一臺小型工業鍋爐結垢的原因分析與解決對策

李玉英 莫家國 李小良

（廣西壯族自治區特種設備檢驗研究院桂林分院 桂林 541004）

一臺小型工業鍋爐結垢的原因分析與解決對策

李玉英 莫家國 李小良

（廣西壯族自治區特種設備檢驗研究院桂林分院 桂林 541004）

水垢是一種熱的不良導體，嚴重影響鍋爐運行的安全性與經濟性。本文根據某企業一臺小型工業鍋爐結垢的情況，分析了水垢樣品成份及其生成原因，并有針對性地提出解決對策。為該臺鍋爐提供了良好的水處理方式及防垢、防腐措施，對工業鍋爐的安全運行、節能降耗具有一定的意義。

工業鍋爐 水垢 原因 對策

水垢是熱的不良導體，導熱系數僅為鋼材導熱系數的1/10～1/100。以CaCO3水垢為例，當鍋內水垢厚0.5mm時，可造成3.5%左右的熱損失[1]，同時影響鍋爐的安全運行。

1 鍋爐結垢概況

桂林某企業一臺型號為DZG1-0.7-AⅡ2鍋爐在2014年鍋爐內部檢驗發現：鍋爐鍋筒、煙管、水冷壁管結水垢2～3mm左右，覆蓋率約90%，鍋筒和集箱堆積垢渣30mm左右。可見該鍋爐水垢已經達到《鍋爐化學清洗規則》規定的化學清洗條件，需要對其進行化學清洗除垢方后可投入使用[2]。

2 水垢樣品分析

為了保證取樣具有代表性和合理性，從鍋爐的鍋筒、煙管和水冷壁處分別取樣，并對所取樣品分別編號為1#、2#和3#。水垢樣品情況見表1。

表1 水垢樣品

將上述的樣品分別稱取一定量垢樣置于6%的鹽酸水溶液中。結果發現：1#、2#和3#水垢全部溶解，同時伴有一定量氣泡產生，但是1#垢樣品經鹽酸溶解后的溶液呈無色，2#垢樣品經鹽酸溶解后的溶液呈淡綠色；3#垢樣品經鹽酸溶解后的溶液呈淺磚紅色。據此可判定，1#垢樣品主要是碳酸鹽垢，而2#和3#垢樣品為碳酸鹽垢與鐵垢的混合水垢。

3 水垢生成的原因分析

3.1 水質情況

鍋爐運行一段時間后，在爐管上往往會粘附一層白色硬皮，俗稱水垢。水垢的主要成分是溶解度較小的鈣、鎂鹽類，其形成的主要原因是鍋爐給水中的硬度[3]偏高，而鍋水pH值和堿度等防垢的重要指標[4]偏低。因此本文主要分析了給水硬度、鍋水堿度和pH三個指標。

●3.1.1 往年水質監測情況

2011年～2014年水質檢驗報告中給水硬度、鍋水堿度和pH三個指標情況見表2。

表2 2011年～2014年水質監測情況

從表2可以看到，2011年～2014年水質監測結論都不合格。除了2012年3月水質監測給水硬度＜0.030mmol/L外，其他監測給水硬度都在2～6mmol/L之間，其中2011年4月、2013年3月、2013年10月和2014年3月監測的水質屬于中等硬度水，鍋水堿度和pH都比較低。

●3.1.2 現場水質監測情況

在該企業鍋爐現場抽取的原水、水箱水和水處理設備出水硬度情況見表3。

表3 現場取樣監測情況

從表3可以看到，水處理設備出水不合格，給水箱和水處理設備出口的水樣硬度都在3～5mmol/L之間，屬于中等硬度水。

由表2和表3可見：該企業水質一直處于不良狀態，給水硬度遠高于GB/T 1576—2008《工業鍋爐水質》的規定[5]；水處理設備出水基本不合格，說明運行不正常；水箱水的硬度比水處理設備出水高，說明水箱水受到污染。

3.2 水處理設備運行及維護情況

該企業配備的水處理設備是一臺出力為2t/h的鈉離子交換器。從表3發現，該鍋爐的原水硬度為6.5 mmol/L，而該水處理設備要求原水硬度≤6.0mmol/ L，可見水處理設備配備不合理，也是出水不合格的重要原因之一。

同時現場發現，水處理設備樹脂罐里的部分樹脂顏色呈紅黑色甚至深黑色。取出少量深黑色的樹脂浸泡于8%HCl中，經過3h后，溶液顏色變成黃綠色，且樹脂顏色轉淺，據此判定為鐵污染。由此可推斷，鐵污染是本文中水處理設備出水不合格的另一個重要原因。

現場原水和交換器出水的鐵離子含量分析結果見表4。

表4 鐵離子含量

從表4可見，交換器出水的鐵離子含量是原水的50倍，并遠高于GB/T 1576—2008的要求。同時發現交換器鹽水罐的材質為鋼制材料，部分內襯遭腐蝕脫落。因此可推斷，樹脂鐵離子中毒主要是由于交換器鋼質材料的鹽水罐內襯腐蝕脫落造成的。離子交換樹脂對陽離子的吸附是有選擇性的，其選擇順序為：Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞K+＞Mg2+＞NH4+＞Na+＞H+。如果有鐵離子存在時，樹脂將優先吸附鐵離子而中毒失效，無法吸附Ca2+和Mg2+離子，從而不能達到軟化作用。

在現場還發現，水箱水面有大量漂浮物，水箱上部沒有加裝蓋子，而是暴露于空氣中，加上該鍋爐的燃料是木材，易產生大量的木粉塵。由此可推斷，水箱水硬度比水處理設備出水高的主要原因是水箱沒有很好的防護裝置，導致木粉和灰塵等落于水箱中。

3.3 排污情況

筆者從該企業鍋爐運行記錄表發現，鍋爐每天運行8～10個小時，排污次數為2～3次。對于運行時間不長的低壓鍋爐，如果排污次數為2～3次易造成排污過量，加上給水硬度過高，從而導致堿度和pH過低。如果鍋水堿度和pH過低，不利于防垢。因此鍋水中需要維持一定的堿度和pH，使之與硬度反應。只有足夠的堿度和pH才能生成容易排出的水渣從而達到防垢目的。

由此可見，該鍋爐結垢的主要原因是水質不良和排污不科學，而水質不良主要是由于水處理設備配備不合理、運行不正常和維護不當造成。

4 對策

4.1 選擇正確的水處理方式

對于原水硬度高的鍋爐，應根據鍋爐出力采取串聯兩臺鈉離子交換器的方式；對于只配備一臺水處理設備，而出水硬度未達到≤0.030mmol/L，可同時采用鍋內加藥處理，交換器出水硬度可不必嚴格控制，也能達到防垢、防腐效果。

4.2 做好水處理設備日常維護保養工作

平時應注意設備及管道的防腐，對有銹蝕的交換器需及時進行除銹并涂刷防腐層，銹蝕嚴重的管道應及時更換。對含鐵量高的水源水，宜先進行除鐵預處理。鹽水罐最好用非鋼制材料制作，還應注意再生劑的質量。同時做好水箱的防塵工作。

4.3 定期做好水汽質量的監測并進行合理排污

根據《鍋爐水（介）質處理監督管理規則》的規定，定期做好水汽質量常規的化驗分析[6]，然后根據取樣化驗分析的結果，科學、合理地進行排污。盧黎明等曾提出在鍋水堿度盡可能大的情況下進行排污措施[7]。科學、合理地排污不僅能防止鍋爐結垢，保證蒸汽品質，而且能減少排污熱損失，提高鍋爐效率。

5 結論

1）該臺鍋爐結垢的主要原因是水質不良和排污不科學，而水質不良主要是由于水處理設備配備不合理、運行不正常及維護不當造成。

2）對于原水硬度高的鍋爐，可采取串聯兩臺鈉離子交換器的方式；或者可同時采用鍋內加藥的處理方式，也能保證良好的水質，達到防垢、防腐的效果。

3）做好水處理設備日常維護保養、水汽質量的定期監測，科學、合理地排污不僅能防止鍋爐結垢，保證蒸汽品質，而且能減少排污熱損失，實現節能降耗，提高鍋爐效率，保障鍋爐運行的安全性與經濟性。

[1] 王保衛，翟玉華.淺談鍋爐水垢與燃料消耗[J].工業鍋爐，1996，(1):46-49.

[2] TSG G5003—2008《鍋爐化學清洗規則》[S].

[3] 王劍松.鍋爐給水硬度監測的重要性及分析方法［J］.計量與測試技術，2011，38(8):78-79.

[4] 馬澤培.鍋水堿度和pH值的相關性研究［J］.特種設備安全技術，2010，(1):56-57.

[5] GB 1576—2008《工業鍋爐水質》[S].

[6] TSG G5001—2010《鍋爐水（介）質處理監督管理規則》[S].

[7] 盧黎明，鄭文龍，宋世榮等.鍋爐如何進行正確的定期排污［J］.中國特種設備安全，2009，25(9):95-97.

[8] 邢志輝.鍋水中氯根測定中應注意的問題[J].中國特種設備安全，2014，30（2）64—66.

[9] 周國勝.鍋爐水質管理中存在的問題[J].中國特種設備安全，2012，28（8）58—60.

Reason Analysis and Solution of a Small Industrial Boiler Scaling

Li Yuying Li Xiaoliang
(Guangxi Special Equipment Supervision and Inspection Institute Guilin branch Guilin 541004 )

Incrustation is a poor conductor of heat, which could seriously affect boiler operation safety and economy.In this paper, according to a small industrial boiler scaling of one company, the scale sample composition and its generating reason was analyzed, and the countermeasures were put forward.Some good water treatments were taken to protect the boiler from scaling, corrosion with certain significances for the industrial boilers safe operation and energy saving.

Industrial boilers Water scale Reasons Solutions

X933.4

B

1673-257X(2015)06-58-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.06.012

李玉英(1983～)，女，碩士，工程師，從事鍋爐水質監測工作。

2015-01-09）