浅谈中性除垢剂在消除难溶性水垢中的应用

Posted 2023-01-12 水垢

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锅炉水处理工作的目的主要是防止锅炉结垢，但由于处理方法不当或因其它条件不足，往往在一些锅炉中不同程度地结有水垢。为了保证锅炉安全经济运行，对水垢要及时加以清除。文章对常用除垢剂进行了阐述，并对中性除垢剂在消除硅酸盐等难溶水垢中的应用进行了分析研究。
锅炉广泛应用于工农业生产和人民生活中，涉及国民经济建设的各个领域。锅炉属于承压的能源消耗设备，在使用过程中要考虑使用安全、能源消耗、污染物排放等多项问题。而锅炉结垢会为上述三个问题带来严重威胁。能源危机、水资源匮乏和水体污染是当今全球普遍关注的问题，因此要求锅炉防垢除垢技术满足节能与环保两大要求。在给水系统中，结垢是一个常见而耗资的问题，全球每年用于垢的清洗和结垢引起的热能损失耗资达百亿美元。
水垢随锅炉给水进入锅内的一些有害杂质，在受热蒸发和锅水不断蒸浓等条件下，经过种种物理、化学和物理化学过程，必然会以各种不同形态的沉淀物析出。从这些沉淀物对锅炉影响的角度来看，可区分为水垢和水渣两大类。在锅炉运行中，应当设法使锅水中生成的沉淀物成为粘附性差、流动性好的水渣或软垢，以便通过排污将其及时排出锅炉。
锅炉工作时，由于炉水中的钙、镁盐类不断析出而在锅炉受热面上的沉积物。水垢的导热性甚低，不但阻碍传热，降低工作经济性，而且严重时，会使受热面过热烧损。水垢是由给水中所合的钙盐相镁盐所组成，按其化学成分可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢和含油水垢几种。受热面上的水垢需要及时洗炉清除。对炉水及给水进行适当处理，正确的控制炉水及结水质量，可减少水垢的生成。
一、锅炉水垢防治技术研究
锅炉用水的防垢技术包括锅外水处理技术：水的预处理、软化、除氧、除盐；锅内水处理技术：纯碱处理法、磷酸盐处理法、天然碱处理法，以及其他水处理技术：锅内加复合防垢剂处理法、锅内加合成有机防垢剂处理法。
(一)锅外处理技术
锅炉用水的锅外处理步骤如图1所示：

一般混凝剂常用剂量范围如下：硫酸铝为15～100mg/L；硫酸钾铝30～140mg/L；三氯化铁0.5～50mg/L；硫酸亚铁5～50mg/L。松散剂分为无机松散剂和有机松散剂两类。无机松散剂可用NaOH，有机松散剂可用有机磷酸盐和聚羧酸盐等。无机缓蚀剂有亚硝酸盐NaNO2和重铬酸盐，有机缓蚀剂有苯胺和马洛托品等。
锅炉水的软化处理是往水中加入化学药剂，使溶入水中的钙、镁离子转变为难溶于水的沉淀物析出。常用的软化剂有：C(aOH)2、Na2CO3、CaCl2、Na3PO4等。锅炉用水的除氧方法有：热力除氧、亚硫酸钠除氧、联氨除氧、铁屑除氧、电化学除氧等。化学除盐最常采取的是阳床、脱碳、阴床和三床四塔脱盐系统；对于总溶解固体量超过500mmol/L的原水，采取反渗透或电渗析预脱盐，然后采取弱酸、强酸、脱碳、弱碱、强碱、混合五床六塔联合的脱盐系统。上述方法均消耗大量的酸碱工业原料，进行再生运行费用高，且酸碱废液的排放会造成污染。
(二)锅内处理技术
锅炉用水的锅内加药水处理方法包括纯碱处理法、磷酸盐处理法、天然碱水处理技术。其他水处理方法有加复合防垢剂方法和加合成有机防垢剂处理法。试验研究表明，静态法所定义的阻垢率数值易受溶液过饱和度的影响，但是动力学方法测量的阻垢剂的阻垢阈值不受影响。只有当阻垢剂的浓度达到阈值后才有完全的阻垢效果。
二、中性除垢剂
(一)中性除垢剂的特点
本品采用无机酸与促进剂和渗锈剂、防腐剂复配而成，能快速与碳酸盐混合水垢，氧化铁垢产生反应，与水垢形成剥离、溶解作用，达到除垢目的。中性除垢剂一般是由有机酸、促进剂、缓蚀剂、渗透剂组成。适用范围：适用于各类石化、机械设备、空调、淡水器、循环水系统、锅炉水系统清洗，主要适用于清洗以碳酸盐为主的复合型水垢。中性除垢剂无毒无味、不燃不爆，属非危险品；水溶性好，缓蚀效率高；适用于不锈钢、碳钢、铜及多种金属材料组合件的清洗；黄褐色液体，易溶解性；适用浓度：8%～10%，pH值控制在4～5，按实际储水量计算。
(二)中性除垢剂除垢应用
在配液槽中加入计量的水将本品与水按比例加入被洗设备，采用动态循环或静态浸泡方法，控制温度低于50℃，混合均匀后循环或浸泡清洗即可，或采用常温清洗，时间采用8～12小时，清洗完毕后采用中和纯化处理，达到速效除垢的目的。
1.蒸汽锅炉除垢。
(1)先将本品用40℃～50℃溶解过滤后直接注入炉内(在锅炉上水泵吸程布分设置加药漏斗)或加入水池、水箱。每吨补水(包括冷凝回水)加量100～200克，加入供水箱混匀，补水时注入锅炉正常运行。无供水箱的锅炉，可在补水泵入口管道上安装临时阀门和药箱，利用开泵补水时入口负压将本品吸入补水泵注入锅炉。
(2)保持锅炉pH值在10～12，如PH值低于10，用混合氢氧化钠(1份氢氧化钠加2份碳酸钠)调至10以上。
(3)蒸汽锅炉每班排污一次，排污率3%～8%(蒸发量大，水容量小的锅炉增加排污次数)。每天必须排污1～2次，排污率保持5%～10%之间，每次排污时间30～60秒。
(4)垢厚3mm以下锅炉24小时满负荷运行时，除垢周期一般为30～40天。结垢较厚或负荷较低时，需延长除垢周期。硫酸盐和硅酸盐水垢适当延长除垢周期。
(5)排污时各排污阀都应排到，不应留下盲点，以防水垢微粒沉积。
2.其他热交换设备。
(1)按系统总水量，每吨水加药200克，加入冷却水池或补水箱混匀注入系统正常运行，也可直接注入系统运行；
(2)补水时同比例投加，除垢周期30～40天，每天排污3次。
(三)中性除垢剂除垢的优点
1.比酸洗除垢有效：对酸洗不能除去的各种类型难溶水垢有极佳的清洗效果，即使是最顽固的硫酸盐水垢，也能彻底除净。
2.比酸洗除垢安全：在中性或弱碱性(pH值为7～12)条件下完成清洗，对金属无腐蚀损伤；长期使用对设备机械性能和使用寿命无不良影响。
3.比酸洗除垢经济：在设备正常运行中完成清洗，成本低于正规酸洗费用；不影响生产，无停产损失。
4.比酸洗除垢简便：本品按比例加入水即可，任何人都能操作。
5.无毒无害无污染：本品在锅炉正常运行时不进入蒸汽，不影响蒸汽品质，可用于食品、卫生行业的蒸汽锅炉等设备的运行清洗。清洗废液对环境无污染。
(四)中性除垢剂除垢的注意点
1.除垢期间需连续使用本品，不宜间断，否则将延长除垢周期和增加用药量。
2.除垢时按时排污，以免溶解的水垢微粒沉积阻塞管路，排污不足会降低清洗效率。
3.药品用量不足时会降低清洗效率(除垢不净)，应继续投药清洗。
4.中性除垢剂一般适用于适量衬塑编织袋或塑桶包装，注意防晒、防雨淋。本品为酸性，避免与皮肤直接接触，切勿溅入眼中。操作时请戴防护面罩或橡胶手套，若溅落在皮肤或眼中，需要用大量清水冲洗并就医。在使用本药剂的情况下，一定要由专人加药、管理。
三、结语
在锅炉系统中，结垢是一个常见而耗资的问题，全球每年用于清洗垢和结垢引起热损失消耗方面的资金达百亿美元。锅炉防垢剂系碱性物质和有机物复配而成，能使水中的钙、镁盐类发生沉积形成水渣，通过排污排掉，同时还会在金属表面形成保护膜，防止金属腐蚀，长期使用，具有防止新垢生成，老垢脱落的特点。这是一种有效而实用的除垢方式。