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锅炉的水垢和阻垢缓蚀

发表时间:2022-04-20 11:09

一、锅炉水垢的形成和危害
    进入锅炉的水中往往含有钙、镁离子,致使与水相接触的金属受热面上生成一层坚硬的水垢。这种水垢的存在,会影响锅炉正常的水循环,严重时还会威胁锅炉的安全运行,同时还会增加能耗,浪费能源。所以阻止水垢的结生,或及时除掉生成的水垢,历来是锅炉安全运行和节能工作的重要内容。
1、 锅炉水垢的形成
    溶解于水中的各种盐类都有一定的溶解度,当某种盐类超过其溶解极限时,炉水就成为该种盐类的过饱和溶液,此时超过的部分就会从炉水中析出。
    由于水在锅炉中不断蒸发、浓缩,使炉水的含盐量不断升高而成为过饱和溶液,此外,水温升高时,某些钙、镁盐类,如硫酸钙、氢氧化钙、硫酸镁等在水中的溶解度下降,使这些盐类更易呈过饱和状态而析出,而且水温越高析出的也越多,这也正是锅炉受热面受热最强的部位最易沉积水垢的原因。
2、 锅炉水垢的危害
    水垢的导热性一般都很差,它的导热系数与钢铁相比要差几十倍,甚至几十倍,所以受热面上结上水垢,会严重的阻碍传热,使燃料燃烧放出的热量不能有效的传递给水,大量的热量随排烟而损失掉,严重的浪费了能源。水垢的存在除了浪费能源外,严重时还会引起金属受热面局部过热,使金属材料的机械强度降低,致使受热面变形、鼓泡,甚至发生爆炸事故。
、锅炉阻垢剂的种类和发展
    为了提高锅炉出力,节约能源,确保锅炉安全运行,延长锅炉使用寿命,必须尽可能阻止水垢的结生及及早的除掉生成的水垢,防止结生水垢的措施主要有炉外处理和炉内处理。炉外软化处理是指在锅炉给水进入锅炉之前,先用离子交换器将结生水垢的根源─钙、镁离子去除掉,但由于炉外处理的设备较贵,还需配有专业人员,所以有些小锅炉不一定配置离子交换装置,而有的锅炉虽然配置了离子交换器,由于操作不当或树脂质量不好或没有及时再生等原因,去除钙、镁离子的效果并不佳,这些都致使锅炉水中含有钙、镁离子,因而都会结生水垢。炉内加药处理是指为了防止上述的结生水垢,必须向炉内投放一定的药剂,使其与钙、镁离子发生物理的、化学的作用而达到阻垢和缓蚀的效果,所用的药剂为炉内处理药剂。
⑴ 无机阻垢剂
    第一代炉内处理药剂为无机盐类,常见的有碳酸钠、氢氧化钠和磷酸三钠,其主要作用是在保证锅水适当碱度和PH条件下和硬质杂质反应生成易随排污排出的水渣。碳酸钠因高温水解产生氢氧化钠还具有提高碱度的作用,磷酸三钠由于会与钢铁反应生成磷酸铁保护膜而具有防腐作用,但它们均无法除去锅炉水中的铁杂质。
⑵ 聚合磷酸盐
    第二代炉内处理药剂是聚合磷酸盐,是磷酸缩合聚合得到的各种聚磷酸盐的总称,常用的有六偏磷酸钠和三聚磷酸钠,它们都能和水中的Ca2+、Mg2+、Fe2+形成络合物,从而起到降低炉水中钙、镁离子的作用,其中六偏磷酸钠络合Ca2+的能力比磷酸三钠强,但络合Mg2+、Fe2+的能力不如三聚磷酸钠。
⑶ 有机胶体物质
    第三代炉内处理药剂是有机胶体物质,常用的是栲胶和腐殖酸钠,其分子结构中都是大量的羟基和部分水解后产生的羧基,能与水中的Ca2+、Mg2+离子形成络合物而防止结构,其次它们都能在炉管金属表面致密均匀保护膜而起到防腐作用,另外,栲胶的主要成份单宁还是一种除氧剂,因此也可用为除氧剂。这两种物质都是有色物质,锅炉水中加入量过多会造成炉水颜色过深,对炉水中碱度、CL-测量的终点判断有影响,由于天然有机物性能不稳定,其除垢效果并不理想。它们经常与无机碱性药剂一起使用来提高效果。
⑷ 有机阻垢剂
    第四代炉内处理药剂是有机结垢剂,一般含有羟基、羧基、磺酸基或膦酸基等官能团,它们不仅可以螯合锅炉水的硬质杂质,更重要的是对锅炉水中的铁离子具有分散作用,防止微晶体相互碰撞而形成大晶体,会将水垢从金属表面逐步疏松剥离下来,可有效解决无机阻垢剂无法消除锅炉水铁杂质的不足,防止金属腐蚀产物在炉管上的沉积;它们复合使用时,阻垢缓蚀作用会因协同效应而得到提高,阻垢率普遍高于无机阻垢剂;此外,它们通过晶格畸变作用使无机垢形成的过程中受到干扰,晶格不能按正常排列生成而发生了歪曲,歪曲的水垢不是硬垢,而是容易被水冲走随排污排掉的软垢;由于具有溶限效应,它们的用药量小,而且兼具缓蚀和阻垢作用;它们均具有耐高温、高硬度、高PH值,不易分解的特点。常用的药剂有膦酸盐和聚膦酸盐两类,这两类药剂的阻垢率都随锅炉水碱度上升而提高,故使用时应维持较高的碱度。
A、膦酸盐
    常用的膦酸盐药剂有氨基三甲叉膦酸盐(ATMP)、乙二胺四甲叉膦酸盐(EDTMP)、羟基乙叉膦酸盐(HEDP)、二乙叉基三胺五甲叉膦酸盐(DETPMP),这些物质分子结构中碳磷键(C-P)比无机磷酸盐分子中的P-O-P键牢固,因此具有较好的化学稳定性,工业锅炉上大都用的是其钠盐,目前用得最普遍的是EDTMP。
B、聚羧酸盐
    作为聚合物分散剂的聚羧酸盐,主要有聚丙烯酸钠(PAAS)、聚甲基丙烯酸钠(PMAAS)、水解聚马来酸酐(HPMA),这些物质聚合物除具有分散作用来防止水垢沉积外,它们还通过再生自解脱膜作用而具有运行除垢的功能。HPMAS的阻垢作用优于PAAS和PMAAS。目前,这类聚合物进一步向二元共聚、三元共聚物,甚至四元共聚物演变,总体而言,多元共聚物的应用多处于研究阶段,实际应用很有限。
C、其它阻垢剂
    葡萄糖酸钠是一种多羟基羧酸型药剂,可以和成垢杂质离子形成螯合物,因此可在工业锅炉上应用。还有聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸聚合物用于工业锅炉的研究报道。
⑸ 锅炉水处理药剂的发展方向
    锅炉水处理药剂的发展方向是实现以有机药剂为主、无机药剂为辅的复合药剂,研究开发具有优异的分散、缓蚀、螯合的水溶性共聚物,使阻垢剂逐步从单一化向复合型发展,更多的巧妙利用药剂之间的协同效应,在进一步研究掌握药剂结构和性能规律的基础上,从分子结构和官能团结构上设计开发出兼具阻垢、缓蚀、除氧性能的新型多功能复合药剂,以提高锅炉水处理药剂的综合效果。



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