电厂化学-10结垢与防止讲述.ppt

1 电厂化学及水处理 华北电力大学能源与动力工程学院 刘忠 第10章 热力设备的结垢及其防止 1 水垢和水渣 2 水垢的形成与防止 3 易溶盐“隐藏”现象 （1）水垢 水垢的定义 热力设备受热面水侧金属表面上生成的固态附着物称为水垢。 水垢的组成 水垢的化学组成一般比较复杂，它不是一种简单的化合物，而是由许多化合物混合组成的。 水垢中各种物质主要以氧化物和盐类形式存在。 水垢中的化学成分虽然很复杂，但往往以某种化学成分为主。 以一级钠离子交换软化水作补给水的中低压锅炉，因凝汽器泄漏，冷却水(天然水)进入给水，其锅内水垢的主要成分为碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙等组分。 以二级钠离了交换水作补给水的普通高压锅炉，常因补给水除硅不完全或者凝汽器泄漏等原因，锅炉水冷壁管内生成以复杂硅酸盐为主要成分的水垢。 以除盐水作补给水的高压和超高压锅炉，由于凝汽器的严密性较高，水处理工艺也较完善，天然水中常见的一些杂质已经基本上除掉，给水水质较纯，给水中的杂质主要是热力系统金属结构材料的腐蚀产物，这类锅炉水冷壁管内的水垢，其化学成分往往以Fe、Cu为主。 水垢的分类 按水垢主要化学成份分为以下几类： 钙镁水垢 硅酸盐垢 氧化铁垢 铜垢。 水垢的性质 坚硬度 水垢的坚硬程度，表明它是否容易用机械方法清除掉。 孔隙率 水垢中孔隙和缝隙占水垢体积的百分数。一般孔隙率大则导热性差。 导热性 水垢的导热性较差，与钢材相比相差数十到数百倍。 水垢的危害 锅炉炉管结垢后，热阻升高导致金属壁温度过高，而发生局部变形、鼓包，甚至爆管等事故。 降低锅炉热效率。 引起沉积物下的腐蚀。 （2）水渣 水渣的定义 如果炉内水质不良，经过一定时间运行后，水中可能析出一些呈悬浮状态的固体物质，或沉积在汽包和下联箱底部等水流速较慢处形成沉渣。这些呈悬浮状态和沉渣状态的物质称为水渣。 水渣的组成 水渣的组成也很复杂，但形成水渣的主要物质通常有以下几种：碳酸钙、氢氧化镁、碱式碳酸镁、磷酸镁、碱式磷酸钙以及金属的腐蚀产物等。有时水渣中还含有某些随给水带入锅炉水中的悬浮物。 水渣的分类 不会粘附在受热面上的水渣 较松软，常悬浮在锅炉水中，易随锅炉排污水排出而除掉，如碱式磷酸钙。 易粘附在受热面上的水渣 容易粘附在受热面管内壁上，特别容易粘附在水流缓慢或停滞的地方，经高温烘焙后常常转化为水垢——二次水垢，如磷酸镁和氢氧化镁等。 水渣的危害 水渣太多会影响锅炉蒸汽的品质，有可能堵塞炉管，威胁锅炉安全运行。 采用锅炉排污的方法及时将水渣排除掉。 为防止生成二次水垢，尽可能避免生成磷酸镁和氢氧化镁水渣。 第10章 热力设备的结垢及其防止 1 水垢和水渣 2 水垢的形成与防止 3 易溶盐“隐藏”现象 （1）水垢形成的原因及部位 钙、镁水垢 在钙、镁水垢中，钙、镁盐的含量常常很大，甚至可达90%左右。这类水垢又可按其主要化合物的形态分成：碳酸钙水垢(CaCO3)、硫酸钙水垢(CaSO4、CaSO4·2H2O、2CaSO4·H2O)、硅酸钙水垢(CaSiO3、5CaO·5SiO2·H2O)、镁垢(Mg(OH)2、Mg3(PO4)2)等。 碳酸盐水垢，容易在锅炉省煤器、加热器、给水管道以及凝汽器冷却水通道和冷水塔中生成。 硫酸钙和硅酸钙水垢，主要在热负荷较高的受热面上生成，如锅炉炉管、蒸发器和蒸汽发生器内等处生成。 形成钙、镁水垢的原因：水中钙、镁盐类的离子浓度乘积大大超过了溶度积，这些盐类从过饱和溶液中结晶析出并附着在受热面上。 水中析出物之所以能附着在受热面上，是因为受热面金属表面粗糙不平，有许多微小的凸起的小丘。这些小丘，能成为溶液中析出固体时的结晶核心。 此外，因金属受热面上常常覆盖着一层氧化物(即所谓氧化膜)，这种氧化物有相当的吸附能力，能成为金属壁和由溶液中析出物的粘结层。 在各种热交换器中，水中钙、镁盐类的浓度超过溶解度的原因，有以下几方面： 1） 随温度升高，某些钙、镁化合物在水中的溶解度下降。 2）在水不断受热蒸发时，水中盐类逐渐浓缩。 3）在水被加热的过程中，水中某些钙、镁盐类因发生化学反应，从易溶于水的物质变成难溶的物质而析出。 例如在水中发生碳酸氢钙和碳酸氢镁的热分解反应： Ca(HCO3)2→CaCO3 +H2O + CO2 Mg(HCO3)2→Mg(OH) 2 + CO2 水中析出的盐类物质可能成为水垢，也可能成为水渣，这不仅取决定于其化学成分和结晶形态，而且还与析出时的条件有关。 如在省煤器、给水管道、加热管、凝冷器冷却水通道和冷却塔中，水中析出的碳酸钙常结成坚硬的水垢，但是在锅炉、蒸发器和蒸汽发生器中，水的碱性较强而且水处于剧烈地沸腾状态，此时，析出的碳酸钙常常形成海绵状的松