锅炉结垢的原理及危害

一般认为，锅炉给水中溶有的钙、镁、铁、锰及偏硅酸等离子，在锅炉运行中，随着炉水浓缩及温度升高溶解度下降而析出其相应的金属盐，并结晶长大形成立体网状水垢。但是，关于水泵的叶片在温度很低，浓度也未发生变化时会结垢，同时又存在很高的剪切速率，似乎不可能有垢沉积在叶片上，对此有人用分子轨道理论去解释，变化的电场和变化的磁场彼此不是孤立的，它们**密切地联系在一起，相互激发，组成一个统一的电磁场的整体，变化的电场和变化的磁场影响水垢的结晶长大应符合量子理论、爱因斯坦相对论，符合麦克斯韦方程，这能够很好解释不同金属表面结垢原因、结垢状况不同。
　　水垢的危害
　　A．换热管内结垢，减少换热面积，使换热效率降低；
　　B．水垢的导热系数不足水冷壁的十分之一，将大大降低传热效率；
　　C．带来人身和财产安全隐患，同时也会因停产给企业带来不良影响。
以1m长，内壁为6.35cm的水冷壁管为例，水垢厚度每增加1mm，受热面积减少3.15％，结垢3Mm即受热面积减少9.45％；由于水垢的导热系数在0.58～5.8 W／m? K之间，锅炉钢板热导率约为46.5～58.2 W／m? K，我们假设水垢导热系数为1W／m? K，钢板的为50W／m? K，计算得出锅炉热负荷下降的比例如下表：

垢厚（mm） 热交换面积减少（％） 结垢后热负荷下降率（％） 换热效率下降（％）
1 3.15 2.77 5.92
2 6.30 5.48 11.78
3 9.45 8.13 17.58
4 12.60 10.72 23.32

　　根据上面计算，10吨的锅炉在不结垢情况下每天消耗40吨5800大卡的煤（每吨700元），如果结有3Mm水垢，热负荷下降约17.58％（由于换热面积减少引起的热负荷下降也计算在内），为了满足生产需要，要增加燃料17.58％，以达到要求的热负荷，分析结果如下：
　　①　不结垢锅炉用煤量：1台×40吨/天×320天/年＝12,800吨/年
　　②　结垢3Mm浪费煤量：12,800吨/年×17.58％＝2250.24吨/年
　　③　每年燃料经济损失2,250.24吨/年×700元/吨=1,575,168元

　　根据结晶理论，如果锅炉换热面结垢，从0mm到4mm用一年时间，我们模拟为反抛物线形增厚模型，根据微积分推导，总换热效率下降14.65％，扣除省煤器回收的热量后为10.255％。
　　这样算下来结垢4mm/年浪费煤量：12,800吨/年×10.255％＝1312.64吨/年
每年燃料经济损失：1312.64吨/年×700元/吨=918,848元/年。
锅炉结垢不能忽视，所以锅炉结垢必需清除。目前，我国现有的化学清洗业以酸洗为主，分为无机酸和有机酸清洗剂。常用的无机酸清洗剂为盐酸、硝酸等强酸清洗剂，强酸清洗剂的溶垢能力强、清洗效率高、成本低，适用于大型及重垢设备的清洗，但强酸清洗剂添加量大、腐蚀性强、毒性大，清洗全过程费水、费工、费时，对环境污染大，无论对设备和操作人员都有一定的危险性，运输、贮存也有诸多不便。另外，由于强酸清洗剂的腐蚀性强，许多贵重的工业设备不宜使用。有机酸清洗剂与无机酸清洗剂相比，价格昂贵，需要在较高温度下操作，清洗耗费时间长、人力多。现大连市金州区节能环保科技研究中心研发的一种环保型化学清洗除垢剂，属于中性、固体、环保、快速除垢/除锈，以解决有机酸性清洗剂，清洗耗费时间长、危害性大、环境污染严重等诸多问题。