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在鍋爐、冷卻塔、熱交換器和幾乎所有利用水來加熱或冷卻的應用中,結垢(以碳酸鈣和其它礦物形式)都是個主要問題。
在工業生產過程中,因為水便宜而且容易獲得,水經常被用作熱量轉移的載體。生產過程中產生的熱量通過一個熱交換裝置(熱交換器、冷凝器等)轉移到冷卻水中,然后通過水在冷卻塔中蒸發而將熱量散發到自然界中。本來處于平衡狀態的水,在熱交換器表面改變了條件,很容易結晶沉積,變成水垢,成為工業生產的危害。
1.水垢是隔熱的,會降低熱交換系數: 1 mm厚的水垢降低熱交換達70%。設計師通常將制冷能力增加5~20%的余量,來補償結垢帶來的熱交換損失。這樣會增加額外的能量消耗。
2.同時1 mm厚的水垢能夠增加額外7.5%的能耗,1.5 mm厚增加15%,7 mm厚增加能耗超過70%。
3.堵塞熱交換器、冷凍機、泵、管道和閥門:從而增加水的壓力、減少水的流量、導致泄漏、甚至造成的不可挽回的損壞。
4.水垢給微生物提供保護,給微生物提供繁殖的溫床。水垢導致生物污染和垢下腐蝕。
由于人工去垢不太現實,因此通常需要采用化學方法來去垢。化學藥品成本高,處理起來較危險,需要儲存空間,且也不環保。同時遺留了如何有效控制化學品這一令人恐懼的問題。化學方法還有待于后續詳細考證,生態方面的關注也進一步限制了它們的使用。此外,即使是進行化學處理后,許多系統仍要求定期酸洗或機械清洗。使用酸除垢或清洗,對管道和設備會有損害,因為事實上,酸在清洗過程中也洗去了部分金屬,減少了系統的壽命。
工業鍋爐水垢的危害分析
1、減小鍋爐熱效率,提高燃料消耗當鍋爐當中含有水垢的時候,因為水垢存在比較小的導熱性,將會減小熱力設備傳熱的效率。鍋爐燃料燃燒過程當中所帶來的熱量不能及時傳遞到爐水當中,所以,許多熱量將會隨著煙氣帶走,進而提高了排煙溫度,大大降低了熱效率。在此狀況下,要想確保鍋爐額定的參數,就需要在爐膛當中增加比較多的燃料,并且增加引風來提升燃燒。這樣所造成的結果是讓比較多沒有燃燒的物質排出煙囪,提升燃料的消耗。
鍋爐清洗
2、降低鍋爐使用壽命通常情況下,鍋爐使用壽命能夠連續運行二十年左右,但是實際當中很難達到這個時間。造成這種問題的主要原水垢讓鍋筒當中出現鼓包。通過挖補修復之后,需要合理地進行使用,進而更好地保證鍋爐使用的安全。這樣,對蒸汽壓力表要求高的單位而言,就需要對鍋爐進行更換。一些單位也會由于蒸汽壓力太低而影響著產品的質量,進而大大降低了經濟效益
在鍋爐運行過程中,水中鹽類超過溶度積的原因有以下三點:
(一)鍋爐設備中水的蒸發濃縮,致使爐水中鹽類雜質濃度升高,組建達到過飽和狀態。
(二)熱力設備在加熱過程中,某些離子發生化學變化而形成一種難溶的化合物,如水加熱到60~70攝氏度以上時,重碳酸根轉變成碳酸根。水的溫度越高,重碳酸根轉變成碳酸根越多,這樣使易溶的重碳酸鹽生成了難溶的碳酸鹽。
(三)某種鹽類(如鈣、鎂鹽)的溶解度隨溫度的升高而降低,因此在接近受熱面的水中,此種鹽類首先應超過溶度積而析出。
步所形成的過飽和狀態溶液很不穩定,開始時是治安過飽和溶液中發生鹽類結晶上,的微粒逐漸長大成顆粒,后形成粗結晶體或絮狀的水垢或水渣。
形成水垢或水渣,不僅與鹽類物質的化學成分有關,而且還取決于鹽類雜質和受熱面之間物理化學因素。如果金屬受熱面粗糙并伴有凸瘤包時,便會成為過飽和溶液產生固態的結晶核。金屬受熱面氧化層有相當大的附著力,它可成為金屬壁與析出結晶沉淀物的粘結中間層。因此,金屬表面粗糙或覆蓋一層氧化物時,鹽類雜質沉淀出來將主要成為水垢。反之,在光潔的受熱金屬面上,則多呈水渣。