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鍋爐水垢的形成及清除方法——磷酸三鈉

  來源:www.allahaiman.com
      鍋爐是以水為介質生產蒸汽或熱水的熱工主要設備,在人類生活和生產中起到重要作用。鍋爐所用的水并不是絕對純凈的天然水,里面含有各種雜質,會引起水垢的生成。鍋爐水垢的形成會降低鍋爐的傳熱效率,影響鍋爐的安全運行并縮短鍋爐壽命,大大降低鍋爐運行的經濟性,所以對水垢的清除和預防是必須的。

       水垢的形成

       鍋爐給水中含有一定量的鈣、鎂離子及其他重金屬離子,鍋爐運行期間,鈣、鎂等離子吸收熱量,會與溶解在水中的二氧化碳發生化學反應,生成難溶物質析出。水在爐內被加熱生成水蒸氣,爐水中鈣、鎂碳酸鹽的濃度越來越高,而且某些鈣、鎂鹽的溶解度隨著水溫度的升高而降低,當達到一定濃度時,就會從水中分離出來形成固體沉淀。這些固體沉淀會附著在鍋爐內表面上,隨著厚度的增加成為阻礙熱量傳遞的水垢。

       水垢的危害

       水垢的導熱性很差,其危害主要包括四個方面。

       1.降低鍋爐傳熱效率,造成燃料浪費

水垢的導熱性很差,導熱系數只是鋼材的1/50~1/30。水垢附著在受熱面上后,熱量傳遞困難,燃料產生的熱量不能很好地傳遞給鍋爐水,使鍋爐水吸收熱量減少,大量熱量被煙氣帶走,造成熱量浪費。為了使鍋爐工作時達到其額定參數,則需要添加比正常工作時為多的燃料,從而造成了燃料浪費。據試驗,在鍋爐壁上生成1mm厚水垢,會多消耗5%~8%燃料,鍋爐效率降低1%~2%。

       2.危及鍋爐安全運行,縮短鍋爐壽命

水垢導熱性能極差,使受熱面吸收的能量不能被及時傳遞給爐水,導致結垢的受熱面工作溫度增高,當溫度超過了鋼材所能承受的溫度時,金屬強度就會顯著降低,導致金屬過熱變形,易使鍋爐鋼板鼓包或爆裂。如果不能及時除去水垢,會使鍋爐壁遭到破壞,縮短鍋爐使用壽命。

       3.降低鍋爐經濟運行

水垢的存在影響鍋爐的正常運行,需要定時清除,而且水垢的存在會縮短鍋爐壽命并影響其安全運行,需要增加檢修量,浪費大量資金。清除鍋爐水垢所需的各種化學藥品采購和應用,也需要大量的人力和物力。

       4.增加大氣污染

水垢的導熱系數很低,使鍋爐的熱效率下降,大量熱量被煙氣帶出,造成熱量浪費。與無垢狀態相比,鍋爐額定工作參數下會排出更多的煙塵、二氧化硫以及其它有害物質,對大氣的污染更為嚴重。

       水垢清除方法

       機械法除垢

機械法除垢即利用各種鏟、削工具或專門的銑管器直接從鍋爐壁上清除水垢,近年來利用高壓水射流除垢得到廣泛的應用。機械法除垢操作簡單,易于實行,但是這種方法勞動強度大,清除不徹底,增加傳熱面的粗糙度,所以鍋爐清洗通常以化學法為主。

       化學法除垢

       堿洗法

堿洗法就是根據實際情況,將不同品種、不同濃度(一般保持堿的質量分數在3%左右為宜)的堿液注入鍋爐,然后在一定的壓力下加熱進行除垢。堿洗法比較簡單,費用低,但需要較長時間才能達到除垢的效果。在實際中主要采用酸洗法除垢。

       酸洗法

由于價格原因,鍋爐水垢酸洗以磷酸鹽為主如磷酸三鈉。鹽酸能與水垢的組分如鈣、鎂碳酸鹽及氫氧化物起作用,生成易溶于水的鹽和揮發物。鹽酸不但有溶解作用,而且能使附著在金屬表面的氧化物剝離下來。酸洗前必須檢查測定不同部位水垢的厚度,估算酸的用量及濃度。

      1.磷酸三鈉能與水中容易結成鍋垢的可溶性鈣鹽、鎂鹽等起作用,生成不溶性的磷酸鈣Ca3(PO4)2、磷酸鎂Mg3(PO4)2等沉淀物懸浮於水中,所以使鍋爐不結鍋垢。
  2.同時多余的磷酸三鈉,還能將已結的鍋垢部分變成松軟而脫落。因此節約了鍋爐的用煤,維護了鍋爐的安全和延長了鍋爐的使用期限。反應式如下:
  3CaSO4+2Na3PO4→3Na2SO4+Ca3(PO4)2↓
  3MgSO4+2Na3PO4→3Na2SO4+Mg3(PO4)↓

雖然酸洗可以除去水垢,但也對金屬有腐蝕性,所以在酸洗過程中需加入緩蝕劑以阻止或減緩對金屬的腐蝕。常見的緩蝕劑有若丁等。

水垢的產生不但影響鍋爐的經濟運行,而且危害生產安全,并加重空氣污染。對水垢的預防以及水垢產生后的清除都是十分必要的。
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