给水水箱设计和操作中的4个常见问题

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给水水箱设计和操作中的4个常见问题
锅炉水处理对于确保您的锅炉尽可能高效地运行至关重要,并且在不彻底了解给水设置的情况下无法完成适当的水处理程序。准备锅炉给水的关键步骤是直接在锅炉上游的单独容器中对水进行预热和除气。
给水水箱是加热的水箱,没有特定的除气段,并且在大气压下运行。除了作为给水蓄水池外,这些水箱还用作冷凝水接收器,冷水补充位置以及化学注入点。
考虑到该容器具有多种功能,给水箱的正确设计和操作对于确保锅炉始终如一地看到经过充分处理的给水至关重要。正确设计的给水水箱将有助于减少热冲击并减少除氧剂的使用。避免给水水箱出现四个最常见的设计问题,可以帮助减少锅炉给水系统的问题。
1.给水加热不足
锅炉给水在进入锅炉之前需要加热,以防止热冲击,并从水中除去氧气。大多数给水水箱都配有蒸汽喷射器,该蒸汽喷射器用锅炉中的蒸汽加热水箱。给水箱的温度应保持在185至195°F(85至90°C)之间,以减少水中的氧气量。通过提高温度和减少氧气含量,可以大大减少亚硫酸盐或除氧剂的需求。
https://www.process-heating.com/ext/resources/issues2/2019/November/Klenzoid/2-PH1119-Klenzoid-feedwater-tank-design-operation-oxygen-content.jpg图1.随着给水温度的升高,水中的氧气含量大大降低,从而减少了对氧气清除剂的需求。
确保给水箱正常运行的第一步是确保有足够的供热,并且控制阀正常运行。快速简便的检查是例行记录排气口相对于温度表的情况。加热到190°F(88°C)的进给水箱将有明显但不过量的水蒸气从通风孔流出。加热给水是去除氧气和减少化学药品消耗的最具成本效益的方法之一。
2.冷水化妆设计不当
进入给水箱的冷水通常为50至80°F(10至27°C),这意味着其中含有大量的氧气。补给的方式(开/关或连续)以及在罐中的补给方式对溶解氧的释放有很大的影响。理想情况下,应在水箱侧面水线下方将补给料注入3至6英寸,最好以缓慢而连续的速度通过喷洒器补给。
在水位线上方添加补充水可能会引起飞溅的效果,从而增加水量。将补给口放置在给水泵供应管线上方也存在风险。冷补水比水箱中的热水浓。从顶部进水的补充水会迅速沉到水箱的底部和给水泵的入口,从而导致未经处理的冷水直接进入锅炉。
https://www.process-heating.com/ext/resources/issues2/2019/November/Klenzoid/3-PH1119-Klenzoid-feedwater-tank-design-operation-feedwater-pump-inlet.jpg图2.将补充液放在给水泵入口上方时,系统可能会短路并将冷水直接输送到锅炉。
开/关化妆控制也会引起问题。如果给水罐需要水时补给率太大,则给水温度下降的速度可能快于蒸汽使之上升的速度。结果,罐中残留的除氧剂可能会被完全消耗掉。如果在水箱补满时锅炉要求加水,则系统存在将含氧的给水送入锅炉的风险,这可能会导致氧蚀和锅炉故障。
3.给水泵的位置和设计不正确
给水泵在系统中的安装方式会对系统的运行产生很大影响。给水泵进口处的水应充分加热且无氧。给水水箱很少均匀地混合均匀的温度和化学成分。给水泵的供水应放在补充剂进入的另一侧。这将使冷的补充水在进入锅炉之前有最长时间被加热和化学处理。如果给水水箱有多条给水泵供水管线,则建议使用上述补充剂。
https://www.process-heating.com/ext/resources/issues2/2019/November/Klenzoid/4-PH1119-Klenzoid-feedwater-tank-design-operation-feedwater-pump.jpg图3.在将水送入锅炉之前,需要一定时间进行除气,并且应将再循环管线返回到注水管线下方,以防止再排放。
另一个考虑因素是连续给水泵的给水泵管道。连续给水泵具有再循环管路,以防止水压头造成死角,同时水会返回给水箱。该再循环管线应位于供水管线下方。如果将再循环管线铺设在供水管线上方,它将使水重新充气并大大增加除氧剂的使用量。
4.化学注入位置
建议将化学药品注入给水箱,以帮助保护给水箱并给氧气清除剂反应时间。但是,注射化学品的地方可能会对处理质量产生影响。化学药品应注入水线以下,最好通过套筒注入。套筒轴应安装在将冷水补充和给水泵供应位置一分为二的位置。这将确保冷水补充液必须经过化学注入点,并在进入锅炉之前得到处理。在大多数给水水箱上,理想的位置是水线下方水箱的中间。
https://www.process-heating.com/ext/resources/issues2/2019/November/Klenzoid/5-PH1119-Klenzoid-feedwater-tank-design-operation-untreated-water.jpg图4.未经处理的补充水应通过化学处理位置,以确保对水进行处理。
总之,给水水箱的设计会对锅炉的运行和化学用量产生重大影响。尽管这些是给水水箱设计中最常见的问题,但这绝不是一个全面的清单。许多其他设计因素也会影响锅炉的运行,例如停留时间,排气和冷凝水回流。与经验丰富的制造商合作可帮助您避免给水罐设计或化学品设置中遇到设计问题。
与其他金属一起使用铝锅炉
由于铝的高导热性,铝合金越来越多地用于包括热水锅炉在内的热传递应用中。但是,与这些应用中使用的标准材料(例如钢)相比,铝要昂贵得多且具有高反应活性。
尽管使用这些合金可以改善热水锅炉和热交换器的传热效率,但制定适当的水处理程序以最小化铝的腐蚀,同时保持对系统中其他金属的保护至关重要。决定采用这种设备的决定必须是通过减少公用事业消耗或缩短周期时间来节省潜在成本,以及由于铝合金的反应性而导致的系统损坏和过早失效的风险增加。
pH控制
在水系统中保护铝的最关键因素是将pH值保持在铝的稳定范围内。
铝在金属表面形成氧化铝的天然保护层,但是该氧化膜仅在约4.0至8.5的pH范围内稳定。超出此范围,氧化膜可能开始降解。一旦薄膜降解,即使在很小的区域内,下面暴露的铝也会腐蚀得更快,从而导致点蚀。这种点蚀在碱性条件下更具侵蚀性,这是大多数使用标准缓蚀剂混合物处理过的大多数水系统的典型现象。这是因为通常在水系统中发现的钢和大多数其他金属更稳定,并且在更碱性的条件下免受腐蚀。
因此,为了保持对整个系统的保护,必须将铝的pH值控制在稳定范围内,同时对使用中的任何其他材料保持足够的腐蚀抑制水平。
缓蚀剂
与任何水系统一样,要求使用缓蚀剂以最小化系统中金属的腐蚀速率。但是,当系统包含铝时,必须仔细选择要使用的抑制剂,以确保所有使用的材料都受到保护。
所选的任何抑制剂都必须缓冲至接近中性的pH值,并且取决于用于构成系统体积的原水的pH值,可能需要其他缓冲溶液以使pH值达到稳定范围,通常为pH 5.0至8.0。有许多腐蚀抑制剂化学物质可为钢和其他冶金材料提供足够的腐蚀防护,同时将pH维持在可接受的范围内,以最大程度地减少铝的腐蚀。
如果水系统还包含铜,黄铜或任何其他黄色金属,则还有其他注意事项。这些材料的保护对于维持铝的耐腐蚀性至关重要。这些材料的任何腐蚀都可能导致铜离子释放到水中,当接触任何铝表面时,都会导致严重的点蚀。
因此,必须存在适当的抑制剂以防止这些材料腐蚀,以确保同时保护黄色金属和铝。
电流分离
如前所述,铝是高反应性金属,是电化系中更多的阳极金属之一。因此,重要的是要保持系统内的铝与任何其他金属,特别是比铝更阴极的那些金属(即铜和黄铜合金)之间的电隔离。
如果将铝直接连接到其他金属,则会形成原电池,从而导致快速腐蚀。铝作为阳极,会经历明显的降解和材料损失,最终导致失效。
应采取步骤以尽可能减少或消除在包含铝的系统中使用铜和黄铜合金,或者至少确保这些金属与铝电隔离。这可以通过使用介电配件或其他分离方式(例如PVC管的缓冲垫或铝与其他金属之间的其他非反应性材料)来实现。
在水系统中实施铝锅炉或其他包含铝合金的热交换设备的决定必须经过深思熟虑。尽管铝可以通过提高传热效率来节省成本,但必须与整个系统的冶金要求相平衡。必须格外小心地控制水的化学性质,尤其是pH值,以确保不会因损坏其他系统组件而抵消任何效率提高。