一、水垢和水渣 如果水质不良，运行一段时间后，在热力设备中受热面水侧金属表面上生成的固态附着物叫做水垢。另外，在炉水中，还可能析出一些固体物质，这些固体物质有的以悬浮状态存在于水中，也有的以泥渣状态沉积在热力设备水流流动滞缓的各个部位。这些呈悬浮状态或沉渣状态的物质叫水渣。 1、水垢的特性 热力设备内水垢的外观、物理性质和化学组成等特性，因水垢生成部位不同，水质不同及受热面热负荷不同等原因而有很大差异。例如：有的水垢坚硬、有的松软；有的水垢致密、有的多孔；有的与金属紧紧连在一起、有的与金属表面的联系较疏松；水垢的颜色液各不相同。 水垢的化学组成一般比较复杂，它是由多种化合物混合组成的。水垢按其主要化学成分分为：钙镁水垢、硅酸盐水垢、氧化铁垢和铜垢。 2、水垢的危害 水垢的导热系数很低是水垢危害大的主要原因。 1）水垢会降低锅炉和热交换设备的传热效率，增加热损失； 2）结垢增加了水的流动阻力，迫使锅炉降负荷运行； 3）水垢能引起锅炉水冷壁管的过热,导致管子鼓包和爆管事故的发生； 4）水垢能导致金属发生沉积物下腐蚀； 5）水垢生成的太快、太多，迫使热力设备不得不提前检修。 3、水渣的特性 4、水渣的危害 二、水垢的形成和防止 目前高参数大容量的电站锅炉，生成的水垢主要是氧化铁垢和铜垢。 1、氧化铁垢 1）成分和特征 2）结垢原因和防止方法 2、铜垢 1）成分和特征 2）结垢原因和防止方法 三、锅内磷酸盐防垢处理 1、必要性 在锅炉水中适当添加磷酸盐，可提高锅炉水的缓冲性能，维持炉水PH值，对防止锅炉水冷壁管的结垢、腐蚀有很大的好处。 2、原理 磷酸盐防垢处理就是用加磷酸盐溶液的方法，使锅炉水中经常维持一定量的磷酸根。在锅炉水沸腾和碱性较强的条件下，炉水中的钙离子与磷酸根会发生反应生成一种碱式磷酸钙松软水渣，易随锅炉排污排除，且不会粘附在锅炉形成二次水垢。 3、锅炉水中磷酸盐含量标准 为了达到防止在锅炉中产生钙垢的目的，一般炉水压力为15.68～18.62MPa时，炉水磷酸盐含量为0.5～3mg/L。太多或太少都不好。 四、高参数汽包锅炉炉水水质异常的原因 1、炉水中的游离NaOH 在炉水中除去磷酸盐水解平衡反应所产生的NaOH之外，其余的NaOH称为“游离NaOH”。炉水中游离NaOH可能引起水冷壁管的碱性腐蚀而导致锅炉的爆管事故。 2、磷酸盐“暂时消失”现象 有的汽包锅炉当锅炉负荷增高时，锅炉水中磷酸盐的浓度明显降低，而当锅炉负荷减少或停炉时，这些磷酸盐的浓度又重新升高，这种现象称为磷酸盐“暂时消失”现象。 1）磷酸盐“暂时消失”现象的实质 表明在锅炉某些水冷壁管管壁上出现了磷酸盐附着物。 2）发生磷酸盐“暂时消失”现象的理化过程 A.与沸腾管管内近壁层的传质过程有关； B.与磷酸盐在高温水中的溶解特性有关； C.与锅炉的运行工况有关。 3）磷酸盐“暂时消失”现象的危害 A.形成的易溶盐附着物因其传热不良导致炉管金属超温过热以至损坏； B.形成的易溶盐附着物能与管壁上的其它沉积物发生反应，生成复杂的难溶水垢，并加剧水冷壁的结垢与腐蚀过程； C.会使管内近壁层炉水产生游离NaOH，造成炉管金属碱性腐蚀。 3、有机物对炉水PH值的影响及危害 高参数锅炉的给水中常含有机物，这些有机物在高温炉水中发生变化，成为导致炉水水质异常、PH值偏低的原因之一。 1）给水中有机物的来源 一是外部污染源，二是内部污染源。 2）有机物在锅内的理化过程 A.有机物在高温作用下发生热分解产生酸； 有机物在锅内分解产生酸性物质，有以下不良后果：①使炉水PH下降，影响锅炉正常的水化学工况；② 致使蒸汽中携带微量（含量以ìg/L计）的挥发性酸。 B.有机物在炉管管壁上生成碳质沉积物。 3）炉水PH值偏低的危害 有机物在锅内分解，产生酸性物质，使炉水PH值偏低，引起锅炉水冷壁管结垢和腐蚀，主要是磷酸亚铁钠垢和脆性腐蚀。 锅炉结垢的原因、危害及清除 (一)锅炉结垢的原因 含有硬度的水若不经过处理就进入锅炉，运行一段时间后，锅炉水侧受热面上就会牢固地附着一些固体沉积物，这种现象称为结垢。受热面上黏附着的固体沉积物就称为水垢。在一定条件下，固体沉淀物也会在锅水中析出，呈松散的悬浮状，称为水渣。水渣可随排污除去，但如果排污不及时，部分水渣也会在受热面上或水流流动滞缓的部位沉积下来而转化成水垢(通常称之为“二次水垢”)。 锅炉结垢的原因，首先是给水中含有钙镁硬度或铁离子，硅含量过高；同时又由于锅炉的高温高压特殊条件。水垢形成的主要过程为： 1．受热分解 在高温高压下，原来溶于水的某些钙、镁盐类(如碳酸氢盐)受热分解，变成难溶物质而析出沉淀。 2．溶解度降低 在高温高压下，有些盐类(如硫酸钙、硅酸盐等)物质的溶解度随温度升高而大大降低，达到一定程度后，便会析出沉淀。 3．锅水蒸发、浓缩 在高温高压下，锅水中盐类物质的浓度将随蒸发浓缩而不断增大，当达到过饱和时，就会在受热面上析出沉淀。 4．相互反应及转化 给水中原来溶解度较大的盐类，在运行中与其他盐类相互反应，生成了难溶的沉淀物质。如果反应在受热面上发生，就直接形成了水垢；如果反应在锅水中发生，则形成水渣。而水渣中有些是具有黏性的，当未被及时排污除去时，就会转化成水垢。另外，有些腐蚀产物附着在受热面上，也往往易转化成金属氧化物水垢。 上述这些析出的沉淀物质黏结在锅炉受热面上就形成了水垢，温度越高的部位，越易形成坚硬的水垢。 (二)水垢的危害 水垢的导热性很差，其导热系数要比锅炉钢板的导热系数小几十倍至数百倍，所以锅炉结垢后就会严重阻碍传热并引起下列危害： 1．浪费燃料，降低出力 锅炉结垢后将严重影响受热面传热，降低热效率，降低蒸汽出力，增加燃料消耗。根据测定，水垢厚度与浪费燃料的关系. 水垢厚度(mm) 浪费燃料(％) 0.5 2 1 3～5 3 6～10 5 15 8 35 2．易引起事故，影响安全运行 2．受热面结生水垢后，金属的热量由于受水垢的阻碍而难于传热给锅水，致使金属壁温急剧升高，当温度超过了金属所能承受的允许温度时，金属强度显著降低，从而导致金属过热变形，严重时将造成鼓包、裂缝，甚至爆管等事故。 3．堵塞管道，破坏水循环 如果水管内结垢，就会减小流通截面积，增大水的流动阻力，破坏正常的水循环，严重时还会完全堵塞管道，或造成爆管事故。 4．引起垢下腐蚀，缩短锅炉寿命 锅炉结垢后还会引起垢下腐蚀等危害。有些结构紧凑或结构复杂的锅炉，一旦受热面结垢，就极难清除，严重时只好采用挖补、割换管子等修理措施，不但费用大，而且还会使受热面受到严重损伤。所有上述这些危害都将大大缩短锅炉的使用寿命。 另外，锅炉结垢后，将增加清洗和维修的时间、费用及工作量等，影响生产，减小锅炉的有效利用率，降低经济性。 |