淺談中性除垢劑在消除難溶性水垢中的應(yīng)用

劉揚(yáng)清

摘要:鍋爐水處理工作的目的主要是防止鍋爐結(jié)垢,但由于處理方法不當(dāng)或因其它條件不足,往往在一些鍋爐中不同程度地結(jié)有水垢。為了保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,對水垢要及時(shí)加以清除。文章對常用除垢劑進(jìn)行了闡述,并對中性除垢劑在消除硅酸鹽等難溶水垢中的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞:中性除垢劑;鍋爐;難溶性水垢;水處理

中圖分類號:TK264文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-2374(2009)22-0029-02

鍋爐廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中,涉及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。鍋爐屬于承壓的能源消耗設(shè)備,在使用過程中要考慮使用安全、能源消耗、污染物排放等多項(xiàng)問題。而鍋爐結(jié)垢會為上述三個(gè)問題帶來嚴(yán)重威脅。能源危機(jī)、水資源匱乏和水體污染是當(dāng)今全球普遍關(guān)注的問題,因此要求鍋爐防垢除垢技術(shù)滿足節(jié)能與環(huán)保兩大要求。在給水系統(tǒng)中,結(jié)垢是一個(gè)常見而耗資的問題,全球每年用于垢的清洗和結(jié)垢引起的熱能損失耗資達(dá)百億美元。

水垢隨鍋爐給水進(jìn)入鍋內(nèi)的一些有害雜質(zhì),在受熱蒸發(fā)和鍋水不斷蒸濃等條件下,經(jīng)過種種物理、化學(xué)和物理化學(xué)過程,必然會以各種不同形態(tài)的沉淀物析出。從這些沉淀物對鍋爐影響的角度來看,可區(qū)分為水垢和水渣兩大類。在鍋爐運(yùn)行中,應(yīng)當(dāng)設(shè)法使鍋水中生成的沉淀物成為粘附性差、流動性好的水渣或軟垢,以便通過排污將其及時(shí)排出鍋爐。

鍋爐工作時(shí),由于爐水中的鈣、鎂鹽類不斷析出而在鍋爐受熱面上的沉積物。水垢的導(dǎo)熱性甚低,不但阻礙傳熱,降低工作經(jīng)濟(jì)性,而且嚴(yán)重時(shí),會使受熱面過熱燒損。水垢是由給水中所合的鈣鹽相鎂鹽所組成,按其化學(xué)成分可分為碳酸鹽水垢、硫酸鹽水垢、硅酸鹽水垢和含油水垢幾種。受熱面上的水垢需要及時(shí)洗爐清除。對爐水及給水進(jìn)行適當(dāng)處理,正確的控制爐水及結(jié)水質(zhì)量,可減少水垢的生成。

一、鍋爐水垢防治技術(shù)研究

鍋爐用水的防垢技術(shù)包括鍋外水處理技術(shù):水的預(yù)處理、軟化、除氧、除鹽;鍋內(nèi)水處理技術(shù):純堿處理法、磷酸鹽處理法、天然堿處理法,以及其他水處理技術(shù):鍋內(nèi)加復(fù)合防垢劑處理法、鍋內(nèi)加合成有機(jī)防垢劑處理法。

(一)鍋外處理技術(shù)

鍋爐用水的鍋外處理步驟如圖1所示:

一般混凝劑常用劑量范圍如下:硫酸鋁為15～100mg/L;硫酸鉀鋁30～140mg/L;三氯化鐵0.5～50 mg/L;硫酸亞鐵5～50 mg/L。松散劑分為無機(jī)松散劑和有機(jī)松散劑兩類。無機(jī)松散劑可用NaOH,有機(jī)松散劑可用有機(jī)磷酸鹽和聚羧酸鹽等。無機(jī)緩蝕劑有亞硝酸鹽NaNO2和重鉻酸鹽,有機(jī)緩蝕劑有苯胺和馬洛托品等。

鍋爐水的軟化處理是往水中加入化學(xué)藥劑,使溶入水中的鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶于水的沉淀物析出。常用的軟化劑有:Ca(OH)2、Na2CO3、CaCl2、Na3PO4等。

鍋爐用水的除氧方法有:熱力除氧、亞硫酸鈉除氧、聯(lián)氨除氧、鐵屑除氧、電化學(xué)除氧等。化學(xué)除鹽最常采取的是陽床、脫碳、陰床和三床四塔脫鹽系統(tǒng);對于總?cè)芙夤腆w量超過500mmol/L的原水,采取反滲透或電滲析預(yù)脫鹽,然后采取弱酸、強(qiáng)酸、脫碳、弱堿、強(qiáng)堿、混合五床六塔聯(lián)合的脫鹽系統(tǒng)。上述方法均消耗大量的酸堿工業(yè)原料,進(jìn)行再生運(yùn)行費(fèi)用高,且酸堿廢液的排放會造成污染。

(二)鍋內(nèi)處理技術(shù)

鍋爐用水的鍋內(nèi)加藥水處理方法包括純堿處理法、磷酸鹽處理法、天然堿水處理技術(shù)。其他水處理方法有加復(fù)合防垢劑方法和加合成有機(jī)防垢劑處理法。試驗(yàn)研究表明,靜態(tài)法所定義的阻垢率數(shù)值易受溶液過飽和度的影響,但是動力學(xué)方法測量的阻垢劑的阻垢閾值不受影響。只有當(dāng)阻垢劑的濃度達(dá)到閾值后才有完全的阻垢效果。

二、中性除垢劑

(一)中性除垢劑的特點(diǎn)

本品采用無機(jī)酸與促進(jìn)劑和滲銹劑、防腐劑復(fù)配而成,能快速與碳酸鹽混合水垢,氧化鐵垢產(chǎn)生反應(yīng),與水垢形成剝離、溶解作用,達(dá)到除垢目的。中性除垢劑一般是由有機(jī)酸、促進(jìn)劑、緩蝕劑、滲透劑組成。適用范圍:適用于各類石化、機(jī)械設(shè)備、空調(diào)、淡水器、循環(huán)水系統(tǒng)、鍋爐水系統(tǒng)清洗,主要適用于清洗以碳酸鹽為主的復(fù)合型水垢。中性除垢劑無毒無味、不燃不爆,屬非危險(xiǎn)品;水溶性好,緩蝕效率高;適用于不銹鋼、碳鋼、銅及多種金屬材料組合件的清洗;黃褐色液體,易溶解性;適用濃度:8%～10%,pH值控制在4～5,按實(shí)際儲水量計(jì)算。

(二)中性除垢劑除垢應(yīng)用

在配液槽中加入計(jì)量的水將本品與水按比例加入被洗設(shè)備,采用動態(tài)循環(huán)或靜態(tài)浸泡方法,控制溫度低于50℃,混合均勻后循環(huán)或浸泡清洗即可,或采用常溫清洗,時(shí)間采用8～12小時(shí),清洗完畢后采用中和純化處理,達(dá)到速效除垢的目的。

1.蒸汽鍋爐除垢。(1)先將本品用40℃～50℃溶解過濾后直接注入爐內(nèi)(在鍋爐上水泵吸程布分設(shè)置加藥漏斗)或加入水池、水箱。每噸補(bǔ)水(包括冷凝回水)加量100～200克,加入供水箱混勻,補(bǔ)水時(shí)注入鍋爐正常運(yùn)行。無供水箱的鍋爐,可在補(bǔ)水泵入口管道上安裝臨時(shí)閥門和藥箱,利用開泵補(bǔ)水時(shí)入口負(fù)壓將本品吸入補(bǔ)水泵注入鍋爐。(2)保持鍋爐pH值在10～12,如PH值低于10,用混合氫氧化鈉(1份氫氧化鈉加2份碳酸鈉)調(diào)至10以上。(3)蒸汽鍋爐每班排污一次,排污率3%～8%(蒸發(fā)量大,水容量小的鍋爐增加排污次數(shù))。每天必須排污1～2次,排污率保持5%～10%之間,每次排污時(shí)間30～60秒。(4)垢厚3mm以下鍋爐24小時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),除垢周期一般為30～40天。結(jié)垢較厚或負(fù)荷較低時(shí),需延長除垢周期。硫酸鹽和硅酸鹽水垢適當(dāng)延長除垢周期。(5)排污時(shí)各排污閥都應(yīng)排到,不應(yīng)留下盲點(diǎn),以防水垢微粒沉積。

2.其他熱交換設(shè)備。(1)按系統(tǒng)總水量,每噸水加藥200克,加入冷卻水池或補(bǔ)水箱混勻注入系統(tǒng)正常運(yùn)行,也可直接注入系統(tǒng)運(yùn)行;(2)補(bǔ)水時(shí)同比例投加,除垢周期30～40天,每天排污3次。

(三)中性除垢劑除垢的優(yōu)點(diǎn)

1.比酸洗除垢有效:對酸洗不能除去的各種類型難溶水垢有極佳的清洗效果,即使是最頑固的硫酸鹽水垢,也能徹底除凈。

2.比酸洗除垢安全:在中性或弱堿性(pH值為7～12)條件下完成清洗,對金屬無腐蝕損傷;長期使用對設(shè)備機(jī)械性能和使用壽命無不良影響。

3.比酸洗除垢經(jīng)濟(jì):在設(shè)備正常運(yùn)行中完成清洗,成本低于正規(guī)酸洗費(fèi)用;不影響生產(chǎn),無停產(chǎn)損失。

4.比酸洗除垢簡便:本品按比例加入水即可,任何人都能操作。

5.無毒無害無污染:本品在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)不進(jìn)入蒸汽,不影響蒸汽品質(zhì),可用于食品、衛(wèi)生行業(yè)的蒸汽鍋爐等設(shè)備的運(yùn)行清洗。清洗廢液對環(huán)境無污染。

(四)中性除垢劑除垢的注意點(diǎn)

1.除垢期間需連續(xù)使用本品,不宜間斷,否則將延長除垢周期和增加用藥量。

2.除垢時(shí)按時(shí)排污,以免溶解的水垢微粒沉積阻塞管路,排污不足會降低清洗效率。

3.藥品用量不足時(shí)會降低清洗效率(除垢不凈),應(yīng)繼續(xù)投藥清洗。

4.中性除垢劑一般適用于適量襯塑編織袋或塑桶包裝,注意防曬、防雨淋。本品為酸性,避免與皮膚直接接觸,切勿濺入眼中。操作時(shí)請戴防護(hù)面罩或橡膠手套,若濺落在皮膚或眼中,需要用大量清水沖洗并就醫(yī)。在使用本藥劑的情況下,一定要由專人加藥、管理。

三、結(jié)語

在鍋爐系統(tǒng)中,結(jié)垢是一個(gè)常見而耗資的問題,全球每年用于清洗垢和結(jié)垢引起熱損失消耗方面的資金達(dá)百億美元。鍋爐防垢劑系堿性物質(zhì)和有機(jī)物復(fù)配而成,能使水中的鈣、鎂鹽類發(fā)生沉積形成水渣,通過排污排掉,同時(shí)還會在金屬表面形成保護(hù)膜,防止金屬腐蝕,長期使用,具有防止新垢生成,老垢脫落的特點(diǎn)。這是一種有效而實(shí)用的除垢方式。

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