不良水质对锅炉的危害与锅炉水处理措施研究

2020-01-20朱勇吉

中国设备工程 2020年9期

关键词：凝结水原水水垢

朱勇吉

（甘肃省特种设备检验检测研究院，甘肃兰州 730050）

锅炉水处理指的就是对进入锅炉前的水进行处理，也就是处理锅炉给水中的胶体物、悬浮物、有机物等各种物质，同时，还要对锅炉内水质情况进行适当调整，从而达到改善锅炉中水质量的目的，确保锅炉给水品质符合锅炉运行要求，以免发生安全事故。

1 锅炉水质不良可能引发的各种危害

1.1 水垢危害

锅炉在工业生产中是一种热交换设备，其在运行期间会产生蒸汽或热水，水是锅炉内物质发生化学反应的一种重要介质，如果锅炉内杂质经过一段时间积累处于饱和状态，在温度符合条件情况下，会在锅炉内产生大量水渣，如果水渣附着在受热面上，则会在锅炉内形成水垢。锅炉在运行期间，如果出现水垢，这会对锅炉运行造成一定危害，具体危害主要表现在以下几个方面：

（1）浪费燃料。锅炉内的水产生水垢后，会导锅炉表面热传递效能降低，燃料在燃烧期间释放的热量无法全部传递到锅炉内部，热量会通过排放方式流失，会造成能源浪费。相关调查结果显示，锅炉内每形成1mm 的水垢，会导致锅炉在运行期间，浪费约10%的燃料。

（2）损坏受热面。若锅炉内形成了水垢，炉膛内温度会随着锅炉运行而升高，受热面积会变大，金属壁的温度会升高，这会导致锅炉在结构强度减低，会使锅炉内出现鼓包，情况严重时，会导致锅炉在运行期间发生爆炸事故，这不仅会造成巨大的经济损失，甚至会造成人员伤亡。

（3）出力下降。锅炉在运行期间如果出现结垢，其在运行中的热传递性能会减低，此时，要想使锅炉蒸发量达到期望值，要增加燃料添加量，在炉膛容积固定的情况下会使燃料加热遭受限制。

1.2 堵塞危害

水质在不同环境下也会有所不同，如果锅炉水循环系统中存在较多杂质，受其影响，锅炉中的水管可能会遭受堵塞，这会对锅炉运行造成不良影响。此外，受杂质导致水管被堵塞影响，蒸汽品质也会降低。

1.3 腐蚀危害

锅炉在运行期间如果采用的水质质量存在问题，这将会导致锅炉内的金属遭受到水的腐蚀，会使锅炉内的各种金属构件遭受破坏。锅炉一旦出现上述的金属结构腐蚀情况，会对锅炉以后正常运行造成不良影响，会缩短锅炉应用寿命。

2 处理锅炉水的合理方法

2.1 处理锅炉中的补给水

锅炉在运行过程中，蒸汽发挥的主要作用就是发电或供热，受蒸汽用途和凝结水回收程度不同，锅炉不积水量也会存在一定差别。凝汽式电站锅炉在具体运行期间，补给水量与蒸发量相比通常都低于3%，供热锅炉补给水量能够达到100%。处理锅炉中补给水量的具体流程如下：

（1）预处理。如果锅炉在运行期间的原水为地表水，对原水进行预处理的目的就是将水中的胶体物、悬浮物、有机物等各种不同类型的杂质处理掉，从而提高原水质量。在对原水进行处理时，通常要将混凝剂投入原水中，进而使各种不同类型杂质凝聚成大颗粒，然后，使大颗粒可以通过自身重力实现下沉，再对原水进行过滤，使原水变得更加清澈。如果采用城市用水或地下水作为锅炉在运行过程中的补给水，可以省去处理原水环节，直接对用水进行过滤，提高锅炉用水水质。在处理锅炉用水期间，常用的澄清设备有脉冲式、机械搅拌式澄清器等，常用的过滤设备有无阀滤池和单流式机械过滤器等。此外，为了实现对始终存在的各种有机物杂质的清除，可以加设活性炭过滤器，从而使水质能够得到进一步提高，以满足锅炉运行需求。

（2）软化。应用人造或天然离子交换器，从而使水中的镁、钙等各种硬盐转变为不结硬垢盐，达到避免锅炉内管子内部形成钙镁硬水垢现象。针对含钙镁重有碳酸盐并且碱度高的水，在处理上，可以利用氢钠离交换，也可以在预处理上采用中和方式对水处理。

（3）除盐。随着锅炉参数的不断提高，以及人们对直流锅炉的应用，在水处理时，要将锅炉给水中的所有盐都去除，此时，可以采取化学方法对水中的盐类进行处理，具体处理期间最常用的方法就是阳离子交换树脂法和阴离子交换树脂法。如果锅炉中用水的碱度较高，为了降低阴离子交换器在运行期间的负担，使系统在运行期间的经济性可以得到进一步提升，在对阳离子交换器进行应用时，一般都要与脱碳器进行串联，从而将水中的二氧化碳去除掉。针对含盐量高的水，可以采用电渗析或反渗透方式对水进行处理，先对水质进行淡化处理，然后，再将水输送到离子交换器中，完成处理。针对高压锅筒锅炉或直流锅炉，在处理用水时，要将给水中存在的微量硅去除掉，而对于中低压锅炉，对水的处理，则应当依据具体情况而定。

2.2 处理凝结水

凝结水在具体循环期，会遭受到系统腐蚀产物和凝气冷却后水泄露现象的污染，有时候也需要进行处理。对凝结水的处理与锅炉的炉型、参数，已经凝结水遭受到的具体污染情况都有着紧密联系。随着锅炉参数的不断提升，处理凝结水的量也会增加。对超临界压力锅炉来说，要全部处理；而对亚临界或超高压锅炉在处理上，则应当为凝结水的25%～100%；针对高压以下锅炉通常不需要处理。目前，对于锅炉中处理凝结水设备来说，有电磁过滤器，以及纤维覆盖过滤器。在将凝结水中去除腐蚀产物去除掉后，在将这一部分水通入混合床或粉末树脂覆盖过滤器中，对用水进行深度除盐处理，改善水质。

2.3 给水除氧处理

锅炉给水的溶解氧会对锅炉中热力系统中的金属造成腐蚀。腐蚀产物会在锅炉运行期间，在热量较高处会凝结成铜铁垢，这会导致热传递发生恶化，情况严重时，会引起汽轮机高压缸中沉积或爆管现象，降低汽轮机在运行期间的效率，影响锅炉运行。因此，在对补给水和凝结水进行软化或除盐处理后，在锅炉用水进入锅炉前，要进行除氧处理。真空除氧和热力除氧是两种常用的除氧方式，在具体应用期间，也可以适当以化学除氧方式作为辅助。热力除氧就是对除氧器中的给水进行加热，使水沸腾，水中氧气的溶解度会减低，这会使氧气从水中逸出，然后，进入大气中。采取热力除氧措施时，应当将水加热到饱和温度，并且除氧水面积应当尽可能大，确保气体能够顺利排除。真空除氧通常都在汽轮机凝汽器中开展，而化学除氧法在应用期间，就是将亚硫酸钠加入水中，进一步减少水的含氧量。

3 预防锅炉危害的合理措施

针对锅炉在应用过程中可能出现的各种危害进行适当预防主要体现在对锅炉用水情况的检测方面。因此，要对锅炉中用水处理方法，以及各项设施的具体选用情况进行规范。应用锅炉单位，要依据锅炉数量、参数等各项情况，采取科学方式对锅炉中的用水进行合理处理，针对锅炉用水情况，配置相应的水处理系统，通过对该系统的合理应用，完成对水的处理，进而保证锅炉用水水质能够达到应用标准。

从目前锅炉用水处理情况采用的方法来看，离子交换法是软化锅炉用水的一种常用处理方案。离子交换法在具体应用期间，就是通过对具有交换能力的交换机进行应用，完成对水中含有的钙镁等盐类离子进行交换，达到降低水硬度，减少锅炉运行中水垢的形成。需要相关工作人员注意的是，在对离子交换法进行应用时，要定期对用水水质情况进行监测。此外，还可以采取一定措施，对锅炉内水进行处理。例如，将一些化学药品加入锅炉用水中，使化物质可以与锅炉终形成的水垢发生化学反应，生成疏松残渣，然后，采取排污方式，将水中各种残渣都排除到锅炉外部，最大程度减少水垢对锅炉运行造成的不良影响。