1、锅炉运行中形成水垢的危害及预防摘要：本文作者从实际工作出发，对锅炉运行中形成水垢的危害及预防进行了全面阐述。 关键词：锅炉 水垢 危害 预防 一、前言 水垢的形成是一个复杂的物理化学过程，其原因有内因和外因两个方面。水中有钙、镁离子及其他重金属离子存在，这是水垢形成的内因；固态物质从过于饱和的炉水中沉淀析出并粘附在金属受热面上，这是水垢形成的外因。当含有钙、镁等盐类杂质的水进入锅炉后，吸收高温烟气传递热量，钙、镁盐类杂质便会发生化学反应，生成难溶物质析出。 二、锅炉水垢事故的成因 锅炉的水垢包括沉积在锅炉下的泥垢以及受热表面的坚硬水垢，造成水垢的主要因素就是由于水质的原因，由于水质中含有一定的
2、镁盐和钙盐，这些盐类在锅炉内部的温度和压力之下就会发生相应的化学和物理变化，从而形成不同类型的水垢。究其形成的根本原因，长期供给超标的给水是锅炉水垢形成的最主要原因，此外，锅炉的设计、结构以及安装与水垢的形成也有着极为密切的关系。锅炉内水垢的形成时一个较为复杂的化学过程和物理过程，由于锅炉的水中含有较高的钙离子和镁离子以及其他的重金属离子，当这些重金属离子进入锅炉内部之后，就会在高温热的催化下发生一系列的化学反应和物理反应，当锅炉内部的水随着热量的升高不断蒸发至一定的浓度后，这些重金属离子形成的难溶物就会附着在锅炉的内部上，这些难溶物一般会附着在受热情况较高的锅炉金属壁上，因此，这些固体沉淀物
3、的形成厚度就会有所不同，那么，这些固体沉淀物便是我们常说的水垢。 三、水垢的危害 水垢对锅炉安全、经济运行有很大的危害作用。其危害主要有： 3.1、 降低锅炉热效率，浪费大量燃料 锅炉接成水垢后，受热面的传热性能变差，燃料燃烧时所放出的热量不能迅速的传递给炉水，因而大量热量被烟气带走，造成排烟温度升高，增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。在这种情况下，要想保住锅炉额定参数，就必须更多地向炉膛投加燃料，并加大鼓风和引风来强化燃料燃烧。其结果是使大量未完全燃烧的物质排出烟囱无形中增加了燃料消耗。 3.2 引起金属过热，强度过低，危及安全 锅炉受热面使用的钢材，一般均为碳素钢，在使用过程中，允许金属壁
4、温在 450以下。锅炉在正常运行时，金属壁温一般为 280以下当锅炉受热面无水垢时，金属受热后能很快将热量传递给水，这时两者的温差约为 30。但如果受热面结生水垢，其两者的温差就大了。如：当工作压力为 1.25Mpa 的锅炉受热面结有 1 毫米厚的水垢时（混合水垢） ，金属壁与炉水温差会达到 200左右.当水垢是 3 毫米时，金属壁温将上升到 580，远远超过了钢材的允许温度。这时钢材的抗拉强度就会降低，锅炉受压元件就会在内压作用下发生过热鼓疱、变形、泄漏、甚至爆炸。实测数据表明，金属壁温是随着水垢厚度增加而增加的，水垢越厚，金属壁温就越高，因而事故发生的机率就越大。 3.3 破坏水循环 锅炉
5、水循环有自然水循环和强迫水循环两种形式。自然水循环是靠上升管和下生管的汽水比重不同产生的压力差而进行的水循环。强迫水循环是依靠水泵的机械动力的作用而迫使循环的。无论是那一种形式的水循环，都是经过设计计算的，也就是说保证有足够的流通截面积。当炉管内壁结生水垢后，使得管内流通面积减少，流动阻力增大，破坏了正常的水循环，使得向火面的金属壁温升高。当管路被水垢堵死后，水循环完全停止，金属壁温则更高，长期下去就会发生爆管事故。 3.4 缩短锅炉的使用寿命 一般锅炉的使用寿命在正常使用条件下，能够连续运行 20 年左右。但现在大部分使用单位的锅炉没有达到这一寿命，有些锅炉因鼓疱面积过大且变形严重不得不作报
6、废处理；有的虽然可以修复，但因修理费用过高，无价值，也不得不报废。当酸洗方法不当或酸洗频繁，也会影响锅炉的使用寿命。 四、水垢的预防 要保证锅炉不结垢或薄垢运行，就要加强锅炉给水处理，这是保证锅炉安全和经济运行的重要环节。预防水垢生成，通常采用下列方法来预防： 4.1 锅内水处理 此法主要是向炉水中加入化学药品，与炉水中形成水垢的钙、镁盐形成疏松的沉渣，然后用排污的方法将沉渣排出炉外，起到防止（或减少）锅炉结垢的作用。炉内加药水处理一般用于小型低压火管锅炉。定期加药主要靠加药罐进行加药；连续加药则在给水设备前，将药连续加入给水中。对于蒸汽锅炉，最好采用连续加药法，这样可使炉内保持药液的均匀。凡
7、采用锅内水处理的，应加强锅炉排污，使已形成的泥渣、泥垢等排出炉外，收到较好效果。 4.2 锅外水处理 这种方法适用于各种的锅炉。目前锅外水处理效果可靠的有石灰+纯碱软化法，是向已经澄清的水中加入适量的生石灰和纯碱达到软化目的。石灰纯碱软化法有冷法和热法两种。冷法是在室温下进行，使水中残余硬度降至 1.52 毫克当量/升。热法是将水温加热到 2080，使水中残余硬度降至 0.30.4 毫克当量/升。因此，应尽量采用热法，以提高软化效果。离子交换软化法主要是依靠钠离子交换器中的交换树脂进行软化处理。 4.3 锅炉的除垢处理酸洗 4.3.1 酸洗锅炉应具备的条件： （1）做模拟实验，确保盐酸对该炉的
8、水垢能有效的清除。 （2）锅炉结生水垢的平均厚度在 0.5mm 以上，且水垢对受热面的覆盖率在 80%以上。 （3）锅炉的铆接，胀接，焊接等部位经检查无泄露，切受压元件无严重腐蚀。 4.3.2 酸洗的前期工作： （1）根据检查的情况，确定酸洗范围：上下锅筒，各集箱，水冷壁管，和对流管束。 （2）清洗的材质：上下锅筒为 20g，对流管束，各集箱和水冷壁管为 20（GB3087-86） 。 （3）清洗介质：4%5%的盐酸溶液和 0.3%的“02-缓蚀剂” 。 4.3.3 SHL2013/A 锅炉酸洗除垢的有关计算： （1）盐酸采用 31%的工业盐酸，欲配置 5%的稀盐酸溶液。 纯盐酸量：12500
9、*5%=625kg （2） “02缓蚀剂”需求量：12500*0.3=37.5kg 将此折算为 31 的工业盐酸 9.375/31=30.24kg 因该盐酸用量应从总盐酸用量 2016kg 中提取。故该锅炉酸洗时配制的总酸量需用 31 的工业盐酸为 2016-30.24=1985.76kg“02缓蚀剂”溶液为：375+30.24+18.75+18.75=442.74kg 配制总酸液冷水的用量为：12500-1985.76-442.74=10071.5kg 酸洗水冲洗结束后需用 0.20.3 的碱液进行中和残留的酸液，每吨水加 23kgNAOH.ZE 则加入 NAOH 的质量为 3*12.5=3
10、7.5kg。 4.4 工艺过程 4.4.1 配制溶液前需对购进的工业盐酸的浓度进行复测，以确定工业盐酸的准确浓度，并与标签上的浓度进行比较。 4.4.2 配制 5%的稀盐酸溶液：根据耐腐蚀容器容积的大小可分批次制取. 所需 31%的工业盐酸 1985.76kg，加入的冷水总量为 10071.5kg，并搅拌均匀。 五、结束语 锅炉作为一种特种设备，是企业的核心设备之一，因其高压力、大容量，又具有很大的风险，因此保证其安全运行，就显得尤为重要。 因此对于锅炉的水处理，使用单位不能掉以轻心，应防止锅炉结生较厚的水垢，以避免锅炉事故的发生。 参考文献 1 杨善让等著.换热设备污垢与对策M. 科学出版社， 2004 2 周军，窦照英编著.绿色防垢技术M. 化学工业出版社， 2004 3宋业林编著.锅炉清洗实用技术M. 中国石化出版社， 2003
