对工业锅炉水垢的危害及预防措施的探讨

陶宇飞 周森

摘 要】工业锅炉水垢具有极大的危害，工业锅炉水垢不仅影响到锅炉的安全运行，还造成资源的极大浪费。重视对工业锅炉水垢的危害及预防措施的研究，利于锅炉安全运行、保证蒸汽质量、节约能源。

【关键词】锅炉；水处理；事故；预防措施

中图分类号：TK22文献标识码： A 文章编号：

工业锅炉水垢具有极大的危害，工业锅炉水垢不仅影响到锅炉的安全运行，还造成资源的极大浪费。现今，越来越多的工厂重视对工业锅炉水垢的危害及预防措施的研究，这利于锅炉安全运行、保证蒸汽质量、节约能源。

1工业锅炉水垢现状

一些企业老板只求经济利益最大化，光顾眼前利益，而对设备的维护保养和管理意识淡薄。然而，这些安全隐患正威胁着企业的生命，只有出了事故才恍然大悟，意识到问题的严重性。

我们不难看出水垢是造成事故的直接原因。每年的事故统计中，因水质不合格，水处理不当结生水垢引起的事故超过事故数的20%，在造成事故和耽误生产的同时，浪费燃料上千万吨。水垢的导热系数很小，而且浪费燃料，降低锅炉热效率，也极大的危及到锅炉的安全经济运行，因此水垢可谓“百害之源”。 45%以上锅炉使用单位用水水质难以符合GB1576-2008的要求。这些单位负责人的盲目性和疏忽性却导致了燃料的大量浪费。当水垢约1mm时，就多消耗6%的燃料;当水垢约3mm时，就多耗10%；5mm时增加到40%；如果不加以管理引导，每年因水垢问题所浪费的燃煤就会达到1000多吨，按900元/吨计算，就浪费了90万余元。

2锅炉水垢的产生

对于可溶性矿物盐类随着蒸发量增加而增加，地下水的硬度也随之增大。长期使用硬度超标的给水是结生水垢的根本原因，另外与锅炉结构、设计、安装等因素也有直接关系。水垢的形成是一个复杂的物理化学变化过程，水中含有较高含量的Ca2+、Mg2+、SiO2和其它重金属离子，对锅炉危害较大的阴离子主要是HCO3-和SO42-。 HCO3-进入锅炉后，吸收高温烟气传导的热量便会发生分解和水解反应：

2HCO3-→CO32-+CO2↑+H2O CO32-+H2O→2OH-+CO2↑

Ca2++CO32-=CaCO3↓ Mg2++SO42-= MgSO4↓ Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓

当炉水不断蒸发浓缩到一定程度，难溶物便会生成固体沉淀物附着在受热较高的金属内壁上，这些固体沉淀物便是水垢。然而如果是锅内水处理时，水垢多又粘再加上司炉工排污不及时一些污泥、藻类及灰尘之混合物也很容易转化为泥渣。如果水垢、水渣未能及时从锅炉内排出，阻塞了金属管壁传热，使金属壁温继续升高，当超过其强度允许的最高温度时，其材质就会发生劣化产生裂纹。水垢、泥渣堆积物的导热性很差，水垢的导热系数比钢板小数十倍到数百倍。热阻仅为锅炉的几十分之一。资料表明，锅炉受热面设计壁温约为290℃，当金属壁上结生1mm水垢时壁温可达680℃。所以如果金属壁上附着水垢较厚，使金属晶体长时间传热恶化发生塑性流动直至鼓包变形，甚至引起爆炸事故。工业锅炉水垢产生原因总体概括为：

（1）受热分解 某些易容盐类进入锅内，在加热过程中，受热分解成固相晶粒，附着在锅炉受热面上结成水垢。

（2）溶解度降低 某些具有负溶解度温度系数的物质结垢物质，如 CaSO4、CaSiO3等，在受热面温度最高的部位非常容易沉积为水垢。

（3）相互反应 原来溶解度较大的盐类，在锅内和其它盐类相互反应，生成了难溶的化合物。

（4）蒸发浓缩 由于锅水不断地蒸发、浓缩，水中溶解盐的浓度不断增大，当达到饱和时，在蒸发面上析出晶核，或以原有的水垢颗粒为结晶核心，生成水垢。

（5）金属腐蚀产物沉积在受热面上 锅炉在运行或停用时，若保护不当金属表面遭受腐蚀，腐蚀产物进入锅内后，附着在受热面上就转化为金属氧化物。

（6）金属表面的离子化 洁净的锅炉受热面，由于金属的离子化作用，使金属表面带负电荷，而一些结垢的物质常带正电荷。由于电荷作用，使结垢物质沉积在金属受热面而生成水垢。

（7）水渣转化成二次水垢 水渣粘附性较强，如排污不及时，容易粘附在受热面上转化成水垢。

（8）另外，管理制度极不健全。管理人员责任心不强，操作人员水平低、意识淡薄，设备损坏后不能及时报告修复也是锅炉水垢产生并造成危害的重要因素。

3 锅炉水垢的危害

水垢是锅炉的“百害之源”，究其原因是它的导热性能太差，仅为锅炉传热钢材的数十分之一到数百分之一。水垢因其化学成份和特征不同，其热导率差别很大。因水垢的热导率很低而造成的危害有：

（1）增加燃料的消耗。当锅炉结有水垢时，会降低设备的传热效率。为保证锅炉的出力，就必须提高火侧的温度，从而属使热损失增加。

（2）引发金属受热面过热事故。锅炉受热面如结有水垢，由于水垢传热不良，为了保持一定的工作压力和蒸发量，就要增加火侧的温度。水垢越厚，热导率越差，锅炉火侧的温度就越高。当温度超过金属所能承受的允许温度时，就会导致锅炉钢板、炉管过热，并引起蠕变、鼓包、穿孔、破裂、爆管等事故。

（3）发生沉积物下腐蚀。在锅炉运行中，锅水从水垢的孔隙中渗入垢层，并很快被蒸干，从而使锅炉水在垢层高度浓缩，各种杂质的浓度变得很高。若水中含有游离氢氧化钠时，使沉积物下的炉水 pH 值升得很高，当 pH 值＞13 时，就会发生碱性腐蚀；当给水含有氯化物时，那么沉积物下就会发生酸性腐蚀。这种结垢于腐蚀又是相互促进的。

（4）降低锅炉出力。当锅炉结有水垢时，火侧的热能不能很快传递给炉水，同时结垢也会减少流通面积，从而导致锅炉出力降低。

（5）增加检修和清洗费用。锅炉结垢后，用人工是很难以清除的，要采用专用

的煮炉药剂或进行化学清洗，特别是水垢引起锅炉的泄漏、裂纹、折损、变形、腐蚀等问题，不仅损害了锅炉，而且还要耗费大量人力、物力、财力去检修。

4 锅炉水垢的预防

为了有效地防止锅炉因水垢引起过热，进而引起锅炉鼓包、炉管胀粗、变形、爆裂等损坏，保证锅炉安全经济运行，做到节约燃料，保证锅炉蒸汽品质和锅炉的使用寿命，有必要采取如下措施：

（1）各级领导应增强安全意识,作好锅炉各种操作人员上岗前的培训工作。

（2）建立健全锅炉房各项管理制度及各项记录，强化相关人员的责任心，真正意识到水处理的重要性。定期进行安全、节能教育；定期进行节能方面的培训；定期进行技能知识练兵。建立各司职人员的岗位责任制，并且要分工明确。

（3）加强对炉水、给水的化学监督，保证锅炉用水的质量品质。水处理人员应经专业培训，持证上岗。对水处理设备应定期进行检修和维护，保证水处理设备在正常运行中能送出质量合格数量充足的钠离子软化水。配备水处理设备，并适时维护保养。查看树脂的防毒、防冻措施到位情况，避免树脂失效。及时向交换器内添加再生剂要使盐水始终处于饱和状态。

（4）定期对受热面管子进行检查，必要时可割管检查,以了解管内结垢与腐蚀情况,如发现异常情况，应及时换管。

（5）做好锅炉附属设备的配套工作。热水锅炉进水前必须装有按国家标准制作的除污器,防止采暖系统中的泥砂、杂质等物进入锅炉。

（6）新安装的锅炉必须按国家颁布的有关安装的规程规范进行必要的煮炉和内部检查,清除锅炉内的杂质物及遗留物。

（7）锅炉进行改造前，必须详细计算设计锅炉内的水循环，确保锅炉良好的水循环。

（8）做好锅炉的定期排污工作,并应随时依据水质化验人员对炉水化验结果来判断排污次数及排污量。

（9）锅炉管理人员及各级有关负责人应定期与不定期检查水质处理情况及锅炉以及辅机设备的运行状况，随时督促整改。做好锅炉停炉的保养工作。对锅炉运行、停用期间的所有设备包括附属设备和辅助设备一切运行参数和工况作好详细记录。

（10）定期做好水处理运行和化验记录。有专职的水处理作业人员，并经培训考核合格后持证上岗。严格按照水质标准做足化验项目和化验频次，要彻底扭转常以除垢代替防垢的心态，要严格按照化验结果计算并进行合理排污，若结生水垢确需化学清洗的，并申请监督检验

5 结语

为了保证锅炉安全运行、蒸汽质量，节约能源，要重视对工业锅炉水垢的危害及预防措施的研究，以谋求更大的经济效益。

【参考文献】

[1] 姚继贤,张辉,李福昌.低压锅炉水处理技术[M].北京:中国劳动出版社,1995.

[2] 童有武,张孝勇.锅炉安装调试运行维护实用手册[M].北京:地震出版社,1999. 参考文献

[3] 李茂东．工业锅炉能耗现状分析与节能措施[J]．

[4] 郑珲，吴行惠．工业锅炉教程[M].2004．

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