水質(zhì)對鍋爐的影響.doc

學習資料收集于網(wǎng)絡，僅供參考高溫高溫使許多原本較慢的反應變得相當快，如溶解氧對鐵的腐蝕，在常溫下較慢，而在蒸汽鍋爐內(nèi)卻相當快，往往在補給水入口處就與鐵反應，對這附近的煙管等處造成氧腐蝕，而其它部位則幾乎沒有。同時高溫也要求鍋爐本體得經(jīng)受住熱脹冷縮的考驗，必須保證熱量及時被水吸收，如果水垢過厚，不但造成能源浪費，而且會由于水側(cè)、火側(cè)的溫差過高，熱脹冷縮的程度相差太大，使某些部位扭曲變形，甚至發(fā)生爆炸。高溫也使碳酸氫鹽的分解速度急劇加快，使碳酸鹽垢的形成速度大大快于常溫。高壓高壓給鍋爐爆炸帶來隱患，特別是當鍋爐局部腐蝕嚴重時，由于受壓不均勻，極易發(fā)生爆炸?？焖贊饪s由于蒸汽是相對較純凈的H2O組份，因此隨著蒸汽不斷蒸發(fā)，水中的雜質(zhì)濃度成倍增加，使原本溶解度較大或水中含量較低的鹽，如硫酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽，都會因濃度的不斷升高而形成水垢，這一現(xiàn)象特別易發(fā)生在劇烈蒸發(fā)的部位。1.2、水質(zhì)不良對鍋爐的危害1、結垢2、腐蝕金屬構件破損鍋爐的省煤器、水冷壁、對流管束及鍋筒等構件會因水質(zhì)不良而引起腐蝕。結果這些金屬構件變薄和凹陷，甚至穿孔。更為嚴重的腐蝕會使金屬內(nèi)部結構遭到破壞。被腐蝕的金屬強度顯著降低。因此嚴重影響鍋爐安全運行，縮短鍋爐使用年限，造成經(jīng)濟上的損失。增加鍋水中的結垢成份金屬的腐蝕產(chǎn)物（主要是鐵的氧化物），被鍋水帶到鍋爐受熱面后，容易與其它雜質(zhì)生成水垢。當水垢含鐵時，傳熱效果更差。例如，含8鐵并混有二氧化硅的1mm厚的水垢所造成的熱損失，相當于4mm厚的其他成份的水垢。產(chǎn)生垢下腐蝕含有高價鐵的水垢，容易引起與水垢接觸的金屬鐵的腐蝕。鐵的腐蝕產(chǎn)物又容易重新結成水垢。這是一種惡性循環(huán)，它會導致鍋爐構件迅速損壞。尤其對燃油鍋爐，金屬腐蝕產(chǎn)物的危害更大。3、汽水共騰在鍋筒的水、汽界面上，若蒸汽和水不能迅速分離，在鍋水沸騰蒸發(fā)過程中，液面就會產(chǎn)生泡沫，泡沫薄膜破裂后分離出很多的水滴，這些含鹽很高的水滴不斷被蒸汽帶走，嚴重時，蒸汽攜同泡沫一同進入蒸汽系統(tǒng)，這種現(xiàn)象稱為汽水共騰。這是由于鍋水中含有過多的氯化鈉、磷酸鈉、油脂和硅化物時，或者鍋水中的有機物與堿作用發(fā)生皂化時而引起的，鍋爐汽水共騰會發(fā)生以下危害：蒸汽受到嚴重污染過熱器管和蒸汽流通管道內(nèi)出現(xiàn)積鹽，嚴重時能將管道堵塞使過熱蒸汽的溫度下降水面計內(nèi)充有氣泡，造成液面分辨不清在蒸汽流通系統(tǒng)中產(chǎn)生水錘作用，容易造成蒸汽管路連接部位損壞容易引起蒸汽閥門、管路彎頭及熱交換器內(nèi)的腐蝕。1.3、鍋爐用水的主要評價指標（一）給水指標1、懸浮物懸浮物是表示不容于水的顆粒較大的一些物質(zhì)含量雜質(zhì)的指標。其單位為mg/l。對于鍋內(nèi)水處理，水中的懸浮物會增加鍋內(nèi)沉積物的量，給防垢工作帶來難度，嚴重者還有可能堵塞排污管；對于鍋外水處理，水中的懸浮物進入離子交換器后易覆蓋在樹脂顆粒表面，影響離子交換樹脂的正常工作。水中的懸浮物較易去除，當采用鍋內(nèi)加藥處理時，規(guī)定懸浮物小于20mg/l，當采用鍋外化學處理時，規(guī)定懸浮物小于5mg/l，一般將原水經(jīng)澄清、混凝、過濾后都能達到此標準。當采用市政自來水作補給水源時，自來水中的懸浮物含量已遠遠小于此標準，因此可直接使用。蒸汽凝結水回用時，由于大部分單位凝結水不經(jīng)處理直接進入軟水箱，因此應當心凝結水是否受污染而造成懸浮物超標。2、總硬度水的總硬度是指水中鈣、鎂離子的總濃度?？傆捕鹊拇笮≈苯佑绊戝仩t結垢的速度，應嚴格加以控制。實踐證明熱強度最大的受熱面上每年所積水垢厚度不超過1.5mm，因此規(guī)定給水總硬度3.5mmol/l；采用鍋外化學水處理時，在采用鍋爐定期清洗條件下，能保證熱強度最大的受熱面上每年所結水垢厚度不超過0.5mm，因此，規(guī)定給水總硬度0.03mmol/l。3、PH提高給水PH值對給水管道及設備的防腐非常有利。但給水PH值過高，不利于鍋水PH值的控制，同時提高給水PH值須加藥設施，提高了水處理工作的復雜性，考慮到我國的實際情況，規(guī)定給水PH值7。4、溶解氧溶解氧是造成給水設備和鍋爐本體腐蝕的主要因素之一，特別在鍋爐內(nèi)部，溶解氧對煙管等高溫部件腐蝕很快。鍋爐蒸發(fā)量愈大，單位水容積愈小，在相同的時間內(nèi)，金屬表面接觸的溶解氧也愈多，所以規(guī)定鍋爐額定蒸發(fā)量大于等于6t/h時應除氧，額定蒸發(fā)量小于6t/h的鍋爐如發(fā)現(xiàn)局部腐蝕時，應采取除氧措施，對于供汽輪機用汽的鍋爐給水含氧量應小于等于0.05mg/l。5、含油量給水含油量高時，會使鍋水產(chǎn)生泡沫，影響蒸汽品質(zhì)；也會使鍋內(nèi)形成導熱系數(shù)很小的油質(zhì)水垢。另外在溫度較高的受熱面下，由于油質(zhì)的分解，可能轉(zhuǎn)變成導熱性極差的碳質(zhì)水垢。所以必須控制給水的含油量?；赜玫哪Y水系統(tǒng)油質(zhì)泄漏往往是造成含油量超標的主要原因。（二）鍋水指標1、總堿度鍋水堿度過高和過低都不能達到防垢和防腐蝕的目的。堿度過低，防垢較差，而堿度過高，則易產(chǎn)生堿腐蝕，并且還可能產(chǎn)生鍋水發(fā)泡和汽水共騰。當采用鍋內(nèi)水處理時，總堿度應控制在8-26mmol/l；當采用鍋外化學水處理時，總堿度控制在6-24mmol/l，蒸汽壓力高或有過熱器時，總堿度控制值上限宜下降。2、PH由于鍋水處于高溫狀態(tài)，當PH低于8或大于13.5時，鍋爐表面的保護膜都會因溶解而遭到破壞，而使金屬的腐蝕加劇?？刂棋佀腜H值不僅僅是金屬防腐蝕的需要，同時也是鍋爐防垢的需要，因為只有維持鍋水一定的PH值和堿度，才能使成垢物質(zhì)不結為水垢而變?yōu)樗?，從而達到良好的防垢效果。實踐證明，維持鍋水PH在10-12之間是合適的。3、溶解固形物由于蒸汽品質(zhì)相對比較純凈，溶解在給水中的鹽等各種雜質(zhì)大部分都留在鍋水里，因此鍋水含鹽量急劇增加。當含鹽量達到一定的程度，鍋水就會形成很厚的泡沫層，即所謂汽水共騰。所以為了保證鍋爐的安全運行，保證蒸汽的品質(zhì)，必須控制溶解固形物的含量。4、亞硫酸鹽鍋水中亞硫酸鹽是由于采用亞硫酸鹽作除氧時產(chǎn)生的，鍋水內(nèi)亞硫酸鹽剩余量越高，與氧反應的速度越快，但剩余量太大，不僅增加藥劑的消耗量，而且也增加了水中的含鹽量。所以水質(zhì)標準規(guī)定鍋水中的SO32-控制在10-30mg/l。5、磷酸鹽鍋水中的磷酸鹽也是由于加藥處理時的控制指標。磷酸鹽能使水中殘留的Ca2+、Mg2+形成磷酸鹽水渣，并使鍋爐的金屬表面形成磷酸鐵保護膜，以達到防垢、防腐的目的。磷酸鹽含量太高的害處是增加藥劑的消耗量和增加水的含鹽量。水質(zhì)標準規(guī)定鍋水中的PO43-控制在10-30mg/l。、相對堿度當鍋水中游離氫氧化鈉含量較高時，鍋爐在有縫隙部位并存在應力時易發(fā)生苛性脆化腐蝕。鉚接和脹管鍋爐最易發(fā)生這種情況。研究表明，相對堿度控制在小于0.2時，一般不會發(fā)生苛性脆化。氧腐蝕的控制選用耐蝕材料如用銅管作回水管道；用鑄鐵作省煤器材料；用不銹鋼板等作軟水箱襯里。樹脂涂覆保護如軟水箱內(nèi)表面涂覆環(huán)氧樹脂。給水除氧給水除氧是最有效的防止省煤器、鍋爐氧腐蝕的措施。事實上，給水除氧對于蒸汽鍋爐，特別是中、大型鍋爐來說是必不可少的。給水除氧主要有以下幾種方法：熱力除氧任何氣體在水中的溶解度都與此氣體在水面上的分壓成正比。水的溫度越高，其中氣體的溶解度就越小，這就是熱力除氧的理論依據(jù)。熱力除氧不但能去除大部分的溶解氧，而且還能去除水中的CO2、NH3、H2S等腐蝕性氣體，且不增加給水的含鹽量。熱力除氧器的型式多樣，但不論何種結構的熱力除氧器，從整體上看都可分為兩部分：脫氣塔和貯水箱。脫氣塔的作用是將水分散成細水流或小水滴，最大限度地增加水、汽接觸面積，以利于水的加熱過程以及氣體自水中的解吸過程的正常進行，并保證足夠的沸騰時間；貯水箱的作用是貯存一定量的除氧水，以保障鍋爐的用水需要，并在一定程度上起深度除氧作用。真空除氧真空除氧的原理與熱力除氧相似，也是利用水在沸騰狀態(tài)時氣體的溶解度接近于零的特點，而除去水中溶解性氣體的。因為水的沸點與壓力有關，可在常溫下利用真空的方法使水達到沸騰狀態(tài)，從而讓水中的溶解氣體解析出來。顯然，當水溫一定時，壓力越低（即真空度越高），水中殘留氣體的含量越少?；瘜W除氧化學除氧有兩種方法，一種是使給水流經(jīng)裝有還原性填料的塔，使水中的溶解氧與還原性填料反應而被消耗盡或大部分被消耗掉。常用的還原性填料有鐵屑和還原性樹脂。化學除氧的另一種方法是向給水中加入一定濃度的化學除氧劑，使水中的溶解氧與化學除氧劑反應而降低。由于化學除氧劑隨給水一起進入鍋爐，因此化學除氧劑須對水汽循環(huán)無害。常用的化學除氧劑有亞硫酸鈉和聯(lián)氨。亞硫酸鈉與溶解氧的反應速度較快，但亞硫酸鈉會增加鍋爐的含鹽量。且在高溫時可能分解產(chǎn)生H2S、SO2等腐蝕性氣體，腐蝕蒸汽系統(tǒng)及凝結水管道，故亞硫酸鈉適用于中、小型鍋爐。聯(lián)氨在堿性溶液中是一種強還原劑，并且與溶解氧的反應產(chǎn)物及自身在高溫下的分解產(chǎn)物都不會增加鍋水含鹽量，同時又可防止鐵垢和銅垢的生成，但聯(lián)氨在低溫時與溶解氧反應速度較慢，且易燃易爆，對人體可能有致癌作用。故聯(lián)氨常用在中、高壓鍋爐。近幾年來，國內(nèi)外科技工作者又研制出了許多新型除氧劑，這些除氧劑同聯(lián)氨一樣不會增加鍋水含鹽量,且除氧速度快,對人體無害。目前用于實際應用的有以下幾種:二甲基酮肟、甲基乙基酮肟、乙醛肟、異抗壞血酸、碳酰肼、二乙基羥胺、對苯二酚。肟類化合物、異抗壞血酸除具有除氧作用外，同時也是一種金屬鈍化劑，能使金屬氧化物還原，防止鐵垢、銅垢的形成控制酸、堿腐蝕的方法鍋爐給水PH的調(diào)節(jié)的控制鍋爐給水和回水PH值過低的主要原因是水中含有大量的CO2。實踐證明，當給水和回水的PH值達到以上時，能使金屬表面的氧化膜保持良好無損，即可防止管道腐蝕的發(fā)生。采用石灰沉淀或H-Na離子交換法處理，可防止大量的HCO3-進入鍋內(nèi)，以免分解出較多的CO2。給水或回水系統(tǒng)加氨處理，也能消除CO2帶來的腐蝕，反應式如下：NH3H2OCO2NH4HCO3鍋水PH值的控制和調(diào)節(jié)采用鍋內(nèi)加藥處理法控制鍋水PH在10-12之間可有效地防止酸、堿腐蝕。鍋水PH值偏低時，可加碳酸鈉、磷酸鈉、氫氧化鈉等堿性藥劑；當鍋水PH值偏高時，可加磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、硫酸銨等藥劑。鍋水堿度的控制和調(diào)節(jié)控制和調(diào)節(jié)鍋水堿度的目的，主要是為了防止鍋爐本體的堿腐蝕和苛性脆化?？赏ㄟ^控制相對堿度，投加硝酸鹽、磷酸鹽等措施來控制好鍋水中的游離堿。鍋爐定期作化學清洗，去除金屬表面的沉積物，可使鍋水的局部濃縮現(xiàn)象減少。3.3、鐵垢腐蝕及控制1、鐵垢腐蝕機理關于氧化鐵垢下面的金屬腐蝕的機理，至今沒有一個統(tǒng)一的看法。一種意見認為是氧化鐵垢參與了電化學腐蝕的陰極過程，起著陰極去極化劑的作用。而垢下金屬，由于結垢使金屬過熱使其保護膜破壞，成了腐蝕電池的陽極。一種意見是鍋水在垢下濃縮產(chǎn)生堿腐蝕。還有一種意見是垢下金屬因過熱而發(fā)生汽水腐蝕：3Fe4H2OFe3O44H2也有的認為是上述三種過程同時或交替進行而引起腐蝕。2、鐵垢腐蝕的形態(tài)局部性貝殼狀垢下腐蝕一般是在向火側(cè)管內(nèi)形成黑褐色隆起的腐蝕疙瘩，呈貝殼狀，質(zhì)地堅硬，有清晰的層狀，其中也夾