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运行与管理
锅炉水质与安全经济运行
文章编号:1004-8774(2012)0245-03
锅炉水质与安全经济运行
汪艳华,张炳雷,邵春文
(广东省特种设备检测院顺德分院,广东顺德528300)
Analysis on Boiler water and Safe &Economic Operation
WANG Yan-hua, ZHANG Bing-lei, SHAO Chun-wen
(Guangdong Institute of Special Equipment Inspection Shunde
Branch Institute, Shunde 528300, China)
第一作者:汪艳华
摘要:在对顺德区灰砂砖行业锅炉水质调研的基础上,分析了其锅炉水质成因及锅炉现(7O-),工程师
状,简述了工业锅炉水处理原理;利用传热学原理计算了结垢对锅炉运行经济性、安全性的影王要从事特种设备
响。建议杜绝直接以江水作锅炉水源的做法,作好水处理工作,同时加强排污水和凝结水的回女全检验与节能研
收利用
究工作。
关键词:结垢;排污窣;水处理;热效率;
中图分类号:TK227.8文献标识码:B
0前言
遍存在严重结垢现象,积垢一般在2.5mm以上,部
蒸养灰砂砖是替代实心粘土砖的一种新型墙体
分锅炉水冷壁管、对流管甚至积垢7~1lmm。部分
材料,是以石灰和砂为主要原料(砂90%、石灰10%锅炉运行不满五年即被迫更换所有承压管路。水垢
左右),经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的实呈灰白色,垢质坚硬,多数呈层状结构且纹理清晰
心或空心灰秒砖。珠三角地区河砂资源丰富、城市如图1所示。
建设步伐快,灰砂砖生产企业取得了较快的发展。
顺德现有灰砂砖建材生产企业15家,普遍存在锅炉
出力不足、能效低、频繁爆管现象。本文在对上述灰
砂砖企业锅炉运行情况进行调查的基础上,从传热
学角度分析了水质对锅炉运行经济性的影响,并给
出了运行整改措施,以期为相关企业锅炉运行提供
图1水冷壁管结垢状况图
参考
对水垢进行分析发现,水垢难溶于水,微溶于
锅炉运行分析
0.1mmo/L的稀硫酸,易溶于2.63mmol/L的硫酸
被调查锅炉全部为链条炉排锅炉,额定蒸发量为或18%的盐酸,仅余约12%的粉末状残渣不溶。水
4~16th不等,司炉工实行12小时班制,一般司炉垢在酸溶液中的溶解过程伴随大量连续气泡产生,
工仅于每班上岗时排污一次。水处理采取锅内水处对锅水水样做酚歌试验未显红色,初步判断水垢成
理,通常添加除垢剂和硫酸铝混凝剂等,但由于缺乏分以碳酸盐水垢为主,带有少量硅酸盐水垢。
加药操作知识,操作带有肓目性。锅炉排污不科学,1.2锅炉水质与结垢分析
高硬度给水未经有效处理导致锅炉水侧结垢严重。
灰砂砖企业主要生产原料为河砂,90%以上的
1.1锅炉定期检验分析
灰砂砖厂建在江边堤围附近,用户为图方便且节省
对这些灰砂砖企业锅炉定期检验发现不少锅炉自来水费用,锅炉给水以江水为水源。生水经水泵
有堵管现象,锅筒、集箱、水冷壁管、对流管等水侧普抽至澄清池简单沉淀,经离子交换处理后供锅炉使
用。由于江水水质复杂,泥沙携带量大且无必要的
收稿日期:2011-12-27
过滤等前处理程序,导致离子交换装置频繁失效,部
基金项目:广东省科技厅科技计划项目(2008B010800032)
分企业最后放弃离子交换装置,将沉淀后的江水直
广东省省部产学研项目(20088090500211)。

工业锅炉
2012年第2期(总第132期)
接供锅炉使用,完全依靠锅内水处理。由于水源水度、溶解固形物、锅水pH值等超标,这势必引起锅
质差且未经有效水处理程序,水质监测表明这些企炉严重结垢、排污率升高和汽水品质恶化,进而导致
业锅炉水质常年不达标,主要是给水硬度、锅水总碱锅炉热效率下降。表1为部分锅炉水质监测数据。
表1锅炉水质监测数据表
给水硬度
给水pH值
锅水总碱度
锅水pH值
溶解固形物
序
≤0.030
≤24
10.0~12.0
1074
1.8
14.70
2193
9.13
1086
5
40.88
1211
0.52
7.10
24.33
1993
注:*为超标数据。
给水硬度主要由水中Ca2+、Mg3形成,天然水中管单位面积上热量传递为例,有水垢与无水垢的热
溶解有重碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐等盐类,其中以量传递关系可由下列传热学公式估算。
Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2最多地最不稳定,受热易分解
Q=K?H?ムT
生成微溶性碳酸盐,例:Ca(HCO3)2=CaCO3↓+H20
+CO2↑。在锅炉水中,能形成水圻或水渣的离子见
表2。0℃时CaCO3溶解度只有20mg/L",且与
般盐类不同,其溶解度腚温度升高而降低,因此极易式中Q一一总传热量
K一一总传热系数
在锅炉水側换热表面结晶析出形成水垢。这些企业
一传热面积
水质硬度严重超标,锅炉结垢情况也就可想而知了。
△ア一传热温差
表2形成的水垢或水渣
分别为对流管烟气侧、水汽侧传热
OF
Sio
系数
Casio
81、82一分别为管壁厚和水垢厚度
Mg(OH)> Mgso, Mgco, Mgsio
Fe(OH)2
Fesi,
入1、A2一分别为钢管和水垢导热系数
由公式(1)、(2)可知,当除水圻厚度和水圻导
2水质对锅炉运行的影
热系数外,其他参数不变的情况下,水垢厚度δ2越
由于水垢导热性能很差,必将影响锅炉安全、经大或水垢导热系数A2越小则总传热系数K越小
济运行。对某灰砂砖厂SZL15-1.6一A链条炉排有效换热量Q越小。当存在1mm厚水垢时,设相
锅炉进行了能效测试?,该锅炉热效率低的主要原因关参数为:△T=(700-194)=506℃,81=0.005
就是水側污垢热阻过大导致传热性能下降,大量热量m,82=(0.001m,钢的导热系数λ=58W/(mK),水
随高温烟气排掉;另外,结垢导致钢管过热而强度下垢导热系数A2=0.81W/(mK),H=1,a1=50W/
降,运行偏离设计工况,易出现过烧、爆管等问题。
m2K),2=5800W/(m2K),则Q/Qx≈0.942,
水质不合格还可能使锅炉汽水品质恶化、金属当水垢厚度为3mm、5mm、7mm时,该值分别为
腐蚀、排污率增大等,这些都对锅炉安全、经济运行0.845、0.766、0.701。
有重要影响。
由此可见,同样温差及设备条件下,水垢的出现
1水质对锅炉运行热效率的影响
使锅炉传热效率迅速降低。实际换热效率将因水垢
如表3所示,水垢导热系数仅为钢铁的七分之导致的水汽管有效流通面积减少而更低。因此,锅
到千分之一?,不同水垢因其化学成分和存在状炉结有水垢时,锅炉受热面的传热性能恶化,燃料燃
态不同导热性能亦不同。考虑到所调査锅炉水垢以烧所放出的热量不能有效传递到锅炉介质中,大量
碳酸盐为主,