水垢对锅炉节能与安全运行的危害

2011-02-19 04:14徐建华
中国质量监管 2011年11期
关键词:炉管变差水垢

■文/徐建华

锅炉水质的好坏直接影响锅炉的节能降耗及安全运行,锅炉的节能减排已作为特种设备管理工作的一项新的重要内容。在2009年5月1日起施行的《特种设备安全监察条例》修改版中,强调了要重视安全的同时,必须重视特种设备的节能工作,第一次提出将对锅炉水质处理进行定期检验检测。

水垢的形成

锅水中的杂质经过不断蒸发和浓缩,在锅炉受热面上生成的固体附着物称为水垢。

水垢在锅炉循环中的形成是一个复杂的物理化学过程。当含有钙镁离子及杂质进入锅炉,再吸收高温烟气带来的热量使水中钙镁离子盐等杂质发生化学反应、生成难溶物质析出,随着炉水的不断加热蒸发逐渐浓缩,当达到一定浓度时,析出物就会形成固态沉淀物吸附在锅炉锅筒、集箱及各个受热面的内表面上,形成一层“膜”阻碍热量传递,而这层膜就是水垢。

水垢的危害

1.浪费燃料。水垢的导热系数比钢铁的导热系数小数十倍到数百倍。因此锅炉结有水垢时,使受热面的传热性能变差,燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到锅水中,大量的热量被烟气带走,造成排烟温度升高,排烟热损失增加,锅炉的热效率降低。在这种情况下,为保持锅炉的额定参数,就必须更多地投加燃料,因此造成燃料的浪费。

2.损坏受热面。结有水垢的锅炉,因为传热性能变差,燃料燃烧的热量不能迅速地传递给锅水,致使炉膛和烟气温度进一步升高。因此,受热面两侧的温差增大,炉管的温度升高。当受热面金属的温度超过正常工作条件的温度时,称为金属过热。金属温度升高会使金属伸长,1m m长的炉管每升高100℃,伸长1.2mm。这对于没有伸缩余量的受热面,产生温度应力,就会引起炉管的龟裂。从全国工业锅炉损坏和报废的事故原因来分析,因锅炉结垢,引起金属过热而造成的占有相当大的比例。这不仅影响正常生产和生活,浪费大量钢材,同时也危及人身和设备的安全。

3.降低锅炉出力。当锅炉受热面结垢时,本来通过金属壁面传递热量变成了金属层和垢层两层壁传递热量,造成受热面的传热性能变差。此时吸热侧传热面积没有变化,而放热侧面积减小,也造成传热效果变差。由于锅炉的燃烧效率是由锅炉本身的构造、燃烧方式和燃料种类决定,即锅炉炉膛容积和炉排面积是一定的,无论投加多少燃料,燃料燃烧是受到限制的,锅炉的热效率也就不可能提高,因此,锅炉的出力就会降低。

4.缩短使用寿命。锅炉受热面上产生水垢后,由于水垢处于锅炉受热面的水(或蒸汽)侧,使该侧的热阻增加,这样就会造成金属管壁得不到管内工质的良好冷却,而金属管壁外的烟气温度往往处于1000℃以上的高温加热状态,这样加速了金属的高温腐蚀过程,使金属管壁加快变薄。当低碳钢材超过450℃,钢材即产生蠕变,导致钢材的局部过热、变形、鼓泡、破裂、甚至爆破,使锅炉被迫停止运行。一般锅炉使用寿命,在正常使用条件下,能够连续运行20年左右。但现在大部分使用单位的锅炉没有达到这一寿命,其中最主要的原因之一就是水垢的影响。

5.增加对环境的污染。由于水垢降低了锅炉的效率,就等同于增加了锅炉对环保的压力。实际上,由于水垢的生成,锅炉的效率下降,导致排烟热损失和锅炉散热损失的增加。要达到同样的锅炉出力,只能增加燃料的消耗量。由此,同一台锅炉将会排放更多的有害物质,使环境受到更加严重的污染。

总之,锅炉在无垢状态下运行,其节能与减排效果是非常大的。可见,防止锅炉结垢是一项既能节能降耗又能保证安全运行的最有效、最基本的锅炉维护保养方法。

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