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天津市英特节能技术有限公司TIANJIN INTENT ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO.,LTD

 

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结垢对工业热交换设备造成的影响和危害

天津英特节能技术有限公司   技术部


       工业热交换设备结生污垢后,会对设备的安全生产和高效运行产生多种不利影响。工业热交换设备主要有锅炉、烧结炉、冶炼炉、导热油炉、高频炉、中频炉、贫化炉、反应釜、冷却器、加热器、蒸发器、冷凝器、表冷器、预热器、凝汽器、蒸馏器、蒸煮器、闪蒸器、过滤器、结晶器、贮器;吸收塔、反应塔、再生塔、合成塔、汽提塔、冷却塔、碳化塔等。
1.结垢使设备热交换效率大幅下降,能源消耗大幅增加,生产成本上升
       热交换设备中结生的污垢,随着化学成分的不同,其导热系数也有较大的差异。污垢的导热系数一般在0.05~3.0W/m·k之间,仅为钢铁导热系数的1/40~1/80。是铜导热系数的1/300。也就是说,1mm厚水垢的传热能力和40~80mm厚钢板、300mm厚铜板差不多。
        由于污垢的导热系数极小,结垢会严重影响热交换设备的传热性能,使生产能源消耗量大幅度上升。国内外大量热工试验结果表明,设备传热表面积结1mm厚水垢,热交换设备就会多消耗8~10%的能源。也就是说,1mm厚的水垢,可以使燃煤锅炉多烧10%的煤炭,中央空调耗电量增加15~20%。从而导致工业产品生产成本费用大幅度上升。
2.结垢使换热设备热传导工况恶化,传热面超温过热,引发鼓疱、裂纹、爆管等安全事故
        由于污垢的传热能力级差,设备传热面结垢后,高温侧的温度不能被快速传导到低温介质中,使传热面金属壁温持续上升并达到蠕变温度。当金属壁温达到或超过蠕变温度后,金属的机械性能(如韧性、塑性)明显恶化,抗拉强度、抗压强度大幅度下降,很容易被高温烧损变形。在设备带压运行的状态下,过热管壁因耐压强度大幅下降而出现鼓疱、裂纹、泄漏甚至爆管的运行安全事故。根据国内部分省市技术监督部门的统计,锅炉事故中因结垢和水质引起的事故占到了60%以上。
3.结垢会引发垢下腐蚀损伤,造成设备穿孔泄漏,缩短设备使用寿命
        热交换设备传热面结生的水垢,其密度、厚度和化学组成通常呈不均匀状态,这种不均匀的污垢覆盖,造成了金属表面电化学不均匀性,很容易引发电化学腐蚀反应。结垢还会使水中的某些腐蚀成份如H+、OH-、Cl-、Mg2+、S2-等在垢下金属面富集并产生化学腐蚀反应。腐蚀的结果是局部金属被损伤减薄,腐蚀可以达到穿透设备钢板,使设备泄漏、破损甚至失效的程度。从而使设备维修费用增加。腐蚀严重时,会使设备提前报废。
4.结垢会使生产工艺不稳,影响产品品质,引发质量事故
        热交换设备结垢后,由于传热效率下降,会导致设备的加热或冷却工况恶化,进而影响到生产工艺过程,仪表指示失灵,温度压力指标偏离工艺设计要求,设备运行参数发生改变,生产工艺不稳,最终使产品的产量和质量下降,次品率增加。严重时还可能中断生产,造成计划外停产。

        在热交换设备内,由于不同部位的金属面上传导的温度不同,金属表面所结水垢的物理化学状态也就不同。结垢的厚度、密度、垢量以及化学组成往往随温度变化呈现出梯度分布的规律。
1.温度越高的金属表面结垢量越多,水垢越厚。低温受热面和非受热表面的水垢是最薄的。
2.温度越高的金属表面上所结水垢越致密坚硬,低温传热表面所结水垢一般比较疏松,密度较小。
3.高温受热表面易积结硫酸盐、硅酸盐(或硅质)难溶垢,而低温传热表面积结的水垢往往以碳酸盐类化合物为主。天津英特节能技术有限公司的RT-828系列安全强力除垢剂专业用于不同类型水垢及不同材质设备的除垢除锈清洗。
4.当高温受热表面积结的水垢较厚时,紧贴金属表面的水垢层常以难溶硫酸盐或硅质化合物为主,而与水接触的表面水垢则以碳酸盐为主。
以蒸汽锅炉为例,看看水垢在锅炉内是如何随温度变化而梯度变化的。
(1)热负荷低、蒸发强度小的部位(如省煤器、下降管等),由于给水中的碳酸氢根(HCO3-)在上述区域受热发生分解反应
2HCO3-→CO32+CO2↑+H2O
当[Ca2+] [CO32+]的乘积大于碳酸钙(CaCO3)的溶度积时,会析出碳酸钙的沉淀。锅水在这些部位没有达到沸点,水流的紊动性很小,因此碳酸钙容易以结晶形态沉积在管壁上,形成坚硬的碳酸盐水垢。
(2)热负荷高、锅水蒸发强度大的部位(如水冷壁、对流管等),由于锅水在这些部位发生剧烈的蒸发浓缩,某些难溶的盐类很容易达到溶度积,在受热面上形成坚硬、致密的硫酸盐和硅酸盐水垢或混合垢。在锅水沸腾的部位和蒸发面上,在碱度和pH值较高的条件下,产生的碳酸盐颗粒细小松散,无法吸附在管壁及金属表面,往往以水渣形式存在,如不及时排污很容易产生二次结垢。
        当给水水质变化或锅炉负荷频繁波动时,在这些部位容易形成夹层式混合水垢(例如间断供汽的锅炉就是如此)。在热负荷很高或水循环不良的部位,容易生成多孔或坚硬致密的硅酸盐水垢。
(3)热负荷较低,锅水循环缓慢的部位(如汽包、水包和上下联箱等)由于锅水在这些部位循环减慢,水中携带的腐蚀产物和泥渣容易沉积下来,形成氧化铁垢和泥垢。
(4)在高参数和大容量的高压锅炉内最容易生成氧化铁垢。最容易出现氧化铁垢的部位是热负荷很高的炉管管壁部位,如喷然器附近的炉管;对敷设有燃烧带的锅炉,在燃烧带上下部的炉管;燃烧带局部脱落或炉膛内结焦时的裸露炉管内等处。
(5)在局部热负荷很高的炉管内和汽包、联箱内的水渣中常存在铜垢,这些铜是从局部热负荷很高的管壁上脱落下来,被水流带到水流速度较缓慢的汽包和联箱中,与水渣一起积聚在那里而形成的。
(6)在锅炉的蒸汽通流部位,如过热器和再热器中,有时会形成钾、纳的盐垢。

天津英特节能技术有限公司生产销售 RT-828安全强力除垢剂



 


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