上海兴全电力技术有限公司

小型工业锅炉带垢运行的原因和防垢新方法
上海兴全电力技术有限公司 褚兴全
我国是锅炉能源消耗大国，同时又是一个能源相对匮乏的国家之一，因此从一个战略的高度大力提倡节能降耗是一个利国利民、造福后代的伟大工程，节能降耗也是缓解中国资源约束的根本出路。煤炭年消耗量工业锅炉、发电锅炉基本各占1/3，我国现有在役锅炉56万台中约70%为层燃锅炉，其中主要以蒸发量10吨/小时以下的低压工业锅炉为主。虽然锅炉用户都能按照工业锅炉的水质要求，装设锅外软水处理设施，但从多年的检验结果来看，在每个定期运行周期内，绝大部分的低压工业锅炉结生水垢都相当严重，给锅炉的正常运行带来严重的安全隐患，如:经常发生锅炉爆管、锅筒材质过热鼓包等严重事故;同时也浪费了不可估量的能源。水垢的导热系数要比钢铁的导热系数小数十倍到数百倍，因此锅炉结有水垢时，使受热面的传热性能严重变差，燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到锅水中，大量的热量被烟气带走，造成排烟温度损失增加，锅炉的热效率降低，在这种情况下，为保持锅炉的额定参数以满足生产工艺需要，就必须更多投加燃料，提高炉膛和烟气温度，从而造成燃料的严重浪费。
　　据相关实验及资料介绍，锅炉受热面上如果结有1mm厚的水垢，则多浪费的燃料约5%~8%左右。我国很多地方定期检验时水垢普遍在2～5mm范围，所造成的燃料浪费大约在10～25%左右，浪费燃料的数目相当惊人。据统计，我国每年因锅炉结垢造成热能损失导致消耗燃煤达 3500 万吨。造成上述问题的主要原因主要表现在以下几方面：
**， 人们的观念陈旧问题
自从人们在工业生产、日常生活使用工业锅炉以来，水垢的生成在所难免，人们已经习惯了锅炉在有水垢的状态下运行，认为这是一种正常的燃烧方式。例如对效益好的企业，不在乎这点浪费，只要不出安全事故就可以了。管理者没有仔细算这笔账的习惯，或者认为把这笔浪费资金划入正常的消耗，每年都有充足的预算，管理者能够接受或已经习惯日常运行浪费的这个过程和结果，但不能一次性的投入来治理这个问题。如果一个负责任的管理者或政府部门主管，应该清楚的看到这种习惯的危害，这不仅导致锅炉燃料的严重浪费，还造成安全隐患和过度的环境污染。在科技高速发展的今天保持锅炉在无垢状态下运行并不是什么难事，在全球进入“低碳经济”的今天，这种不合理的燃烧方式应该进行彻底的改变，政府主管部门也清楚的认识到了这个问题，并出台了很多政策正在改变这个现状，但关键是如何落实，并收到实效。
第二， 管理和技术不匹配问题
我国对锅炉的水处理问题一直非常重视，出台了这方面的规程和各种标准。假如都按照规定的去做，锅炉燃烧时就会把水垢控制在允许的标准内，但大量的事实证明结果并不是人们预期的那样，那为什么会出现这种就结果呢，在哪一个环节出现了问题呢，其实也不难发现，就是行政管理和防垢技术不匹配的问题。业内人士都知道目前通行的锅炉防止结水垢的技术有锅炉软化水处理和给水加药处理。国家规定锅炉都要安装锅外软水处理设施，然而我国6吨以下的锅炉绝大部分没有合格的软水处理设施，或有也是形同虚设，因为它们的没有达到全自动状态，需要司炉的精心操作才能完成，这需要运行人员的高素质和高度责任心，否则严重影响软化水的处理效果，经常出现装设锅外软水处理设施还产生大量水垢的问题。因为有的应用小型锅炉企业根本没有配套该设备或根本不好使，那结垢问题就更加严重了。即使能正常运行的软水处理设施也会产生大量水垢，这是因为锅炉给水全部经过软水处理设施产生符合使用要求的软水，所以只要交换剂不失效，它就具有交换能力，交换出来的锅炉用水就能符合水质标准要求，但是交换剂随着交换水量达到一定量而失效时，要及时发现、及时再生，否则会造成在整个运行过程中锅炉软水(交换剂没有失效正常交换时软水处理设施出来的水)与硬水(交换剂失效失去交换能力时软水处理设施出来的水)交替进入锅内，而硬水进入锅内会导致产生水垢，特别是给水是地下高硬度水时则更快、更容易产生水垢。另外找准再生的*佳时机也是关键问题，经常是交换剂失效时没能及时发现，导致延误时机，使硬水也在“不知不觉”中经常交替进入锅炉，从而使锅炉结生。给水加药处理防垢技术，受给水的水质变化因素影响严重，如不能及时的根据水质的变化来改变加药的数量或成份，也会失去阻垢的功能。由于加药设备的自动化程度低、工作人员的技术水平低及责任心问题，造成结水垢在所难免。那么有没有一种新的防垢除垢技术可以避免上述的不足，而满足锅炉的运行要求呢？
第三， 上海兴全电力技术有限公司推荐应用超声波的方法来防止水垢
与用化学清洗预防水垢的方式一样，在近些年里，使用超声波的方法已经被更加广泛地运用到实践之中。它适用于循环工质的范围广泛，对循环介质的硬度、流速和杂质等参数没有严格的要求，自动化程度高完全避免运行人员的技术水平和责任心方面带来的问题，运行中免维护，使用寿命不小于锅炉寿命同步。本技术的防垢与除垢的关键点，是改变了以往只对循环工质处理的传统除垢方式，而是利用脉冲弹性波能量首先在金属中传播 ，由于在金属中传递的速度是5000m/s以上,在金属中传播的能量损失远远小于在水中传播的能量损失，通过结垢壁面的超声振动再把超声能量传递给垢质和循环工质，使脉冲弹性波能量达到了*大的有效利用，由此产生的一系列物理效应，做到了实时动态防除结垢，从根本上防止或清除垢质的沉积问题，实现防垢与除垢目的。此技术来源于俄罗斯核潜艇防垢除垢技术，后转化为民用产品，得到国家政府有关部门的推广应用，在俄罗斯先后有7800多台锅炉采用了此项技术，均收到了良好的效果。此技术能够在持续工作状态下长期防止在热交换的表面形成水垢，保持换热设备在无垢状态下运行。具有防垢、除垢、除锈、杀菌、灭藻、防腐、增加流速、提高换热效果的功能。
本技术的实质就在于借助于专用的机器，使热交换设备里所有的水中产生超声波振动。在超声波振动下水中产生了许多真空气泡，在这些气泡的周围，好象许多的结晶中心，神奇地在水中开始形成硬盐，形成细小的沙状物。受热表面上的振动阻碍了这些沙状物在管壁上的沉淀，因此部分难溶解的盐基本不会在设备的壁表面存留，而是形成悬浮的状态并且远离液体的水流和气流逆风处。
除此之外，超声波的振动还会起到预防过早地形成水垢的作用。作用于受热表面的超声波振动产生了机械变化的条件，从而影响了碳化沉积物内部的牢固性，同样破坏了碳化沉积物和钢铁之间的关系，因此产生许多小裂缝。水在这种极其微细力量的作用下通过细小的裂缝间隙渗入到受热表面，那里有水被蒸发，从而带动碳化沉积物的膨胀和成片地脱落，部分脱落的碳化沉积物的细小颗粒和磷状物逐渐地沉积在热交换设备的底部，并且定期地被吹洗清除。
超声波的作用不仅局限于预防碳化沉积物的产生，还有会利用热交换设备的这种效果对其进行保护，在水和管壁之间由于振动而产生微射流。超声波的振动能够增加热在壁面的传递，这是因为由于超声振动使管内水动力强度降低，从而提高了水流的速度。水动力强度降低的现象特别有效地体现在内管壁表面窄小的自然形成的裂缝中，那里在一般条件下（无超声波）在热转换设备中存有空气中的氧气，而超声波振动的作用下，它很容易从裂缝中排出来。另外，在超声波的作用下增强了气泡从受热表面的排出，和由于在两种媒介物边缘液体进行更好的混合而达到了消除层流层的作用，同样能够有利于提高热量的传递。
结论，这是一种清除钢铁管受氧腐蚀的装置，超声波的脉冲长期地作用于管的内壁表面，有助于在微小的缝隙中产生效果，在微小裂缝附近使其更易变形的部分发生变化，借助于这些变形变化把裂缝的边缘铆住，结果是它们被封住，而且在把水从设备里排出的时候里面不会渗入氧气。管子的内壁变得光滑了，而且它的总面积迅速地减小，从而减小了受腐蚀的概率，受到这种防腐蚀的效果在某种程度上取代了管子内表面的钝化。
产生以上这些因素是相互之间有关联的，而且总体来看在预防形成碳化沉积物的过程中产生有效的超声波作用，降低了对钢铁的腐蚀和提高了热转换设备的工作效率。
采用超声波的方法杜绝了水处理设备中有害的废水污染了周围的环境，用这种方法清洗一立方米的价格，大约算来要比化学处理低200-250倍。
用于购买安装和调试使用USP- 400机器的成本，在它们工作以后的几个月之内就会被全部收回。
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