溶氧 ≤15μg/L 铁 ≤50μg/L 铜 ≤10μg/L pH（25℃） 8.8～9.2 油 ≤1.0mg/L
2、锅炉炉水质量标准（3.8～5.8MPa） 单段蒸发：（磷酸盐处理）磷酸根5～15mg/L
pH（25℃）9.0～11
3、根据锅炉水汽品质要求，设计补给水水质为 硬度 ≤2.0μmol/L 电导率 ≤5μs/cm(25℃）
SiO2≤100μg/kg
7.1.4.4 锅炉给水除氧
锅炉给水中溶解有各种气体,其中危害最大的是氧气。它会导致锅炉给水系统和热网系统的金属发生腐蚀。在锅炉给水和热网系统中,由于水温较高,腐蚀速度加快,所以氧腐蚀往往很严重。因此,进行给水除氧是防止锅炉给水系统金属腐蚀的基本方法,也是确保热网设备安全运行的重要 措施。
去除水中氧气的途径是:
1) 加热水,减少氧气在水中溶解度,使氧气逸出。
2) 排除水面的氧气,减少水面气体中的氧气的分压力,使氧气逸出。 3) 使水中氧气与其它金属或药剂化合成稳定的化合物而消耗掉。
与此相应,给水除氧的方法有热力除氧,解除吸氧和化学除氧等。我厂采用的是热力除氧方法,所以下面着重介绍热力除氧的原理和特点。
1. 热力除氧原理 氧体在水中的溶解度决定于气体的性质、它在水面上的分压力和水的温度D当温度不变时,某 种气体在水中的溶解度则与该气体在水面上的分压力成正比(利定律）;即:
式中 g—气体的溶解度,mg/L;
K—气体的溶解系数,当水温达到一定值后,它几乎为一常数,mg/L; Pq-某一气体在水面上的分压力,㎏f/cm2;
po—水面上的水蒸气和其它气体混合物的总压, ㎏f / cm;它等于:Po =PH2o+Po2+ Pco2 式中PH2O、P02、Pco2—水面上的水蒸气、氧气、二氧化碳气的分压力l㎏f/cm2。由此可知, 当水面上某种气体的分压力降低时,它在水中的溶解度将减少;当其分压力降为零时,该气体在水中的溶解度也将减少到零。
加热水时,水面上的水蒸气分压力将增加,当水被加至沸腾时,水蒸气的分压力将增加到实际上等于原混合物的总压力,即PH2O=Po;此时,水面上其它气体的分压力将降为零,它们在水中的溶解度也都将减少到零,从而使各种气体不再溶于水,而从水中逸出。热力除氧正是根据这一原理,它把水加热到沸点,并使水不断保持沸腾状态,从而使水中溶有的各种气体都从水中逸出而除去。
2. 热力除氧具有以下特点:
l） .不仅能除氧,而且能除C02、NH3、H2S等各种气体,故热力除氧器又有热除气器之称。 2） .除氧效果比较稳定,可使水中含氧量降至0.03mg/l以下,游离C02含量低于2mg/l。 3)除氧后水中含盐量并不增加。 4) 需用蒸汽,且耗量较多。
5) 提高了进入省煤器的给水温度,从而使锅炉排烟温度升高,影响排烟余热利用。 6) 负荷变动时不易调整。
热力除氧有大气式、真空式和压力式几种。工业锅炉多采用大气式热力除氧,其除氧器的压力一般为1.1～1.2绝对大气压,相应的饱和水温为102～104℃。之所以采用比大气压力高出0.1～ 0.2kgf/cm的过剩压力,是为了使逸出的气体便于从器内向外排出。真空式热力除氧维持的器内压力为0.6～0.9绝对大气压,压力式热力除氧为5～15绝对大气压。
我厂热力除氧器内控制压力为2绝对大气压(表压为lkg/cm2）左右,给水温度控制在120℃, 给水中的溶解氧完全达到给水标准,即在0.03PPm以下。 7.1.4.5 水垢的形成与预防
1. 水垢的形成
水在锅炉中会结垢,首先是因为水中含有结垢物质—钙、镁盐类,它们在锅炉中受热后,产生了一系列的物理、化学变化:
1) 某些钙、镁盐受热分解,生成难溶的沉淀物,如: Ca(HC03）2→CaC02↓++CO2↑+H20 Mg(HC03）2→MgC02+C02↑++H20
在水的PH值较高条件下,MgC03会进一步水解、生成难溶的沉淀物Mg(OH）2: MgC03+H20→Mg(OH2）↓+CO2↑
2) 水温升高后,某些具有负溶解度的盐,如CaS04、CaSi03等的溶解度下降,达到一定积蓄-—过饱和状态后,从水中直接沉淀析出。
2
2
3) 水不断蒸发、浓缩,含盐浓度增大,超过饱和浓度后将沉淀析出。所析出的沉淀物可以有两种形式:一是牢固地粘结在受热面壁上,形成质地密实的沉积物-水垢;一是浮在水中的松散沉淀物-沉渣(也叫水渣）。是形成水垢还是成为泥渣,一方面与沉淀物的化学成分有关,同时也和它的析出条件(如水的PH值）有关。例如,碳酸钙在给水管道和省煤器中常结成坚硬硬水垢,但在水流扰动、沸腾剧烈的锅炉中则常常形成海绵状的松软泥渣。
泥渣按其性质不同又可分为两类:
1) 不会粘附在受热面上的泥渣(或叫“流动性”泥渣）。这类泥渣较松软,常悬浮在炉水中,
易随锅炉排污从炉内排出,如碱式磷酸钙(也叫水化磷灰石）Ca10(OH）2(P04）6和蛇纹石3MgO·2Si02· 2H20等。
2) 易粘附在受热面上转化成水垢的泥渣(或叫“粘结性”泥渣）。这类泥渣极容易粘附在水流缓慢或停渣的管子内壁上,经高温烘烤后,常转变成水垢(叫做二次水垢）。
显然,在锅炉实际运行中,应尽可能地使结垢物质形成“流动性”泥渣,而不是形成水垢。 2. 水垢的种类
水垢的化学组成很复杂。通常,按水垢的主要化学成分可将其分为两大类:一类是钙、镁水垢, 其中CaO和MgO和含量很大,多在50%以上,有时甚至可达90%左右,一般当给水软化不好或炉内处理不当时形成;另一类是所谓非钙水垢,它的CaO和MgO含量很少,仅百分之几;主要是Si02、 Fe203、CuO、A1203及P205等,当给水中铝、铁和硅和化合物含量较多,炉管热负荷又较高时,就会形 成第二类水垢。另外,对电站锅炉(给水经深度软化）,如水循环破坏,形成自由水面,则汽水分界面处的炉水周期地冲刷炽热管壁而高度浓缩,也会形成第二类水垢。
一般工业锅炉中多是钙、镁水垢。它又可按其主要化合物的形态分成以下几种。 1) 碳酸盐水垢
是最常见的一种水垢,主要化学成分为CaO和C02,化合物形态以CaC03为主,也有少量的MgC03或Mg(OH）2。这种水垢主要在水未沸腾处(省煤器中和给水人锅简处）结生,这种水垢具有多孔性,较松软,比较容易消除。
2) 硫酸盐水垢
主要化学成分为CaO和S03,化合物形态为CaS04、CaS04·2H203CaS04·H20。这种水垢坚硬密实,主要在锅炉本体热负荷较高的受热面,如锅炉管束中形成。
3) 硅酸盐水垢
主要化学成分为CaO和Si02(Si02≥20～25%）,化合物形态以CaSi03(硅灰石）和5CaO·Si02· H20(沸石）为主,MgSi03(镁橄榄石）也少量存在。这种水垢最坚硬,导热性也最差。通常在锅炉受热量强的部位,如水冷壁、沸腾炉理管等处形成。
4）混合水垢 化学成分为CaO、MgO、C02、S03、Si02、Fe203等,无法辨别哪种为主。化合
物形态则包括有 CaC03、CaS04、Si02、MgSi03等。其性质随成分不同而差异很大。 各种水垢的导热系数如表7.14示。 表7.14 各种水垢的平均导热系散λ
水垢种类 性质 λKcal(m2.h.℃） 碳酸盐水垢 坚硬程度和孔隙度大水不一 0.5～5.0 硫酸盐水垢 坚硬密实 0.5～2.0 硅酸盐水垢 坚硬 0.05～2.0 混合水垢 坚硬 0.7～3.0 含油水垢 较疏松 0.01～0.15
3. 水垢的预防及处理
锅炉能否正常运转,很大程度上取决于能否有效地防止生成易粘附在受热面上转化成难 处理水垢的泥渣且及时排出不易粘附在受热面上泥渣。为此,必须做好下述两项工作。 1) 向炉水中加入药剂
为了预防锅炉运行中生成质硬、粘附性强、难处理的水垢,必须根据炉水分析结果,向炉水中加入适量的药剂,控制炉水的PH值在适宜松软且易悬浮的流动性泥渣生成的范围内。另外加入的药剂可与炉水中的结垢物质钙、镁等盐类反应生成悬浮在水中的松散沉淀物-泥渣(也叫水渣）, 从而达到预防水垢生成的目的。我厂在锅炉运行中一般加人下列三种药剂。
a. NaOH。主要是调整炉水中的PH值。 b. Na3P04·12H20。防垢药剂,防止水垢生成。 c. N2H4(联氨）。防止水垢生成。
这三种药剂通过专门的加药管,直接从汽包加入炉水中,有效地防止了水垢的生成。 2) 排污
锅炉给水中的不纯物质有应该入汽包的药剂,在锅炉的运转过程中不断被浓缩,一部分生成松软悬浮的泥渣浮在汽包中炉水的表面,一部分成松软泥渣沉职于汽包底部。由于汽包是汽水分离的场所,从受热面返回的炉水吸收热量后产生的蒸汽在汽包内分离而出。因此,汽包内杂质含量高,泥渣多,若不及时排除,会使泥渣离开汽包流向受热面,容易形成水垢而堵塞受热管子。
针对生成的泥渣及被浓缩的杂质,实际生产过程中采用连续排污和定期(水底）排污的方式来排除悬浮沉积的泥渣及被浓缩的杂质。只要锅炉运行,连续排污就在进行,但排污量可根据炉水化 验结果调整。连续排污口设于汽包内的水空间中间。当炉水中的杂质含量高时,就进行定期排污,通常根据炉水中的Si02浓度来决定排污量和排污时间。控制炉水中的Si02含量〈 8PPm。实际生产中,Si02含量〉6PPm就进行定期排污。 7.1.5 蒸汽品质及汽水分离装置
蒸汽品质为锅炉主要技术指标之一,特别对于带有过热的锅炉和小型发电用锅炉尤为重要。如将大量水滴和杂质带入过热器,水滴蒸发后,溶于水滴中的杂质析出并积沉于过热器管子的内壁上,影响传热,严重时可使壁温过高而爆管。总之,蒸汽品质是保证锅炉和用汽设备
安全经常运行的重要条件。 7.1.5.1 影响蒸汽品质的因素
1.蒸汽携带含盐的炉水水滴(机械携带）
当汽水混合物引人水空间或汽空间时,由于汽泡的破裂机械打碎会形成大小不等的许多水滴。较大水滴由于重力作用会落回水面称重力分离。较小水滴被蒸汽带至任意高度而仍不分离出来, 称为可传送水漓。当水滴直径一定时,能将水滴带至任意高度的蒸汽最小上升速度称为飞升速度。 当蒸汽上升速度一定时,能被蒸汽带至任意高度的最大水滴直径称为飞升直径。影响蒸汽机械携 带的因素很多,主要影响因素为蒸汽空间高度,蒸发面负荷,炉水膨胀率,炉水品质，蒸汽压力和汽包内部装置的形式等。
式中 W-饱和蒸汽的湿分,%; S-炉水的含盐量; K-机械携带系数。
2. 蒸汽溶解了某些杂质(选择性携带）
某一些杂质(如硅酸等）能溶解于压力较高的蒸汽中,称为溶解性带盐,又称选择性携带。溶解到蒸汽中的盐量和所接触的水中含该种盐量的比称为分配系数。硅酸的溶解系数是指蒸汽中的硅酸和水中硅酸盐总浓度之比。影响蒸汽溶盐的主要因素有1)含盐的类别和蒸汽压力。2)炉水碱度。3)与蒸汽接触的水的含盐量。 7.1.5.2 汽水分离装置
为了清除饱和蒸汽的污染物,须在汽包内安装汽水分离装置,通常设置二次汽水分离装置以最大限度减少蒸汽携带水量。
一次分离元件是为消除进入汽包的汽水混合物的动能,较好地把汽和水初步分开,并保持汽包水位平稳,以防止水空间含汽过多而影响水循环的安全。
二次分离元件的作用是把蒸汽中携带的细小水滴分离出来并均匀地将蒸汽引出。二次分离元件布置在汽空间。常用的有均气板、百页窗分离器和钢丝网分离器等。 我厂一次分离元件为垂直悬挂的均布园孔钢板,二次分离元件为百页窗式分离器。 7.1.6 余热锅炉积灰
进入余热锅炉的烟气中含有较多烟尘。防止和处理余热锅炉积灰关系到锅炉能否正常运行。
7.1.6.1 积灰的分类
根据烟气温度的高低,余热锅炉的积灰一般可分为高温区的积灰、低温区的积灰和过渡温区的积灰。所谓过渡温区的积灰,就是高、低温区之间的积灰。
高温区的积灰,一般是指烟尘大部分呈熔融或半融熔状态下形成的积灰。其温度和积灰