位置要正确，应将慢速阀安装在其次的位置上（从锅炉向离开方向算起）。操作上有爱护第一道阀门和爱护其次道阀门两种方法，均符合有关规程要求，但本文认为爱护其次道阀门的方法明显优于爱护第一道阀门的方法，缘由不在此累述。在实际操作中也是根据爱护其次道阀门实行的。排污时间上，下汽包排污最长不超过30秒；联箱排污一般8-10秒，在水质正常的状况下，每班排一次就可以了。 连续排污，顾名思义就是保持排污阀门长期开启的，解除锅水中的盐分杂质，以降低炉水的碱度，氯根和悬浮物，防止汽水共腾现象的发生和炉水对汽

7、包壁的腐蚀。由于上锅筒蒸发面处的炉水盐分最高，所以连续排污就设在上锅筒，且排污管与锅筒纵向中心线平行，其排污位置应处于正常水位线下80101毫米处，即吸污管上端距锅炉正常水位80101毫米。这样既保证锅炉水位波动时排污仍能不中断，又不会排走蒸汽。阀门开度大小由化验员依据炉水质量分析状况通知司炉工进行调整。连续排污阀门应采纳一个截止阀（做为全开全关用）配一只硬质合金钢或不锈钢材质的针型阀（做为调整用），供热公司用球阀和截止阀匹配，也基本上满意上面的要求。 其次，合理的排污率是经过科学的计算和实践检验来确定的，也就是进行锅炉的热化学试验。见图1所示。它的要求就是在炉水质量达到了国家要求的标准后，保

8、持炉水的盐类浓度不变。直观的说就是给水带进锅炉多少盐（碱）量，就要通过排污排走多少盐（碱）量。为便于分析，在实际热化学试验中可用炉水碱度代表含盐（碱）量。 D蒸发量 a给水含碱浓度 Dp排污量 a蒸汽含碱浓度 D+Dp给水量 A排污水含碱浓度 =排污率（=Dp/D） 图1 蒸发、排污、给水示意图 依据锅内酸碱进出量平衡的原则 （D+Dp）a=Da+DpA 引入=Dp/D 可得（1+）a=a +A 事实上，蒸汽所能带走的盐碱量是微乎其微的，可以忽视不计，即a 0。得出=a/（A-a）。从中可知，假如想在炉水水质达到国家标准并维持这个标准，排污率是随着给水碱度的增大而增大的。国家标准的碱度值是6-

9、24mmol/L，一般工业锅炉的排污率在10%以下。在给水方面供热公司有深井水和城市自来水两种水源，由于自来水的价格因素（不断涨价），为降低生产成本采纳增加深井水用量的做法，并且本地区深井水硬度较低，一般不超过2mmol/L，而自来水硬度在4.55.5mmlo/L之间，这样就延长了离子交换器的再生周期，削减了再生用盐的消耗也削减了再生过程中的用水消耗，降低了软化水制作成本。但是深井水碱度较自来水高，易造成过大的排污量。经过不断测试和计算，采纳深井水占到总用水量1/2到2/3的措施，排污率得到了有效限制但与志向中的结果尚有肯定距离，而给水的碱度在现有的水处理设备中是不能消退的，安排以后通过将一部

10、分Na离子交换器改造成H离子交换器，两者串联运用进一步降低给水碱度，削减排污。 定期排污水量是按几何尺寸计算得到的，通常采纳公式：排污水量Dp=dlh。（d上汽包内径 l上汽包长度 h水位改变量 r水重度）。关于定期排污量，下汽包排污驾驭水位改变量h为24mm，下部各联箱排污驾驭h为12mm。对于定期排污一般讲限制好排污时间即可，如何驾驭前面已经介绍了，假如排污过多易引起水循环恶化而造成事故。定期排污的关键点在于要将全部排污点匀称拍到不能遗漏并不能同时两点或多点排污。事实上锅炉正常运行时，由于炉水不断循环，泥沙和水渣并不能完全沉淀下来，一些水渣和沉淀物会被水流带动不易沉积在锅炉底部，所以应当在

11、锅炉低负荷运转时进行定期排污，假如能在锅炉热备用时进行定期排污效果会更好。 3 水垢的形成与危害 排污率过高会造成能源的白白奢侈。而排污率过小，达不到国家要求的炉水质量标准则会形成水垢，危害极大。水垢的形成原理前面已经讲过，它的产生过程是比较直观的。水被加热成汽泡，汽泡附着在高温的管壁内，汽泡渐渐汲取热量而增大后脱离管壁，离开锅炉送入用户，而汽泡表面的矿物质则不会随着汽泡脱离管壁而是留在了原处形成水垢，并随着时间渐渐累积。水垢的按成分主要分成碳酸盐水垢，硫酸盐水垢，硅酸盐水垢和混合水垢，其中硅酸盐水垢最为坚硬且导热系数最低。 水垢的平均导热系数在0.050.7大卡/米时度的范围内改变，金属钢管

12、的导热系数是3050大卡/米时度，两者相差73500倍。这么大的传热实力差距会造成下列危害。详见表1所示。 水垢种类水垢特性导热系数 （大卡/米时度） 含有油质水垢坚硬 0.1 硅酸盐水垢（含SiO220-25%或更高） 坚硬 0，05-0.2 无定形碳酸盐水垢 （CaCO2，MgCO3） 软 0.2-1.0 硫酸盐水垢 （CaSO4+MgSo450%）无定形粉末状变坚硬状态 0.5-5.0 混合水垢 坚硬 0.7 表1 各类水垢的导热特性 3.1大量奢侈燃料 锅炉受热面内的炉水是通过管壁从高温烟气中汲取热能而倍加热，沸腾，蒸发成水蒸气。假如内壁被水垢覆盖，那么燃料传给炉水的热量就大大削减，不

13、能被汲取的热量将随着高温烟气白白的跑掉了。这就是为什么结垢严峻的锅炉尽管耗煤量不少而负荷仅为正常负荷的60-73%的主要缘由。粗略估计，炉管结垢2毫米厚将增加燃料消耗量6-10%（大部分工业锅炉均有1毫米左右的水垢），依据TSG G50032022锅炉化学清洗规则，锅炉受热面被水垢覆盖80%以上且水垢平均厚度达到1毫米以上可以进行锅炉清洗，一般工业锅炉驾驭水垢超过2毫米应当清洗。 3.2危及锅炉平安运行，影响锅炉寿命 水垢造成金属壁热阻增大，使管子得不到内部炉水的冷却而管子外壁又处在近1010的高温烟气的加热之下，加剧了金属的高温氧化腐蚀，使管壁厚度快速减薄。另一方面，高温条件下金属强度快速降

14、低。供热公司锅炉的炉管温度极限为450，即在承受450以下的温度时钢管的机械性能可以保持不变，当超过这个温度极限管子就会过热鼓包，变形，裂开身子爆破。依据试验得到，碳素钢管在560时，其抗拉强度可从40kg/mm2下降到10kg/mm2。尽管公司锅炉的蒸汽温度为180-190，但假如炉管内部结垢，其存在会使金属壁温明显上升，炉管外壁的温度是很难预料的。所以不论锅炉压力，温度各种參数凹凸，水垢的危害都是巨大的。据统计，由结垢引发的锅炉事故占锅炉事故总数的65%。 3.3增大检修 由于锅炉结垢，必定导致运行周期缩短而检修时间增加，随之带来人力物力的消耗。不论是机械除垢还是化学清洗都给检修人员带来担

15、心全因素。 4 结语 以上结合天津滨海供热公司的部分锅炉和水质状况分析了合理排污与经济性的关系，并总结了合理排污的措施及炉内水垢的形成和给正常生产带来的危害。所以做好锅炉给水处理及运行中的排污工作对设备的平安经济稳定运行有着极其重要的意义。 参考文献 【1】丁崇功 寇广孝 ，工业锅炉设备 机械工业出版社 2022年2月 【2】沈祥智 吴金星 工业及电厂锅炉节能技术化学工业出版社 2022年3月 【3】丁明舫 崔一百零一成 陆其虎 薛继承 时静茹 锅炉技术问答中国电力出版社 2004年1月 【4】TSG G5003-2022 锅炉化学清洗规则 作者简介：程更生（1967），男，天津人， 89年毕业于东南高校动力系工程热物理专业。 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页