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恩曼技术(上海)有限公司
恩曼技术(上海)有限公司 (编号 823) http://www.enmax.com.cn
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恩曼CPRS装置在锅炉上的应用探析
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热水/蒸汽锅炉展厅
热水锅炉, 蒸汽锅炉, 消声器, 锅炉软化水设备, ...
一、 锅炉的定义

锅炉是一种能量转换设备,向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能,锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅的原义指在火上加热的盛水容器,炉指燃烧燃料的场所,锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能,也可通过蒸汽动力装置转换为机械能,或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉,主要用于生活,工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉,常简称为锅炉,多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。

二、 锅炉结垢的原因

锅炉结垢的原因,首先是给水中含有钙镁硬度或铁离子,硅含量过高;同时又由于锅炉的高温高压特殊条件。水垢形成的主要过程为:

1. 受热分解

在高温高压下,原来溶于水的某些钙、镁盐类(如碳酸氢盐)受热分解,变成难溶物质而析出沉淀。

2. 溶解度降低

在高温高压下,有些盐类(如硫酸钙、硅酸盐等)物质的溶解度随温度升高而大大降低,达到一定程度后,便会析出沉淀。

3. 锅水蒸发、浓缩

在高温高压下,锅水中盐类物质的浓度将随蒸发浓缩而不断增大,当达到过饱和时,就会在受热面上析出沉淀。

4. 相互反应及转化

给水中原来溶解度较大的盐类,在运行中与其他盐类相互反应,生成了难溶的沉淀物质。如果反应在受热面上发生,就直接形成了水垢;如果反应在锅水中发生,则形成水渣。而水渣中有些是具有黏性的,当未被及时排污除去时,就会转化成水垢。另外,有些腐蚀产物附着在受热面上,也往往易转化成金属氧化物水垢。

上述这些析出的沉淀物质黏结在锅炉受热面上就形成了水垢,温度越高的部位,越易形成坚硬的水垢。

三、 锅炉结垢的危害

水垢的导热性很差,其导热系数要比锅炉钢板的导热系数小几十倍至数百倍,所以锅炉结垢后就会严重阻碍传热并引起下列危害:

1. 浪费燃料,降低出力

锅炉结垢后将严重影响受热面传热,降低热效率,降低蒸汽出力,增加燃料消耗。根据测定,水垢厚度与浪费燃料的关系. 水垢厚度(mm) 浪费燃料(%)

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2. 易引起事故,影响安全运行

受热面结生水垢后,金属的热量由于受水垢的阻碍而难于传热给锅水,致使金属壁温急剧升高,当温度超过了金属所能承受的允许温度时,金属强度显著降低,从而导致金属过热变形,严重时将造成鼓包、裂缝,甚至爆管等事故。

3. 堵塞管道,破坏水循环

如果水管内结垢,就会减小流通截面积,增大水的流动阻力,破坏正常的水循环,严重时还会完全堵塞管道,或造成爆管事故。

4. 引起垢下腐蚀,缩短锅炉寿命

锅炉结垢后还会引起垢下腐蚀等危害。有些结构紧凑或结构复杂的锅炉,一旦受热面结垢,就极难清除,严重时只好采用挖补、割换管子等修理措施,不但费用大,而且还会使受热面受到严重损伤。所有上述这些危害都将大大缩短锅炉的使用寿命。

四、 锅炉传统的防除垢法

目前国内大部分的防垢、除垢的方法都是通过化学方法实现的,比如说添加阻垢分散剂、酸洗的方法,添加阻垢剂和酸洗只能够减缓结垢的速度,不能真正地从根本上解决结垢的问题。还有就是通过树脂交换法对水质进行软化,以及一些电磁除垢、超声波除垢等方法受到了很多条件的限制,因此收效甚微。

阻垢分散剂

阻垢分散剂具有使水中致垢盐类不在金属表面上沉积的功能。它是由其分子中的部分官能团,通过静电吸附于致垢金属盐类正在形成的晶体表面的活性点上,抑制晶体增长,从而使形成的许多晶体保持在微晶状态,这等于增加了致垢金属盐类在水中的溶解度;因电荷的排斥力增大使晶体处于分散状态而起到阻垢作用。

缺点: 阻垢分散剂中含磷,容易滋生细菌,造成锅炉细菌腐蚀;从而增加杀菌剂的投入量,杀菌剂的增加又使得水中生物尸体的增加,造成水质变差,从而影响整个锅炉的循环水质。

酸洗

酸洗使用的原料是工业盐酸浓度为(25%-31%),酸洗的时间根据锅炉结垢的情况和所配酸洗液的浓度,采用侵泡搅拌法的时间为(6~10小时)。酸洗除垢法的原理是: 盐酸与水中的钙镁碳酸氢盐氢氧化物作用,生成溶于水的氯化物,其化学方程式为:

CaCO3+HCl→CaCl+H2O+CO2↑

MgCO3•Mg(OH)2+4HCl2→MgCl+3H2O+CO2↑

缺点: 工业盐酸容易对锅炉造成腐蚀

五、恩曼CPRS防垢防腐蚀装置

1. 技术原理

恩曼CPRS防垢防腐蚀装置的核心材料含有铜、锌、镍等九种不同的金属成分,这种金属可以形成一种特殊的电化学催化体作用,通过电化学的方式使流体和流体中的物质和特性发生改变,流体中的胶体颗粒受气作用影响始终处于悬浮状态和溶解状态,不再沉淀或吸附到管壁其他金属表面上。

当流体通过CPRS装置与合金材料发生接触的时候,不同点位的多元金属之间和流体,构成了原电池电极体系,因为水中含有Ca2+, Mg2+, CO32-, SO42-, HCO-, C1-, 起到了电解质溶液的作用。

CPRS芯片表面的多元合金相互间形成无数个极微小的电极而构成微电池,电极电位高的成为阴极,电极电位低的成为阳极。

较低电位的阳极将失去电子,较高电位的阴极将得到电子,流体(电解质溶液)中的带正电荷的离子,将朝着阴极移动,而带负电荷的离子,将朝着阳极移动,达到一种动态平衡。

2. 使用特点

A、防止和减少垢、以及腐蚀的形成
B、清除已经形成的垢、和腐蚀
C、无磁、无电、无需任何化学添加剂,不会污染所处理的流体
D、工作条件不受压力、温度、磁场或其他因素的影响
E、缩短停工时间
F、节省化学处理成本
G、减缓锅炉内软垢软泥淤积
H、提高设备的工作效率、延长使用寿命
I、易于安装、基本上免维护

六、 恩曼CPRS装置在锅炉上是应用

1、 江苏华尔润集团

恩曼技术(上海)有限公司提供的恩曼CPRS防垢防腐蚀装置于2011年7月至今先后在我公司二线、七线及一线锅炉房试用并推广,用于处理余热锅炉供水系统,以取代加药的软化水系统。该系列产品运行稳定,经张家港市特检院鉴定,不易结垢,并且具有较好的除垢效果。根据我公司使用经验,该系列产品具有以下使用效果:

(1)、在水质相对比较恶劣,不加任何药剂,排污量长期不足,热源负荷变化较大等不利条件下,老垢明显得到溶解软化,新的水垢结垢速度变慢,延长锅炉酸洗周期。

(2)、结构简单,安装方便,不耗电,不加任何药剂,人为因素小,尤其适合水质硬度变化大的场合。

(3)、从锅炉房日常产汽能力上与以往相比,比较稳定,说明换热效率稳定,炉管结垢情况可控。能够替代原有的水处理工艺,满足锅炉的安全、稳定运行。

2、 大连雪龙集团

恩曼技术(上海)有限公司生产的CPRS防垢、防腐蚀工具是针对工业用水严重结垢和腐蚀问题以及油田结蜡问题而研制的一种新型工具。主要应用于石油化工、循环水系统等的防垢、防腐蚀,应用于锅炉水处理的用户较少,为了解CPRS防垢、防腐蚀工具在国内锅炉上应用的成功案例,2012年5月2日至6日,技术改造部技术处技术员谭梓刚、动力分公司热能厂厂长周华、技术部技术员高守国一行三人到大连雪龙集团进行了技术调研工作。以下为调研情况:

大连雪龙集团共有两台10t/h蒸汽锅炉,主要为生产工艺供应蒸汽,间歇运行。锅炉于2007年安装投运,锅炉制造厂为旅顺锅炉有限公司,锅炉房为单层厂房,水处理间为二层,一层水处理间装有两台全自动软水装置,三台锅炉给水泵、一个软水箱。二层水处理间设有蓄水箱和软水泵,蓄水箱进水管上依次安装了水表、水过滤器和DN50等径筒体式CPRS防垢、防腐蚀工具,没有设置锅炉给水除氧设备。 据大连雪龙集团动力厂孙厂长介绍,锅炉2007年~2010年运行期间,没有CPRS防垢、防腐蚀工具,锅炉运行结垢严重,曾出现一次锅炉爆管事故,进行过两次酸洗。2010年安装了CPRS防垢、防腐蚀工具后,锅炉结垢情况明显改善,且垢层较松,容易清除,但依然存在结垢问题。

该锅炉房运行人员一共三人,没有配置锅炉水质化验员,没有锅炉运行记录和水质化验记录。据孙厂长介绍,全自动软水装置基本没有运行,但偶尔也运行一下。 根据我们的分析,由于该锅炉房采用全自动软水器进行锅炉给水处理,又没有专门的水处理运行人员和化验手段,因此可以肯定全自动软水器出水硬度长期达不到锅炉给水硬度要求,导致锅炉仅仅运行两年多时间就造成严重结垢情况以致发生锅炉爆管事故。安装CPRS防垢、防腐蚀工具后,锅炉结垢情况明显改善,且没有正常运行全自动软水器,没有除氧器,证明CPRS防垢、防腐蚀工具确实具有防垢防腐作用。但该锅炉房的CPRS防垢、防腐蚀工具代替常规锅炉水处理设备,并没有得到当地技术监督部门的认可文件。

回水系统因为直接进入软水箱,采用CPRS系统除锈和防垢应是可行的。

3、 太原煤气化集团嘉乐泉煤矿

恩曼技术(上海)有限公司与2011年10月20日,在太原煤气化(集团)有限公司嘉乐泉煤矿2号ZL4.2—0.7/95/70—A锅炉的回水口处,安装了一套恩曼CPRS防垢除垢设备。

为验证该设备的有效性,事先选取一段新管和一段已结垢的旧管作为挂片,进行了称重、测量、拍照,无垢新管的重量为170克;结垢旧管的重量为320克,其中水垢厚度约12毫米,焊接在恩曼设备的出水口处。

2012年5月14日供暖结束后),双方对恩曼CPRS防垢除垢设备的使用情况进行了验证将恩曼设备出水口处的挂片取出并进行测量称重,其中新管仍是170克,未观测到结垢现象;旧管变为175克,管里原有的12毫米厚的水垢全部脱落;两端挂片都没有产生新的腐蚀。

我们认为,此实验证明恩曼设备,起到了明显的防垢、除垢及防腐蚀的作用。双方同时提取了经恩曼CPRS防垢除垢防腐蚀设备处理的水,送至山西省锅炉压力容器监督检验研究进行了化验:

其指标为: 总碱度6.00、PH值9.60、溶解固行物量600、氯离子32(合格) 化验结果表明,恩曼设备在对水进行电化学处理后,不会改变水的性质,经过处理的水仍然符合锅炉使用标准。
文章内容仅供参考 (投稿) (2016-5-9)
恩曼技术(上海)有限公司联系方式:
网址: http://www.enmax.com.cn 电话:86-21-58682250
地址: 中国·上海·外高桥保税区富特北路288号2号楼4层 传真:86-21-58682252
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