燃气锅炉内部检验中冷凝水问题探讨 徐跃起
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燃气锅炉内部检验中冷凝水问题探讨徐跃起
发表时间:2020-05-09T16:25:47.200Z 来源:《电力设备》2020年第2期作者:徐跃起
[导读] 摘要:通过适当处理,冷凝水可作为一种有价值的资源返回锅炉使用。
(河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心河南郑州 450000)
摘要:通过适当处理,冷凝水可作为一种有价值的资源返回锅炉使用。
冷凝水除了高度纯净外,还含有很高的热量。
因此提高回用的冷凝水质量,既可以提高锅炉效率,也能降低运行成本。
锅炉冷凝水温度一般不低于80℃,因此将其转化为蒸汽所需能量较少,从而可有效降低锅炉系统的能量需求和运行成本。
本文以锅炉定期检验中的冷凝水问题为核心进行了简要的分析,并根据工程实际提出改进措施,根据相关标准及检验规则,对锅炉内部检验过程中出现的冷凝水情况予以重视。
关键词:燃气锅炉;内部检验;冷凝水问题
1燃气锅炉检验的介绍
燃气锅炉属于承压类特种设备,其介质就是水或者有机的热载体。
在正常工作的情况下,燃气锅炉通常会处于高压以及高温的环境之下,也会受到火焰以及烟气直接冲刷,锅炉水侧火侧非常容易出现腐蚀、变形、结垢和裂纹等状况。
一旦没有办法在第一时间将相应的问题找出,就可能导致燃气锅炉出现损伤,导致失效,严重时甚至可能会引发爆炸等事故,因此燃气锅炉的运行过程中需要进行定期检验。
对燃气锅炉进行检验大致包括以下的三个部分,即内部检验、外部检验以及水压试验。
对燃气锅炉其外部检验这一部分进行研究时,我们可以发现对燃气锅炉进行检验的内容即检验燃气锅炉在其工作的过程中的安全状况,具体包括使用管理情况,锅炉运行状况、安全附件状况等。
燃气锅炉在停炉状态下进行的检验为内部检验,主要包括检查燃气锅炉主要受压元件是否存在裂纹、起槽、过热、过烧、变形、腐蚀、泄漏、磨损、水垢等,在对燃气锅炉进行检验时,检验员必须要以TSGG7002—2015《锅炉定期检验规则》、作业指导书为依据进行检验的工作,防止出现在进行检验时对检验项目做随意的减少或者是调整等情况的发生。
利用这样一种方式,可以保证确保整个检验工作的开展效果,使燃气锅炉其工作时的安全风险被最大程度减小。
2燃气锅炉冷凝水的利用途径
(1)用作一次盐水化盐。
在蒸发冷凝水中含有少量的NaOH,pH值在11左右,与出电解槽的淡盐水及其他杂水混合收集后送至化盐配水槽。
使用蒸发冷凝水用作化盐用水可以减少NaOH加入量。
蒸发蒸汽冷凝水金属含量低,温度高,水质优,是优质的化盐用水。
(2)用作循环水冷却水补充水。
蒸发蒸汽冷凝水由蒸汽冷凝产生,期间接触介质为碱液,接触材质为不锈钢设备。
与循环水指标相比,只有pH 值有超标,但金属含量低,电导率低,水质硬度低、COD含量低。
因此可以作为循环水补充用水,但缺陷是温度较高,将部分热量带入循环水系统。
(3)用作电解槽阴极液补充水。
电解过程盐水和碱液中的杂质如积蓄在离子交换膜中会损伤膜,引起膜的电流效率下降,膜电压升高。
考虑将蒸发碱性冷凝液送到电解槽作为阴极补水用。
存在的隐患是碱性冷凝液中金属离子超标,对电解槽阴极镍涂层造成污染,影响电解槽运行的电压和电流效率。
蒸发冷凝水中金属成分都能达到脱盐水指标要求,只有pH值和电导率偏高,是因为一效和二效蒸发夹带碱液所致,电解槽阴极成分为烧碱,蒸发冷凝水中成分不会对电解槽中物质产生不利影响。
10万t/a32%烧碱装置生产时阴极液补充水量为10m3/h,而蒸发产生冷凝水量为14m3/h,因此,可考虑对蒸发冷凝水收集系统进行改造,将生蒸汽冷凝水和一效蒸发冷凝水合并收集供电解使用,水量基本平衡。
二效蒸发冷凝水用于其他用途。
3燃气锅炉内部检验中冷凝水问题
3.1游离CO2产生的酸性腐蚀
游离CO2是冷凝水系统腐蚀的根本原因,通常锅炉的补给水不是除盐水(含有碳酸氢盐和碳酸盐阻垢剂)。
锅炉水碳酸盐和碳酸氢盐在高温高压下部分分解,放出游离的CO2气体;CO2被蒸汽携带会使冷凝水或湿蒸汽显酸性。
水中CO2虽然只显弱酸性,但由于蒸汽一般都比较纯净,冷凝成水后缓冲性很小,少量的CO2就会使其pH值显著降低,形成酸性腐蚀溶液。
(据统计,当1L纯水中溶有1mgCO2,水的pH值便可由7.0降至5.5左右)
其化学反应过程公式如下:
NaHCO+3→NaOH+CO2↑(1)
2HCO-3→CO2↑+CO2-3+H2O(2)
值得注意的是,弱酸的酸性不能单凭pH值来衡量,因为弱酸只有一部分电离,随着腐蚀的进行,CO2既能够使金属铁发生酸腐蚀,又使其发生电化学腐蚀。
消耗掉的H+会被弱酸继续电离所补充。
水中的CO2可使水产生H+,而H+与溶解氧同是腐蚀电池中阴极去极化剂,大大加速了阳极金属铁的腐蚀,对回收管网等影响很大。
3.2溶解氧会加剧腐蚀
按照GB1576-2008《工业锅炉水质》标准:对于蒸发量<10t/h的锅炉没有给水除氧要求。
一方面,锅炉给水中会有一定的溶解氧进入,在高温锅炉水中一部分的溶解氧随蒸汽溢出进入到蒸汽相,然后又随着蒸汽凝结溶解到冷凝水中;另一方面,对于并非绝对密闭的冷凝水回收系统,空气中的氧气也会溶解到冷凝水中。
冷凝水中的CO2和溶解氧会对系统的设备、管网和回收系统造成酸腐蚀和氧腐蚀。
其化学反应过程如下:
2H2CO3+Fe→Fe(HCO3)2+H2↑(3)
Fe(HCO3)2→Fe(OH)2+CO2↑(4)
4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3(5)
Fe(OH)2+2Fe(OH)3→Fe3O4↓+4H2O(6)
4Fe(OH)3→Fe2O3↓+3H2O(7)
冷凝水中的CO2具有较强的腐蚀性,特别是在有氧存在时。
当冷凝水系统中同时存在游离的O2与CO2时会使钢的腐蚀更严重:CO2使水呈微酸性破坏管路保护膜,随着O2含量增加会加速钢管的腐蚀,冷凝水呈红褐色、铁含量大。
常见的蒸汽管道和冷凝水管道腐蚀穿孔就是这个原因。
3.3其他问题
(1)锅炉冷凝水排放管被异物堵塞、导致排液不畅;(2)烟道设计不合理,如排放冷凝水的倾斜角设置不合理、未开设冷凝水排放管孔等;(3)冷凝水泄放管路设计不合理,如出口高度高于入口,导致无法排出冷凝水,或者与其他管路并联在一起等。
4相关标准规定及改进措施
《锅炉安全技术监察规程》中第3.21条规定:B级以下燃气锅炉和冷凝式尾部烟道应当设置可靠的疏水装置。
其中B级以下燃气锅炉烟气中含水量较多,而冷凝式尾部烟道可将排烟温度降低很多,特别是锅炉低负荷运行时,烟气低于露点温度,大量冷凝水腐蚀性较强。
特别是针对检验中发现的问题,提出以下改进措施及此类锅炉使用注意事项。
(1)正确使用锅炉燃烧器,燃烧器有诸多电器元件及电路控制系统组成,是较为精密的设备部件,由于锅炉房环境一般不会太清洁,所以燃烧器极易出现故障,所以务必按时保养燃烧器,保证燃烧正常工作,合理配风,降低过量空气带入水分。
(2)严格按照相关设计要求安装冷凝水排放装置,正确使用排放装置中的阀门,确保开度正常。
(3)定期检查冷凝水排放管路,确保无堵塞现象,确保阀门正常工作。
(4)多台锅炉共用排烟系统的情况,要确保烟道内部挡烟板能够正常工作。
(5)合理设置烟道结构,保证冷凝水能够顺利排出,必要时开设冷凝水排放管路。
(6)根据锅炉运行状况及排烟温度合理设置冷凝器、节能器、省煤器等尾部烟气热量回收装置,保持锅炉及烟道金属壁温高于硫酸露点温度。
(7)根据锅炉设计特性,合理使用锅炉,使锅炉在经济工况下运行,做好停炉保养工作,保证锅炉各部件处于良好保养状态,防止停炉期间保养不当造成的锅炉损伤。
5结束语
综合上述研究发现,冷凝水过多所导致的相关问题也日益明显。
作为检验工作人员,对于燃气锅炉内部检验时,除了对本体结构损伤的关注之外,还应当注意对冷凝水系统进行重点检验,防止冷凝水过多给锅炉带来不必要的损伤。
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