別讓您的鍋爐“腦中風(fēng)”淺談水垢的形成和危害

水是鍋爐系統(tǒng)的血液，鍋爐中的水如果不經(jīng)過(guò)處理，則會(huì)在鍋爐內(nèi)表面結(jié)成水垢并對(duì)鍋爐產(chǎn)生腐蝕，不僅會(huì)造成大量的燃料浪費(fèi)，還將威脅到鍋爐的使用壽命及安全運(yùn)行。就像人體一樣，一旦得了心腦血管疾病，導(dǎo)致腦中風(fēng)，后果不堪設(shè)想。因此，從水質(zhì)的角度探討加強(qiáng)鍋爐安全運(yùn)行以及節(jié)能減排措施非常必要。
　　1 水垢的形成
　　水是一種很好的溶劑，能夠溶解多種雜質(zhì)。按照粒徑大小可以將水中的雜質(zhì)分為溶解物、懸浮物及膠體三大類(lèi)。水中富含Ca2+、Mg2+及其他的重金屬離子等，這是形成水垢的根本原因。此外，水中很多的固態(tài)物質(zhì)容易黏附在金屬的受熱表面上也容易形成水垢。當(dāng)含有鈣和鎂的鹽類(lèi)雜質(zhì)水進(jìn)入到鍋爐中時(shí)，受熱發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將生成一些難溶性的固體物質(zhì)，這些物質(zhì)附著在鍋爐系統(tǒng)的水冷壁管及鍋筒等受熱面內(nèi)表面上，即形成水垢阻礙了熱量的傳遞。水垢往往不是單一的化合物，而是由許多化合物組成的混合物。水垢的化學(xué)成分雖然比較復(fù)雜，但往往以某種組分為主，因此可按水垢的化學(xué)組分分成鈣鎂水垢、硫酸鹽水垢、碳酸鹽水垢、硅酸鹽水垢、氧化鐵垢、混合水垢以及泥垢等。
　　2 水垢對(duì)鍋爐運(yùn)行安全性的影響
　　2.1 破壞鍋爐系統(tǒng)水循環(huán)
　　鍋爐系統(tǒng)水循環(huán)可以分為強(qiáng)迫水循環(huán)和自然水循環(huán)兩種類(lèi)型。強(qiáng)迫水循環(huán)主要是在水泵產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)力作用下被迫循環(huán)，而自然水循環(huán)是通過(guò)上升管與下降管之間達(dá)到汽水比重差異導(dǎo)致的壓差作用進(jìn)行循環(huán)。在鍋爐系統(tǒng)中，這兩種水循環(huán)均經(jīng)過(guò)精確計(jì)算及多次實(shí)驗(yàn)，能夠確保系統(tǒng)中有充分的流通截面積。而當(dāng)鍋爐內(nèi)壁結(jié)成水垢以后，管內(nèi)的流通截面積減少，且流動(dòng)阻力明顯增加，這將破壞水循環(huán)，導(dǎo)致向火側(cè)的金屬壁無(wú)法被及時(shí)冷卻而溫度偏高。如果水垢將管路完全堵死，則水循環(huán)被阻斷，金屬壁的溫度急劇升高，長(zhǎng)此以往會(huì)由于過(guò)燒而導(dǎo)致爆管事故的發(fā)生。
　　2.2 導(dǎo)致金屬過(guò)熱
　　通常情況下鍋爐受熱面所使用的材料均為鋼材，且多為碳素鋼，金屬壁的允許運(yùn)行溫度在450℃內(nèi)，正常運(yùn)行狀態(tài)下鍋爐金屬壁的溫度在280℃左右。在無(wú)垢狀態(tài)下，金屬面受熱以后能夠很快將熱量傳遞給鍋爐中的水，此時(shí)爐壁與水的溫差在30℃左右。但如果鍋爐面結(jié)成了水垢，金屬面的熱量傳導(dǎo)性能將受到影響。對(duì)于工作壓力等于1.25Mpa的鍋爐，當(dāng)其受熱面結(jié)垢為1mm時(shí)，溫差在200℃左右，此時(shí)金屬壁的溫度尚在允許溫度范圍內(nèi)。而當(dāng)水垢厚度在3mm左右時(shí)，金屬壁的溫度可達(dá)580℃，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了允許溫度值。在超高溫下，鋼材所具有的抗拉強(qiáng)度值由4.0Mpa降低至1.0Mpa，內(nèi)壓將導(dǎo)致鍋爐的受熱原件發(fā)生變形、熱鼓皰、泄漏乃至發(fā)生爆炸等。金屬壁溫度過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致金屬伸長(zhǎng)，而受熱面通常是沒(méi)有伸縮余量的，這將引起爐管發(fā)生龜裂等問(wèn)題。
　　3 水垢對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響
　　3.1 降低鍋爐的導(dǎo)熱效率，造成燃料浪費(fèi)
　　當(dāng)鍋爐內(nèi)表面生成水垢以后，受熱面被水垢覆蓋而導(dǎo)致傳熱性能降低。在這種情況下，燃料燃燒所釋放的熱量無(wú)法迅速地傳遞給鍋爐水，大量的燃燒熱量隨著煙氣排出造成熱量損失，鍋爐的熱效率降低。據(jù)相關(guān)研究結(jié)果顯示，鍋爐中的水垢厚度達(dá)到1.5mm時(shí)，將多消耗約6%的燃料；而當(dāng)水垢厚度達(dá)到5mm時(shí)，燃料損耗約為15%，由此可見(jiàn)，鍋爐水垢將造成嚴(yán)重的燃料浪費(fèi)，嚴(yán)重影響鍋爐的節(jié)能減排。
　　3.2 導(dǎo)致鍋爐的使用壽命降低，造成資金浪費(fèi)
　　正常情況下，鍋爐的使用壽命約為20年，但目前我國(guó)大部分的鍋爐使用壽命均未達(dá)到這一范圍，主要是受水垢及腐蝕的影響。當(dāng)鍋爐形成水垢時(shí)，容易導(dǎo)致鍋爐筒發(fā)生鼓皰、水冷壁或者對(duì)流管束發(fā)生爆管等現(xiàn)象。為確保鍋爐的使用安全，在對(duì)鍋爐筒進(jìn)行挖補(bǔ)修復(fù)以后，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)亟祲阂院笤偻度胧褂茫珜?duì)于一些對(duì)蒸汽壓力要求較高的單位而言，只能更換新鍋爐。部分鼓皰面積過(guò)大并變形較嚴(yán)重的鍋爐也只得報(bào)廢。另有部分鍋爐雖然能夠修復(fù)，但其修復(fù)費(fèi)用較高，修理價(jià)值較低，也只得作廢。此外，水垢中常含有較多的鹵素的離子，高溫作用下對(duì)鐵具有腐蝕作用，導(dǎo)致金屬內(nèi)壁質(zhì)變脆，且將向著金屬內(nèi)壁不斷發(fā)展，造成金屬深度腐蝕，從而縮短鍋爐的使用壽命。修補(bǔ)、更換鍋爐勢(shì)必會(huì)造成大量能源及資金的浪費(fèi)。