2020-03-29 9:57:58
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恩曼CPRS裝置在鍋爐上的應用探析

恩曼CPRS裝置在鍋爐上的應用探析

一、 鍋爐的定義

鍋爐是一種能量轉換設備,向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學能、電能,鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機熱載體。鍋的原義指在火上加熱的盛水容器,爐指燃燒燃料的場所,鍋爐包括鍋和爐兩大部分。鍋爐中產生的熱水或蒸汽可直接為工業生產和人民生活提供所需熱能,也可通過蒸汽動力裝置轉換為機械能,或再通過發電機將機械能轉換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐,主要用于生活,工業生產中也有少量應用。產生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐,常簡稱為鍋爐,多用于火電站、船舶、機車和工礦企業。

 

二、 鍋爐結垢的原因

鍋爐結垢的原因,首先是給水中含有鈣鎂硬度或鐵離子,硅含量過高;同時又由于鍋爐的高溫高壓特殊條件。水垢形成的主要過程為:

1. 受熱分解

在高溫高壓下,原來溶于水的某些鈣、鎂鹽類(如碳酸氫鹽)受熱分解,變成難溶物質而析出沉淀。

2. 溶解度降低

在高溫高壓下,有些鹽類(如硫酸鈣、硅酸鹽等)物質的溶解度隨溫度升高而大大降低,達到一定程度后,便會析出沉淀。

3. 鍋水蒸發、濃縮

在高溫高壓下,鍋水中鹽類物質的濃度將隨蒸發濃縮而不斷增大,當達到過飽和時,就會在受熱面上析出沉淀。

4. 相互反應及轉化

給水中原來溶解度較大的鹽類,在運行中與其他鹽類相互反應,生成了難溶的沉淀物質。如果反應在受熱面上發生,就直接形成了水垢;如果反應在鍋水中發生,則形成水渣。而水渣中有些是具有黏性的,當未被及時排污除去時,就會轉化成水垢。另外,有些腐蝕產物附著在受熱面上,也往往易轉化成金屬氧化物水垢。

上述這些析出的沉淀物質黏結在鍋爐受熱面上就形成了水垢,溫度越高的部位,越易形成堅硬的水垢。

 

三、 鍋爐結垢的危害

水垢的導熱性很差,其導熱系數要比鍋爐鋼板的導熱系數小幾十倍至數百倍,所以鍋爐結垢后就會嚴重阻礙傳熱并引起下列危害:

1. 浪費燃料,降低出力

鍋爐結垢后將嚴重影響受熱面傳熱,降低熱效率,降低蒸汽出力,增加燃料消耗。根據測定,水垢厚度與浪費燃料的關系. 水垢厚度(mm) 浪費燃料(%)

水垢的厚度

(毫米)

0.5 1 3 5 8

燃料的浪費

(%)

2 3~5 6~10 15 34

 

2. 易引起事故,影響安全運行

受熱面結生水垢后,金屬的熱量由于受水垢的阻礙而難于傳熱給鍋水,致使金屬壁溫急劇升高,當溫度超過了金屬所能承受的允許溫度時,金屬強度顯著降低,從而導致金屬過熱變形,嚴重時將造成鼓包、裂縫,甚至爆管等事故。

3. 堵塞管道,破壞水循環

如果水管內結垢,就會減小流通截面積,增大水的流動阻力,破壞正常的水循環,嚴重時還會完全堵塞管道,或造成爆管事故。

4. 引起垢下腐蝕,縮短鍋爐壽命

鍋爐結垢后還會引起垢下腐蝕等危害。有些結構緊湊或結構復雜的鍋爐,一旦受熱面結垢,就極難清除,嚴重時只好采用挖補、割換管子等修理措施,不但費用大,而且還會使受熱面受到嚴重損傷。所有上述這些危害都將大大縮短鍋爐的使用壽命。

 

四、 鍋爐傳統的防除垢法

目前國內大部分的防垢、除垢的方法都是通過化學方法實現的,比如說添加阻垢分散劑、酸洗的方法,添加阻垢劑和酸洗只能夠減緩結垢的速度,不能真正地從根本上解決結垢的問題。還有就是通過樹脂交換法對水質進行軟化,以及一些電磁除垢、超聲波除垢等方法受到了很多條件的限制,因此收效甚微。

阻垢分散劑

阻垢分散劑具有使水中致垢鹽類不在金屬表面上沉積的功能。它是由其分子中的部分官能團,通過靜電吸附于致垢金屬鹽類正在形成的晶體表面的活性點上,抑制晶體增長,從而使形成的許多晶體保持在微晶狀態,這等于增加了致垢金屬鹽類在水中的溶解度;因電荷的排斥力增大使晶體處于分散狀態而起到阻垢作用。

缺點: 阻垢分散劑中含磷,容易滋生細菌,造成鍋爐細菌腐蝕;從而增加殺菌劑的投入量,殺菌劑的增加又使得水中生物尸體的增加,造成水質變差,從而影響整個鍋爐的循環水質。

酸洗

酸洗使用的原料是工業鹽酸濃度為(25%-31%),酸洗的時間根據鍋爐結垢的情況和所配酸洗液的濃度,采用侵泡攪拌法的時間為(6~10小時)。酸洗除垢法的原理是: 鹽酸與水中的鈣鎂碳酸氫鹽氫氧化物作用,生成溶于水的氯化物,其化學方程式為:

CaCO3+HCl→CaCl+H2O+CO2

MgCO3•Mg(OH)2+4HCl2→MgCl+3H2O+CO2

缺點: 工業鹽酸容易對鍋爐造成腐蝕

 

五、恩曼CPRS防垢防腐蝕裝置

1. 技術原理

恩曼CPRS防垢防腐蝕裝置的核心材料含有銅、鋅、鎳等九種不同的金屬成分,這種金屬可以形成一種特殊的電化學催化體作用,通過電化學的方式使流體和流體中的物質和特性發生改變,流體中的膠體顆粒受氣作用影響始終處于懸浮狀態和溶解狀態,不再沉淀或吸附到管壁其他金屬表面上。

當流體通過CPRS裝置與合金材料發生接觸的時候,不同點位的多元金屬之間和流體,構成了原電池電極體系,因為水中含有Ca2+, Mg2+, CO32-, SO42-, HCO-, C1-, 起到了電解質溶液的作用。

CPRS芯片表面的多元合金相互間形成無數個極微小的電極而構成微電池,電極電位高的成為陰極,電極電位低的成為陽極。

較低電位的陽極將失去電子,較高電位的陰極將得到電子,流體(電解質溶液)中的帶正電荷的離子,將朝著陰極移動,而帶負電荷的離子,將朝著陽極移動,達到一種動態平衡。

2. 使用特點

A、防止和減少垢、以及腐蝕的形成

B、清除已經形成的垢、和腐蝕

C、無磁、無電、無需任何化學添加劑,不會污染所處理的流體

D、工作條件不受壓力、溫度、磁場或其他因素的影響

E、縮短停工時間

F、節省化學處理成本

G、減緩鍋爐內軟垢軟泥淤積

H、提高設備的工作效率、延長使用壽命

I、易于安裝、基本上免維護

 

六、 恩曼CPRS裝置在鍋爐上是應用

1、 江蘇華爾潤集團

恩曼技術(上海)有限公司提供的恩曼CPRS防垢防腐蝕裝置于2011年7月至今先后在我公司二線、七線及一線鍋爐房試用并推廣,用于處理余熱鍋爐供水系統,以取代加藥的軟化水系統。該系列產品運行穩定,經張家港市特檢院鑒定,不易結垢,并且具有較好的除垢效果。根據我公司使用經驗,該系列產品具有以下使用效果:

(1)、在水質相對比較惡劣,不加任何藥劑,排污量長期不足,熱源負荷變化較大等不利條件下,老垢明顯得到溶解軟化,新的水垢結垢速度變慢,延長鍋爐酸洗周期。

(2)、結構簡單,安裝方便,不耗電,不加任何藥劑,人為因素小,尤其適合水質硬度變化大的場合。

(3)、從鍋爐房日常產汽能力上與以往相比,比較穩定,說明換熱效率穩定,爐管結垢情況可控。能夠替代原有的水處理工藝,滿足鍋爐的安全、穩定運行。

2、 大連雪龍集團

恩曼技術(上海)有限公司生產的CPRS防垢、防腐蝕工具是針對工業用水嚴重結垢和腐蝕問題以及油田結蠟問題而研制的一種新型工具。主要應用于石油化工、循環水系統等的防垢、防腐蝕,應用于鍋爐水處理的用戶較少,為了解CPRS防垢、防腐蝕工具在國內鍋爐上應用的成功案例,2012年5月2日至6日,技術改造部技術處技術員譚梓剛、動力分公司熱能廠廠長周華、技術部技術員高守國一行三人到大連雪龍集團進行了技術調研工作。以下為調研情況:

大連雪龍集團共有兩臺10t/h蒸汽鍋爐,主要為生產工藝供應蒸汽,間歇運行。鍋爐于2007年安裝投運,鍋爐制造廠為旅順鍋爐有限公司,鍋爐房為單層廠房,水處理間為二層,一層水處理間裝有兩臺全自動軟水裝置,三臺鍋爐給水泵、一個軟水箱。二層水處理間設有蓄水箱和軟水泵,蓄水箱進水管上依次安裝了水表、水過濾器和DN50等徑筒體式CPRS防垢、防腐蝕工具,沒有設置鍋爐給水除氧設備。 據大連雪龍集團動力廠孫廠長介紹,鍋爐2007年~2010年運行期間,沒有CPRS防垢、防腐蝕工具,鍋爐運行結垢嚴重,曾出現一次鍋爐爆管事故,進行過兩次酸洗。2010年安裝了CPRS防垢、防腐蝕工具后,鍋爐結垢情況明顯改善,且垢層較松,容易清除,但依然存在結垢問題。

該鍋爐房運行人員一共三人,沒有配置鍋爐水質化驗員,沒有鍋爐運行記錄和水質化驗記錄。據孫廠長介紹,全自動軟水裝置基本沒有運行,但偶爾也運行一下。 根據我們的分析,由于該鍋爐房采用全自動軟水器進行鍋爐給水處理,又沒有專門的水處理運行人員和化驗手段,因此可以肯定全自動軟水器出水硬度長期達不到鍋爐給水硬度要求,導致鍋爐僅僅運行兩年多時間就造成嚴重結垢情況以致發生鍋爐爆管事故。安裝CPRS防垢、防腐蝕工具后,鍋爐結垢情況明顯改善,且沒有正常運行全自動軟水器,沒有除氧器,證明CPRS防垢、防腐蝕工具確實具有防垢防腐作用。但該鍋爐房的CPRS防垢、防腐蝕工具代替常規鍋爐水處理設備,并沒有得到當地技術監督部門的認可文件。

回水系統因為直接進入軟水箱,采用CPRS系統除銹和防垢應是可行的。

3、 太原煤氣化集團嘉樂泉煤礦

恩曼技術(上海)有限公司與2011年10月20日,在太原煤氣化(集團)有限公司嘉樂泉煤礦2號ZL4.2—0.7/95/70—A鍋爐的回水口處,安裝了一套恩曼CPRS防垢除垢設備。

為驗證該設備的有效性,事先選取一段新管和一段已結垢的舊管作為掛片,進行了稱重、測量、拍照,無垢新管的重量為170克;結垢舊管的重量為320克,其中水垢厚度約12毫米,焊接在恩曼設備的出水口處。

2012年5月14日供暖結束后),雙方對恩曼CPRS防垢除垢設備的使用情況進行了驗證將恩曼設備出水口處的掛片取出并進行測量稱重,其中新管仍是170克,未觀測到結垢現象;舊管變為175克,管里原有的12毫米厚的水垢全部脫落;兩端掛片都沒有產生新的腐蝕。

我們認為,此實驗證明恩曼設備,起到了明顯的防垢、除垢及防腐蝕的作用。雙方同時提取了經恩曼CPRS防垢除垢防腐蝕設備處理的水,送至山西省鍋爐壓力容器監督檢驗研究進行了化驗:

其指標為: 總堿度6.00、PH值9.60、溶解固行物量600、氯離子32(合格) 化驗結果表明,恩曼設備在對水進行電化學處理后,不會改變水的性質,經過處理的水仍然符合鍋爐使用標準。

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