沿海工業(yè)鍋爐水處理及除垢

張華民

摘要：對以陰陽水為生水的鍋爐水處理工藝、水垢的危害及常見水垢的表觀識別、清除方法進(jìn)行了介紹，運用傳統(tǒng)化學(xué)清洗方法對一臺20t/h蒸汽鍋爐的硫酸鹽、硅酸鹽混合垢進(jìn)行處理。

關(guān)鍵詞：陰陽水；鍋爐；水處理；除垢

前言

沿海地區(qū)地表水水質(zhì)指標(biāo)處于海水、淡水之間，俗稱“陰陽水”，其硬度、堿度、氯離子含量高，且隨季節(jié)、潮汐變化較大。[1]由于多種原因，我國沿海地區(qū)部分企業(yè)不得不采用陰陽水作為鍋爐水源。為避免水質(zhì)差引起的鍋爐結(jié)垢、腐蝕、汽水品質(zhì)差等結(jié)果，企業(yè)對鍋爐使用的陰陽水進(jìn)行處理。受到經(jīng)濟、技術(shù)等因素限制，部分企業(yè)水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，鍋爐結(jié)垢嚴(yán)重、排污率高，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)安全和經(jīng)濟效益。

1.陰陽水的處理

常用的陰陽水處理方法有反滲透法、陰陽床、電滲析、蒸餾法等。隨著反滲透膜技術(shù)的提高、成本的降低，運用反滲透技術(shù)的水處理系統(tǒng)運用越來越廣泛。反滲透系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵在于合理的預(yù)處理系統(tǒng)，[2]其對維持反滲透性能的穩(wěn)定性，阻止膜的污染和惡化極其重要。由于大部分中小企業(yè)缺乏合理使用反滲透系統(tǒng)的專業(yè)知識，因此反滲透系統(tǒng)無法發(fā)揮應(yīng)有的效能，造成出水水質(zhì)不穩(wěn)定，鍋爐運行一段時間后，水側(cè)壁面形成水垢。

2.水垢的危害

鍋爐水垢的主要危害有：鍋爐效率降低，受熱面過熱爆管、鍋筒鼓包、汽水循環(huán)不暢（可造成水位計失靈）。甚至可能引發(fā)惡性事故。受熱面結(jié)1mm水垢，熱效率下降5%，鍋爐浪費燃料8%。2000年發(fā)達(dá)國家的污垢費用約占GDP的0.25%，而我國僅電力系統(tǒng)中的鍋爐污垢費用就達(dá)到GDP的0.11%，污垢造成的損失是巨大的。[3]

3.除垢

當(dāng)鍋爐運行一定年限或是結(jié)垢達(dá)到一定量后，必須進(jìn)行清洗除垢。清洗除垢分為人工除垢、機械除垢、化學(xué)除垢?；瘜W(xué)除垢分為中性清洗、酸性清洗、堿性除垢。根據(jù)垢的種類性質(zhì)進(jìn)行選擇。

3.1水垢的分類及簡單判別方法

常見的水垢分為較疏松的白色碳酸鹽水垢、堅硬的黃白色硫酸鹽水垢、灰白色的硅酸鹽水垢、外表磚紅色、咖啡色或黑色，內(nèi)部灰色的鐵銹垢、與泥沙顏色相近的泥沙垢、混合垢。其中混合垢最為常見，硫酸鹽垢、硅酸鹽垢較難清洗。

3.2硫酸鹽水垢的清洗

硫酸鹽水垢主要為硫酸鈣，呈黃白色，水垢致密。清洗這種水垢時，需先對鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，去除泥沙及疏松的水垢。然后進(jìn)行堿煮。采用藥劑主要成份為碳酸鈉。堿煮時需要保持一定溫度、維持一定的時間。堿煮完成后應(yīng)進(jìn)行沖洗，直至PH值小于9。此時鍋爐水垢的表層形成碳酸鈣垢而內(nèi)層依然是硫酸鹽水垢。應(yīng)再使用稀鹽酸進(jìn)行酸洗，去除表層的碳酸鈣，將內(nèi)層的硫酸鈣暴露出來，酸洗時應(yīng)對三價鐵離子、酸濃度、pH值進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)鍋爐結(jié)垢過厚時，進(jìn)行多次重復(fù)堿煮、酸洗工藝，直至水垢厚度要求。酸洗后還應(yīng)再次用水進(jìn)行沖洗，使出水PH值大于5。酸洗后的金屬表面處于活化狀態(tài)，必須進(jìn)行鈍化。鈍化藥劑主要為氫氧化鈉、磷酸三鈉等。一般鈍化溫度90℃左右，鈍化時間12小時。期間應(yīng)對ph值、濃度進(jìn)行監(jiān)測。最后進(jìn)行人工清渣處理。

3.3硅酸鹽水垢的清洗

硅酸鹽水垢主要為硅酸鈣、硅酸鎂等硅酸化合物，呈灰白色。其處理方法大致與硫酸鹽水垢的清洗方法相同，但堿煮時藥劑主要成分為氫氧化鈉。酸洗時還需要添加氫氟酸，氟化鈉，酸性氟化氮。

4.硫酸鹽、硅酸鹽混合垢的處理案例

筆者對某公司一臺20t/h工業(yè)鍋爐檢驗，發(fā)現(xiàn)鍋爐水垢呈灰白色，質(zhì)地堅硬，厚度達(dá)4mm左右，有1根水冷壁管出現(xiàn)輕微漲粗。經(jīng)化學(xué)分析，水垢為硫酸鹽、硅酸鹽的混合垢。采用堿煮加鹽酸方法進(jìn)行清洗。依次進(jìn)行水沖洗、堿煮、水沖洗、酸洗、水沖洗、鈍化、水沖洗。由于水垢主要成分為硫酸鹽、硅酸鹽，堿煮的藥劑主要成份為氫氧化鈉、碳酸鈉，根據(jù)水垢化學(xué)分析結(jié)果配置氫氧化鈉、碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.1%和0.7%。酸洗時，保持溶液流速小于0.5m/s。酸洗和鈍化后的沖洗用水采用除鹽水。鈍化時間大于12小時。

清洗完成后，對鍋爐進(jìn)行宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)：水冷壁管近汽包端基本清洗干凈，未見點蝕和二次銹，灰色鈍化膜已形成。腐蝕指示片金屬腐蝕速率為2.5g/m2·h。酸洗結(jié)束后巧天，鍋爐投入運行。

5.總結(jié)

使用陰陽水為生水的中小型企業(yè)應(yīng)加大對鍋爐水處理工作的重視，提高人員技術(shù)水平，解決反滲透膜過早失效的問題；應(yīng)重視水質(zhì)化驗工作，及早發(fā)現(xiàn)水處理系統(tǒng)漏洞以便加以補救；硫酸鹽、硅酸鹽混合垢清洗較困難，采用堿煮酸洗時，需要對藥劑添加量進(jìn)行科學(xué)配置，只要對工藝控制得當(dāng)，依然能夠取得良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉兵.“陰陽水”作為鍋爐用水的實踐與分析[J].工業(yè)鍋爐，2003，05：47-49.

[2]趙欣.海水淡化技術(shù)方法及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，03：66.

[3]徐志明，楊善讓等.電站鍋爐污垢費用估算[J].中國電機工程學(xué)報，2004，02：197-201.