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锅炉水垢的形成及清除方法——磷酸三钠

  来源:www.longhuichem.com
      锅炉是以水为介质生产蒸汽或热水的热工主要设备,在人类生活和生产中起到重要作用。锅炉所用的水并不是绝对纯净的天然水,里面含有各种杂质,会引起水垢的生成。锅炉水垢的形成会降低锅炉的传热效率,影响锅炉的安全运行并缩短锅炉寿命,大大降低锅炉运行的经济性,所以对水垢的清除和预防是必须的。

       水垢的形成

       锅炉给水中含有一定量的钙、镁离子及其他重金属离子,锅炉运行期间,钙、镁等离子吸收热量,会与溶解在水中的二氧化碳发生化学反应,生成难溶物质析出。水在炉内被加热生成水蒸气,炉水中钙、镁碳酸盐的浓度越来越高,而且某些钙、镁盐的溶解度随着水温度的升高而降低,当达到一定浓度时,就会从水中分离出来形成固体沉淀。这些固体沉淀会附着在锅炉内表面上,随着厚度的增加成为阻碍热量传递的水垢。

       水垢的危害

       水垢的导热性很差,其危害主要包括四个方面。

       1.降低锅炉传热效率,造成燃料浪费

水垢的导热性很差,导热系数只是钢材的1/50~1/30。水垢附着在受热面上后,热量传递困难,燃料产生的热量不能很好地传递给锅炉水,使锅炉水吸收热量减少,大量热量被烟气带走,造成热量浪费。为了使锅炉工作时达到其额定参数,则需要添加比正常工作时为多的燃料,从而造成了燃料浪费。据试验,在锅炉壁上生成1mm厚水垢,会多消耗5%~8%燃料,锅炉效率降低1%~2%。

       2.危及锅炉安全运行,缩短锅炉寿命

水垢导热性能极差,使受热面吸收的能量不能被及时传递给炉水,导致结垢的受热面工作温度增高,当温度超过了钢材所能承受的温度时,金属强度就会显著降低,导致金属过热变形,易使锅炉钢板鼓包或爆裂。如果不能及时除去水垢,会使锅炉壁遭到破坏,缩短锅炉使用寿命。

       3.降低锅炉经济运行

水垢的存在影响锅炉的正常运行,需要定时清除,而且水垢的存在会缩短锅炉寿命并影响其安全运行,需要增加检修量,浪费大量资金。清除锅炉水垢所需的各种化学药品采购和应用,也需要大量的人力和物力。

       4.增加大气污染

水垢的导热系数很低,使锅炉的热效率下降,大量热量被烟气带出,造成热量浪费。与无垢状态相比,锅炉额定工作参数下会排出更多的烟尘、二氧化硫以及其它有害物质,对大气的污染更为严重。

       水垢清除方法

       机械法除垢

机械法除垢即利用各种铲、削工具或专门的铣管器直接从锅炉壁上清除水垢,近年来利用高压水射流除垢得到广泛的应用。机械法除垢操作简单,易于实行,但是这种方法劳动强度大,清除不彻底,增加传热面的粗糙度,所以锅炉清洗通常以化学法为主。

       化学法除垢

       碱洗法

碱洗法就是根据实际情况,将不同品种、不同浓度(一般保持碱的质量分数在3%左右为宜)的碱液注入锅炉,然后在一定的压力下加热进行除垢。碱洗法比较简单,费用低,但需要较长时间才能达到除垢的效果。在实际中主要采用酸洗法除垢。

       酸洗法

由于价格原因,锅炉水垢酸洗以磷酸盐为主如磷酸三钠。盐酸能与水垢的组分如钙、镁碳酸盐及氢氧化物起作用,生成易溶于水的盐和挥发物。盐酸不但有溶解作用,而且能使附着在金属表面的氧化物剥离下来。酸洗前必须检查测定不同部位水垢的厚度,估算酸的用量及浓度。

      1.磷酸三钠能与水中容易结成锅垢的可溶性钙盐、镁盐等起作用,生成不溶性的磷酸钙Ca3(PO4)2、磷酸镁Mg3(PO4)2等沉淀物悬浮於水中,所以使锅炉不结锅垢。
  2.同时多余的磷酸三钠,还能将已结的锅垢部分变成松软而脱落。因此节约了锅炉的用煤,维护了锅炉的安全和延长了锅炉的使用期限。反应式如下:
  3CaSO4+2Na3PO4→3Na2SO4+Ca3(PO4)2↓
  3MgSO4+2Na3PO4→3Na2SO4+Mg3(PO4)↓

虽然酸洗可以除去水垢,但也对金属有腐蚀性,所以在酸洗过程中需加入缓蚀剂以阻止或减缓对金属的腐蚀。常见的缓蚀剂有若丁等。

水垢的产生不但影响锅炉的经济运行,而且危害生产安全,并加重空气污染。对水垢的预防以及水垢产生后的清除都是十分必要的。
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