水垢对锅炉的危害性
人们称水垢是锅炉的“百害之源”,根源是由于水垢的导热性能太差。物质导热性能一般用其热导率(入)的大小来衡量,即单位温度梯度、单位时间内,垂直通过单位面积导热介质的热量。热导率的法定单位为瓦特每米开尔(W/M·K)。过去曾用千卡米小时摄氏度,1千卡/米·小时,C=1.163瓦特/米·开尔文。例如,锅炉钢板热导率约为40-50千卡/米·小时,C(即46.5— 58.2 W/m· K)。而水垢的热导率仅为锅炉钢板的数十分之一至数百分之一(参见下表)。
各种水垢的热导率
水垢种类 |
水垢特征 |
热导率 | |
千卡/米·小时·C |
瓦特/米·开尔文 | ||
碳酸盐水垢 |
结晶形硬垢 |
0.5-5.0 |
0.6-5.8 |
非晶形软垢 |
0.2-1.0 |
0.2-1.2 | |
硫酸盐水垢 |
坚硬致密 |
0.5-2.5 |
0.6-2.9 |
硅酸盐水垢 |
坚 硬 |
0.05-0.2 |
0.06-0.2 |
混合水垢 |
坚 硬 |
0.7-3.0 |
0.8-3.5 |
含油水垢 |
坚 硬 |
0.1 |
0.1 |
从表中可以看出,水垢热导率,因其化学成分和存在状态(特征)的不同,而有很大差别,就是同一种水垢,疏松多孔也要比致密坚硬的水垢热导率要小得多。
2、水垢的危害
(1)锅炉钢板、管路因过热而被烧损
锅炉内如结有水垢,又保持一定的出力(工作压力和蒸发量),这样只有增加火侧的温度。因此水垢越厚,热导率越差,锅炉火侧的温度就得越高。
从试验所得数据可以看出,对于工作压力为1.4MPa的锅炉,火侧的温度在900-1200℃之间,水侧温度为197C,未结水垢时的钢板温度,只有215—250℃。同样类型锅炉,铝板上结有0.8-1.0毫米的水垢时,钢板温度比无垢时约高134—160℃。当20#钢板达到315℃时,其力学性能开始下降,当达到450℃时,就会因过热而蠕变。因此水处理不好,锅炉生成水垢,是很容易使锅炉金属烧损的。
据统计,仅东北三省,每年因烧损而报废的锅炉就达1000多台。据长春一锅炉修造厂统计,其每年大修锅炉中,有60%是因水垢烧坏的。吉林省某县的一个化肥厂,没进行水处理之前,几乎每年都要烧坏一台4吨/时的快装锅炉。诸如上述例子是很多的。
(2)燃料大量浪费
当锅炉结有水垢时,为保持锅炉一定的出力,就必须提高火侧的温度,从而使两项热损失增加:一是向外界辐射的热损失;一是排烟的热损失。
由于锅炉的工作压力不同,以及水垢的热导率及厚度的不同,燃料浪费的数量也就不同。即锅炉工作压力越高,水垢热导率越低,水垢厚度越厚,燃料浪费量越大。试验证明,对于工作压力为1.4MPa的锅炉,因结生1毫米厚混合水垢,燃料浪费可达8%。据统计,仅东北三省,每年因锅炉结垢造成的煤炭浪费高达200多万吨。某市的锅炉经过化学除垢后,节煤量大都在5%-25% 。
(3)降低出力
当锅炉蒸发面结有水垢时,火侧的热量不能很快传递给水侧,就会降低锅炉的出力。如某化肥厂,因水处理不好,锅炉结垢,使锅炉蒸发能力降低到三分之二,造成供气不足,自动作业线不能开车,导致全厂停产。
(4)增加锅炉检修量
锅炉板或管道结有水垢以后,非常难以清除,特别是由于水垢引起锅炉的泄漏、裂纹、折损、变形、腐蚀等病害,不仅损害了锅炉,而且还要耗费大量人力、物力去检修。这样,不但缩短了运行周期,也增加了检修费用。如某市一饭店,因未作水处理,锅炉每二年报废一台,每年还得停修两个多月。自从用离子交换软水设备对水进行处理后,锅炉已安全运行五年,每年只需做些例行检修、保养。
(5)危及安全
水垢引起的事故,占锅炉事故的比例是相当高的,大多数省市都在20%以上。这不但造成设备损失,也威胁着人身安全。
综上所述,对锅炉进行水处理。从全局讲,是“一本万利”的事,水处理的基建和运行费用,只占水处理后各项费用节约总和的四分之一。