不良水质对锅炉的危害及锅炉水处理方法

特种设备管理 2018-01-11 11:24:24
    随着社会经济以及现代工业的飞速发展,在人们日常生活以及各种工业生产都会广泛应用到锅炉。在锅炉运行中,水质是必不可少的一种工质,水质处理是锅炉安全、经济运行中非常重要的内容。锅炉水处理主要是处理进入到锅炉之前给水中的有机物、胶体物、悬浮物、气体以及各种溶液的盐类等物质,同时还需要妥善调整锅内水质,确保锅炉给水以及锅水的品质达到相应的标准和要求。假如锅炉水质不良的情况下,通过一系列物理变化、化学反应很容易使得锅炉受热面结垢,或者使金属腐蚀,这样会对锅炉应用造成严重的危害,因此必须高度重视锅炉水处理。
    一、不良水质对于锅炉的危害
    (一)结垢
    锅炉属于一种热交换设备,主要会产生热水或者蒸汽,要实现换热的过程,就一定要用水这种介质来传能。锅炉水受热的过程中,水中的钾、钙、钠、镁以及O2、CO2等溶解性气体很容易发生化学反应,而且这些杂质也容易浓缩,锅内杂质处于一种饱和状态时会析出固体物质,假如在锅水中悬浮的情况下就会被称为水渣;假如是在受热面附着的情况下就会被称为水垢。通常情况下,相对于钢铁而言,水垢的导热能力仅仅为十分之一至几百分之一,因此一旦锅炉内出现水垢,会大大降低锅炉受热面的传热性能,相应的也就会降低锅炉的热效率,为了保证锅炉的额定参数,一定要投入更多的燃料,这样会导致燃料浪费。同时,锅炉出现水垢的情况下,由于其传热性能大大降低,因此燃料燃烧产生的热量无法在短时间内快速传导到锅水中,这样会升高锅炉受热面金属壁温,结果导致金属过热,极易引发鼓包以及爆管等重大安全事故。具体而言,结垢对于锅炉的危害主要体现在以下几个方面:
    1.浪费燃料
    如果锅炉结垢后,会降低锅炉受热面的传热性能,这样锅水也无法及时接收到燃料燃烧产生的热量,燃烧产生的烟气会带走大部分的热量,这样会使排烟温度过高,增加烟热损失,降低锅炉热效率。为了使锅炉在额定参数下运行,一定要加大燃料的投入。
    2.损坏受热面
    锅炉结垢后,因为传热性能大大降低,燃料燃烧产生的热量无法向锅水传递,这样会大大升高烟气以及炉膛的温度,由于锅炉受热面的两侧产生较大的温差,也会升高金属壁的温度,进而降低金属壁的强度。迫于锅内压力很容易出现鼓包、爆炸等危险。
    3.锅炉出力降低
    在锅炉结垢后,会使受热管的内流通截面减少,使管内水循环流动阻力增加,严重的话可能会使受热管完全堵塞,这样会严重影响锅炉正常的水循环,锅炉内部的传热也会受到很大的影响,进而削弱锅炉的蒸发能力,降低锅炉出力。
    4.增加化学除垢药剂的消耗
    为了确保锅炉的经济、安全运行,必须彻底清除水垢,一般都会采用碱、酸等化学药剂除垢,这样需要的化学药品量较大,很容易污染环境。而且如果酸洗过于频繁或者酸洗不当的情况下,可能会缩短锅炉的使用寿命。
    (二)腐蚀
    腐蚀主要指电化学腐蚀,因为锅炉给水没有除氧的情况下进入到锅内,进而导致腐蚀。腐蚀会对锅炉造成以下几个方面的
危害:
    1.破坏金属构件
    水质不良的情况下,锅筒集箱、对流管柬、水冷壁、省煤器等构件的金属面可能会被腐蚀,这样会减少金属壁的厚度,也可能会使金属壁凹陷甚至穿孔,使锅炉强度降低,对于锅炉的安全运行会造成严重的影响。而且也会大大缩短锅炉的使用寿命,导致巨大的经济损失。特别是热水锅炉具有大量的循环水,腐蚀情况可能更加严重。
    2.产生垢下腐蚀
    水垢中含有高价铁,因此接触水垢后很容易产生化学反应而导致金属腐蚀。铁的腐蚀产物也非常容易形成新的水垢,这样就会形成一种恶性循环,使锅炉部件损坏速度进一步加快。特别是燃油锅炉金属腐蚀的产物对于锅炉的危害更大,一旦腐蚀达到某一种深度后,管壁会由于过热出现鼓包、爆管等现象。
    3.汽水共腾
    如果锅炉的运行操作不正确,或者是由于锅炉水中掺杂了大量的硅化物、磷酸钠、氯化钠、油脂等杂质,或者锅炉水中的碱和有机物出现皂化反应的情况下,蒸汽锅炉中的水大部分被蒸汽带走,液面会出现泡沫,导致汽水共腾。这种情况下,锅炉的蒸汽被污染,蒸汽流以及过热器管中会积盐,使管道堵塞。而且,蒸汽过热的温度下降后,很难辨清气泡,这样会出现水锤作用,导致过热器内、回水弯头部位以及蒸汽阀门出现腐蚀。
    (三)杂质堵塞
    因为使用环境不同的话,应用的水质也会有很大差异,一旦锅炉水循环系统中有各种水质的情况下,很容易使管道堵塞,这样会大大降低锅炉的蒸汽品质。而且水位计很难准确看清楚水位,这样会发生水击等事故,不利于锅炉的安全运行,不仅会增加能源消耗量,也不利于锅炉的安全运行。
    二、关于锅炉水的处理方法
    (一)凝结水处理
    在循环的过程中,凝结水可能会被系统腐蚀产物以及汽轮机凝汽器冷却水泄漏等污染,因此也应该采取适当的处理措施。在处理凝结水的过程中,主要需要考虑凝结水污染情况、锅炉是否具有分离器或者锅筒、锅炉参数等情况。锅炉参数提高的情况下,相应的也会增加凝结水的处理量。一旦超过锅炉临界压力,一定要全部处理干净,如果是亚临界压力或者超高压的处理量一般控制在25%-100%。如果锅炉有锅筒的话,可以不用处理。电磁过滤器、纤维素覆盖过滤器是目前较为常用的凝结水处理设备。将凝结水中的氧化铁以及氧化铜等腐蚀产物除去后,再加入粉末树脂覆盖过滤器或者混合床中进行深层次的除盐。
    (二)补给水处理
    由于蒸汽的不同用途以及不同的凝结水回收程度,相应的补给水量也会有很大差异。一般情况下,供热锅炉达到100%,凝汽式电站锅炉比其蒸发量3%还少。补给水的处理环节主要包括以下几个环节:
    1.预处理
    若原水属于地表水的情况下,首先应该将水中的有机物、胶体物以及悬浮物等完全除去,一般可以将硫酸铝等混凝剂加入到原水中,这样可以凝聚水中的杂质使其自己慢慢下沉,然后再进行过滤。如果原水属于城市用水或者地下水的情况下,可以不用除去水中杂物,可以直接过滤。一般可以采用机械搅拌式、水力加速式以及脉冲式澄清器等澄清设备进行澄清,可以采用双流式、单流式过滤器或者无阀滤池、虹吸滤池等过滤设备。还可以应用活性炭过滤器将水中的有机物进一步清除。
    2.软化
    将镁、钙等硬盐利用人造或者天然的离子交换剂转化成不结硬垢的盐,这样可有效避免锅炉管内壁会形成硬水垢。如果锅炉水具有较高的碱度或者含有碳酸镁、碳酸钙盐的情况下,可以在预处理环节加入石灰或者直接采用氢钠离子交换法进行处理。这种处理方法基本上可以适用于部分工业锅炉的要求。
    3.除盐
    由于锅炉参数一直在提高,而且也慢慢出现了直流锅炉,有的工业锅炉甚至要求完全清除锅炉给水的所有盐分。因此一定要应用除盐办法。采用化学除盐有很多种离子交换剂类型,其中阴离子交换树脂(简称阴树脂)以及阳离子交换树脂(简称阳树脂)应用最为普遍。离子交换器中的含盐水在树脂中流过的时候,盐分中的阴离子以及阳离子会分别交换树脂中的阴离子(OH-)、阳离子(H+),这样就可以除去锅炉水中的盐。
    如果锅炉水具有较高碱度的情况下,不仅应该应用阳离子交换器,同时应该串联脱碳器将CO2除去,这样可使阴离子交换器的负担尽可能减轻,促进整个系统能够经济运行。如果锅炉水中含有较高的盐量的情况下,可以应用电渗析工艺或者反渗透工艺,将水质淡化,然后再采用离子交换器进一步深入的除盐。如果直流锅炉、锅筒锅炉处于中低压的话,应该根据其具体的含量进行处理,如果处于高压以上的情况,一定要将水中的微量硅除去。
    (三)给水除氧处理
    热力系统的金属很容易被锅炉给水中的溶解氧腐蚀,锅炉热负荷较高的地方,腐蚀产物会形成铜铁垢,这样会降低锅炉的传热能力,有可能会沉积在汽轮机高压缸中,或者可能会导致爆管,降低汽轮机的效率。因此,凝结水、补给水经过除盐或者软化后,想要进入锅炉的话都应该加强除氧处理,可以采用真空除氧,也可以采用热力除氧,必要的话可以采用化学除氧。真空除氧主要是采用汽轮机凝汽器进行除氧。热力除氧主要是在除氧器中不断加热给水至沸腾,这样会降低水中气体的溶解度,水中就会逸出气体进入大气中。在采用热力除氧方式的过程中,注意一定要将水加热到饱和温度,而且也应该采用雾化播散装置或者淋水装置扩大除氧水的表面积,这样可以快速排出逸出的气体。化学除氧方法主要是将亚硫酸钠或者联胺加入到给水中,这样可以大大减少给水中的含氧量。
    (四)锅内加药以及给水加氨处理
    锅炉给水在经过凝结水处理、补给水处理、给水除氧等处理后,通常都需要在里面加入有机胺或者氨等物质,使给水PH值提高,避免金属部件被酸性水腐蚀。如果锅炉带有锅筒的情况下,必须进行锅内处理。在锅内处理的过程中应该将磷酸三钠或者其他的化学剂加入到锅筒中,这样可以将水中的一些盐类杂质变成泥渣,在排污中排出,可以避免形成水垢或者延缓形成水垢。
    三、进一步完善锅炉水处理工作的建议
    (一)加强监管锅炉水处理工作
    作为监管部门一定要将自身的监管职能充分发挥出来,这就要求监管部门一定要充分意识到锅炉水处理的必要性及重要性,明确规定锅炉水处理的相关要求和标准。监管部门应该定期检查锅炉使用单位的水处理情况,使用单位能够高度重视锅炉水处理工作,并且督促使用单位能够进一步改进、完善锅炉水处理的工作方式,确保锅炉水处理的质量和效果。
    (二)转变管理理念,选择合理的水处理设施
    在锅炉水处理工作中会包括水处理设备操作、原水预处理、锅炉防垢、排污及除垢等多个方面内容,但是很多使用单位会由于经济条件、管理、场地、设备以及技术等各方面因素的限制无法达到预期的要求。为此,锅炉使用单位应该从长远的角度思考、筹划锅炉水处理工作,建立全局规划观念,采用区域联片共用锅炉的方法,对于那些没有达到管理要求的小锅炉房尽可能不用。这样可以减少废气、废物的排放,也可以减少资源浪费,而且也可提高锅炉管理的有效率。作为锅炉水处理的检验人员一定要树立自主学习的良好习惯,不断学习关于水处理的新知识以及新技术,时刻了解关于水处理技术的最新动态,为锅炉使用者提供更佳的技术服务以及业务帮助,真正落实锅炉水处理工作。其次,锅炉使用单位也应该进一步完善水处理措施,在处理锅炉水的过程中尽量采用锅外水处理的方式,这样有利于提高水处理设备的有效使用率,确保锅炉的水质质量。
    综上所述,不良水质会导致锅炉出现结垢、腐蚀、管道堵塞等问题,不利于锅炉的经济、安全运行,我们一定要根据锅炉以及锅炉水的实际情况选择合适的锅炉水处理方法,而且监管部门也应该加大锅炉水处理工作的监管力度,督促锅炉水处理工作的全面落实,确保锅炉水质的质量。
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