蒸汽锅炉给水和炉水的运行管理

蒸汽锅炉给水和炉水的运行管理

必须明确蒸汽锅炉的运行管理的目的首要原则是安全运行。次要原则是确保最大燃烧和热传导效率。同时最少的维修工作和成本。以保证整个蒸汽锅炉房设备和蒸汽系统的工作寿命尽可能长。

锅炉中用于产生蒸汽的水的质量对满足这些目的有深远的影响。锅炉要求在严格的标准下运行:

不结水垢–如果水中出现水垢而且不用化学的方法控制，这时加热表面就会结垢，降低传热和效率–就必须频繁清洗锅炉。在极端情况下，局部发生过热，导致机械损坏甚至管子破裂。

无腐蚀和化学侵蚀–如果水中溶解了气体，特别是氧气，锅炉换热表面，管道和其它设备就很可能发生腐蚀。

如果水中的PH值太低，酸溶液将侵蚀金属表面。如果PH值太高，水是碱性的，就可能发生其它问题如发泡。

必须防止腐蚀性脆化或腐蚀裂纹以避免金属失效。脆化和裂纹是氢氧化钠浓度太高引起的。老式的铆接锅炉更容易受到这种破坏的影响，但是在现代焊接锅炉的管端仍然要小心这个问题。

如果锅炉给水中的杂质不能被适当的处理，就会发生炉水携带使锅炉水进入蒸汽系统。这样就会导致蒸汽系统很多问题，如：控制阀表面污染–影响控制阀的工作并降低排量。污染过程设备的换热表面–增加热阻，减少传热效率。阻塞疏水阀排放孔–减少疏水阀排量，而且最终导致设备积水，降低输出。

蒸汽带水由两个因素引起的，其中汽水共腾是炉水喷涌到蒸汽出口，一般是由于一定原因造成，运行的锅炉水位太高；锅炉运行压力比设计压力低，因而增加了离开水表面的蒸汽的比容和流速；过多的蒸汽需求。

而炉水发泡是指在锅炉水面和蒸汽出口之间形成泡沫。泡沫越多，发生的问题越多。典型的锅炉发泡的迹象和后果包含水从玻璃管水位计的蒸汽连接处滴流落下，使得很难准确确定水位。水位探头，浮球和差压室很难准确确定水位。

 听见报警，而且燃烧器甚至可能‘联锁’。在重新启动前需要人工在锅炉控制面板上重新设定。

由于锅炉内发泡这些问题可能完全或部分发生。但是因为发泡是锅炉水所独有的特性，要更好的理解发泡本身需要表面的定义–一杯啤酒的泡沫在液体的顶部，液体与泡沫的接触面可清楚的分开。在沸腾的液体中，液体表面是模糊的，不断变化的，由于容器底部的一些小蒸汽泡到顶部变成了大蒸汽泡。

搅动增加发泡–对给定的蒸发量越小的锅炉越容易发生。较小的锅炉水的表面积较少，每平方米水表面积释放蒸汽的速率增加。这就意味着水表面的搅动更剧烈。因此较小的锅炉更容易发泡。

硬度–硬水不发泡。但是锅炉水必须软化以防形成水垢，因此更倾向于发泡。

胶状物质–炉水的污染物，带悬浮胶体的炉水，例如牛奶，会造成剧烈的发泡。注意：胶体颗粒的直径小于0.0001mm，能够通过标准的过滤器。

TDS浓度–随着炉水TDS浓度的增加，蒸汽泡变得更稳定，而且更不容易破裂和分离。

防止蒸汽带水的措施

使用一定的办法可使炉水发泡降到最少，加强锅炉的平稳运行非常重要。在恒定负荷和在设计参数范围内的锅炉运行，锅炉携带的水分可减少2%。

如果负荷大幅快速的变化，炉内的压力大幅下降，由于锅炉内闪蒸蒸汽开始极端扰动的工况。更糟糕的是，压力的降低意味着蒸汽的比容增加，泡沫的泡成比例的增大。

如果设备的情况就是如此，实际负荷的变化是正常的，必须谨慎的考虑解决办法。如果锅炉现装备的是开关水位控制，那就要考虑用连续比例调节的水位控制。

‘溢流’控制，限制锅炉压力允许下降的程度，优先保证蒸汽锅炉的蒸发和运行压力而不是负载需求，典型的方法是使用一个蒸汽蓄热器；使用‘前馈’控制，使锅炉在带负荷前升到最大运行压力。蒸汽锅炉出口采用‘慢开’控制，在预先确定的期间内使设备在线。

化学控制的方法是使用抗发泡药剂添加到炉水。它们可使泡沫气泡破裂。但这些药剂对由悬浮物引起的发泡无效。TDS控制–必须权衡，一方面提高高TDS以及伴随而来的运行经济性。另外一方面要降低低TDS，使发泡最小化。

蒸汽锅炉给水和炉水控制不好会导致安全问题，由于结垢导致过热，和由于溶解气体产生腐蚀的危险很容易理解。在极端情况下，发泡，结垢和形成沉渣能导致锅炉水位控制装置感应不正确的水位，可能对人员和制程产生危险。