不良水質(zhì)對鍋爐的危害及鍋爐水處理方法

劉康

摘 要：經(jīng)過大量生產(chǎn)實(shí)踐研究表明，鍋爐給水水質(zhì)不良很容易使鍋爐受熱面結(jié)垢、腐蝕，不僅會降低鍋爐的熱效率，影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，也會縮短鍋爐使用壽命，增加鍋爐維修費(fèi)用，甚至可能會增加爆管、爆炸等安全事故的發(fā)生。因此，做好鍋爐水質(zhì)處理工作顯得尤為重要，本文主要說明了不良水質(zhì)對于鍋爐的主要危害，介紹了幾種鍋爐水處理的方法，并且提出了進(jìn)一步優(yōu)化鍋爐水處理工作的對策。

關(guān)鍵詞：不良水質(zhì)；鍋爐；危害；水處理方法；問題；對策

隨著社會經(jīng)濟(jì)以及現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，在人們?nèi)粘Ｉ钜约案鞣N工業(yè)生產(chǎn)都會廣泛應(yīng)用到鍋爐。在鍋爐運(yùn)行中，水質(zhì)是必不可少的一種工質(zhì)，水質(zhì)處理是鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中非常重要的內(nèi)容。鍋爐水處理主要是處理進(jìn)入到鍋爐之前給水中的有機(jī)物、膠體物、懸浮物、氣體以及各種溶液的鹽類等物質(zhì)，同時(shí)還需要妥善調(diào)整鍋內(nèi)水質(zhì)，確保鍋爐給水以及鍋水的品質(zhì)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。假如鍋爐水質(zhì)不良的情況下，通過一系列物理變化、化學(xué)反應(yīng)很容易使得鍋爐受熱面結(jié)垢，或者使金屬腐蝕，這樣會對鍋爐應(yīng)用造成嚴(yán)重的危害，因此必須高度重視鍋爐水處理。

一、不良水質(zhì)對于鍋爐的危害

（一）結(jié)垢

鍋爐屬于一種熱交換設(shè)備，主要會產(chǎn)生熱水或者蒸汽，要實(shí)現(xiàn)換熱的過程，就一定要用水這種介質(zhì)來傳能。鍋爐水受熱的過程中，水中的鉀、鈣、鈉、鎂以及O2、CO2等溶解性氣體很容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且這些雜質(zhì)也容易濃縮，鍋內(nèi)雜質(zhì)處于一種飽和狀態(tài)時(shí)會析出固體物質(zhì)，假如在鍋水中懸浮的情況下就會被稱為水渣；假如是在受熱面附著的情況下就會被稱為水垢。通常情況下，相對于鋼鐵而言，水垢的導(dǎo)熱能力僅僅為十分之一至幾百分之一，因此一旦鍋爐內(nèi)出現(xiàn)水垢，會大大降低鍋爐受熱面的傳熱性能，相應(yīng)的也就會降低鍋爐的熱效率，為了保證鍋爐的額定參數(shù)，一定要投入更多的燃料，這樣會導(dǎo)致燃料浪費(fèi)。同時(shí)，鍋爐出現(xiàn)水垢的情況下，由于其傳熱性能大大降低，因此燃料燃燒產(chǎn)生的熱量無法在短時(shí)間內(nèi)快速傳導(dǎo)到鍋水中，這樣會升高鍋爐受熱面金屬壁溫，結(jié)果導(dǎo)致金屬過熱，極易引發(fā)鼓包以及爆管等重大安全事故。具體而言，結(jié)垢對于鍋爐的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.浪費(fèi)燃料

如果鍋爐結(jié)垢后，會降低鍋爐受熱面的傳熱性能，這樣鍋水也無法及時(shí)接收到燃料燃燒產(chǎn)生的熱量，燃燒產(chǎn)生的煙氣會帶走大部分的熱量，這樣會使排煙溫度過高，增加煙熱損失，降低鍋爐熱效率。為了使鍋爐在額定參數(shù)下運(yùn)行，一定要加大燃料的投入。

2.損壞受熱面

鍋爐結(jié)垢后，因?yàn)閭鳠嵝阅艽蟠蠼档停剂先紵a(chǎn)生的熱量無法向鍋水傳遞，這樣會大大升高煙氣以及爐膛的溫度，由于鍋爐受熱面的兩側(cè)產(chǎn)生較大的溫差，也會升高金屬壁的溫度，進(jìn)而降低金屬壁的強(qiáng)度。迫于鍋內(nèi)壓力很容易出現(xiàn)鼓包、爆炸等危險(xiǎn)。

3.鍋爐出力降低

在鍋爐結(jié)垢后，會使受熱管的內(nèi)流通截面減少，使管內(nèi)水循環(huán)流動阻力增加，嚴(yán)重的話可能會使受熱管完全堵塞，這樣會嚴(yán)重影響鍋爐正常的水循環(huán)，鍋爐內(nèi)部的傳熱也會受到很大的影響，進(jìn)而削弱鍋爐的蒸發(fā)能力，降低鍋爐出力。

4.增加化學(xué)除垢藥劑的消耗

為了確保鍋爐的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，必須徹底清除水垢，一般都會采用堿、酸等化學(xué)藥劑除垢，這樣需要的化學(xué)藥品量較大，很容易污染環(huán)境。而且如果酸洗過于頻繁或者酸洗不當(dāng)?shù)那闆r下，可能會縮短鍋爐的使用壽命。

（二）腐蝕

腐蝕主要指電化學(xué)腐蝕，因?yàn)殄仩t給水沒有除氧的情況下進(jìn)入到鍋內(nèi)，進(jìn)而導(dǎo)致腐蝕。腐蝕會對鍋爐造成以下幾個(gè)方面的

危害：

1.破壞金屬構(gòu)件

水質(zhì)不良的情況下，鍋筒集箱、對流管柬、水冷壁、省煤器等構(gòu)件的金屬面可能會被腐蝕，這樣會減少金屬壁的厚度，也可能會使金屬壁凹陷甚至穿孔，使鍋爐強(qiáng)度降低，對于鍋爐的安全運(yùn)行會造成嚴(yán)重的影響。而且也會大大縮短鍋爐的使用壽命，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。特別是熱水鍋爐具有大量的循環(huán)水，腐蝕情況可能更加嚴(yán)重。

2.產(chǎn)生垢下腐蝕

水垢中含有高價(jià)鐵，因此接觸水垢后很容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致金屬腐蝕。鐵的腐蝕產(chǎn)物也非常容易形成新的水垢，這樣就會形成一種惡性循環(huán)，使鍋爐部件損壞速度進(jìn)一步加快。特別是燃油鍋爐金屬腐蝕的產(chǎn)物對于鍋爐的危害更大，一旦腐蝕達(dá)到某一種深度后，管壁會由于過熱出現(xiàn)鼓包、爆管等現(xiàn)象。

3.汽水共騰

如果鍋爐的運(yùn)行操作不正確，或者是由于鍋爐水中摻雜了大量的硅化物、磷酸鈉、氯化鈉、油脂等雜質(zhì)，或者鍋爐水中的堿和有機(jī)物出現(xiàn)皂化反應(yīng)的情況下，蒸汽鍋爐中的水大部分被蒸汽帶走，液面會出現(xiàn)泡沫，導(dǎo)致汽水共騰。這種情況下，鍋爐的蒸汽被污染，蒸汽流以及過熱器管中會積鹽，使管道堵塞。而且，蒸汽過熱的溫度下降后，很難辨清氣泡，這樣會出現(xiàn)水錘作用，導(dǎo)致過熱器內(nèi)、回水彎頭部位以及蒸汽閥門出現(xiàn)腐蝕。

（三）雜質(zhì)堵塞

因?yàn)槭褂铆h(huán)境不同的話，應(yīng)用的水質(zhì)也會有很大差異，一旦鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)中有各種水質(zhì)的情況下，很容易使管道堵塞，這樣會大大降低鍋爐的蒸汽品質(zhì)。而且水位計(jì)很難準(zhǔn)確看清楚水位，這樣會發(fā)生水擊等事故，不利于鍋爐的安全運(yùn)行，不僅會增加能源消耗量，也不利于鍋爐的安全運(yùn)行。

二、關(guān)于鍋爐水的處理方法

（一）凝結(jié)水處理

在循環(huán)的過程中，凝結(jié)水可能會被系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物以及汽輪機(jī)凝汽器冷卻水泄漏等污染，因此也應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧Ｔ谔幚砟Y(jié)水的過程中，主要需要考慮凝結(jié)水污染情況、鍋爐是否具有分離器或者鍋筒、鍋爐參數(shù)等情況。鍋爐參數(shù)提高的情況下，相應(yīng)的也會增加凝結(jié)水的處理量。一旦超過鍋爐臨界壓力，一定要全部處理干凈，如果是亞臨界壓力或者超高壓的處理量一般控制在25%-100%。如果鍋爐有鍋筒的話，可以不用處理。電磁過濾器、纖維素覆蓋過濾器是目前較為常用的凝結(jié)水處理設(shè)備。將凝結(jié)水中的氧化鐵以及氧化銅等腐蝕產(chǎn)物除去后，再加入粉末樹脂覆蓋過濾器或者混合床中進(jìn)行深層次的除鹽。

（二）補(bǔ)給水處理

由于蒸汽的不同用途以及不同的凝結(jié)水回收程度，相應(yīng)的補(bǔ)給水量也會有很大差異。一般情況下，供熱鍋爐達(dá)到100%，凝汽式電站鍋爐比其蒸發(fā)量3%還少。補(bǔ)給水的處理環(huán)節(jié)主要包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

1.預(yù)處理

若原水屬于地表水的情況下，首先應(yīng)該將水中的有機(jī)物、膠體物以及懸浮物等完全除去，一般可以將硫酸鋁等混凝劑加入到原水中，這樣可以凝聚水中的雜質(zhì)使其自己慢慢下沉，然后再進(jìn)行過濾。如果原水屬于城市用水或者地下水的情況下，可以不用除去水中雜物，可以直接過濾。一般可以采用機(jī)械攪拌式、水力加速式以及脈沖式澄清器等澄清設(shè)備進(jìn)行澄清，可以采用雙流式、單流式過濾器或者無閥濾池、虹吸濾池等過濾設(shè)備。還可以應(yīng)用活性炭過濾器將水中的有機(jī)物進(jìn)一步清除。

2.軟化

將鎂、鈣等硬鹽利用人造或者天然的離子交換劑轉(zhuǎn)化成不結(jié)硬垢的鹽，這樣可有效避免鍋爐管內(nèi)壁會形成硬水垢。如果鍋爐水具有較高的堿度或者含有碳酸鎂、碳酸鈣鹽的情況下，可以在預(yù)處理環(huán)節(jié)加入石灰或者直接采用氫鈉離子交換法進(jìn)行處理。這種處理方法基本上可以適用于部分工業(yè)鍋爐的要求。

3.除鹽

由于鍋爐參數(shù)一直在提高，而且也慢慢出現(xiàn)了直流鍋爐，有的工業(yè)鍋爐甚至要求完全清除鍋爐給水的所有鹽分。因此一定要應(yīng)用除鹽辦法。采用化學(xué)除鹽有很多種離子交換劑類型，其中陰離子交換樹脂（簡稱陰樹脂）以及陽離子交換樹脂（簡稱陽樹脂）應(yīng)用最為普遍。離子交換器中的含鹽水在樹脂中流過的時(shí)候，鹽分中的陰離子以及陽離子會分別交換樹脂中的陰離子（OH-）、陽離子（H+），這樣就可以除去鍋爐水中的鹽。

如果鍋爐水具有較高堿度的情況下，不僅應(yīng)該應(yīng)用陽離子交換器，同時(shí)應(yīng)該串聯(lián)脫碳器將CO2除去，這樣可使陰離子交換器的負(fù)擔(dān)盡可能減輕，促進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)能夠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。如果鍋爐水中含有較高的鹽量的情況下，可以應(yīng)用電滲析工藝或者反滲透工藝，將水質(zhì)淡化，然后再采用離子交換器進(jìn)一步深入的除鹽。如果直流鍋爐、鍋筒鍋爐處于中低壓的話，應(yīng)該根據(jù)其具體的含量進(jìn)行處理，如果處于高壓以上的情況，一定要將水中的微量硅除去。

（三）給水除氧處理

熱力系統(tǒng)的金屬很容易被鍋爐給水中的溶解氧腐蝕，鍋爐熱負(fù)荷較高的地方，腐蝕產(chǎn)物會形成銅鐵垢，這樣會降低鍋爐的傳熱能力，有可能會沉積在汽輪機(jī)高壓缸中，或者可能會導(dǎo)致爆管，降低汽輪機(jī)的效率。因此，凝結(jié)水、補(bǔ)給水經(jīng)過除鹽或者軟化后，想要進(jìn)入鍋爐的話都應(yīng)該加強(qiáng)除氧處理，可以采用真空除氧，也可以采用熱力除氧，必要的話可以采用化學(xué)除氧。真空除氧主要是采用汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)行除氧。熱力除氧主要是在除氧器中不斷加熱給水至沸騰，這樣會降低水中氣體的溶解度，水中就會逸出氣體進(jìn)入大氣中。在采用熱力除氧方式的過程中，注意一定要將水加熱到飽和溫度，而且也應(yīng)該采用霧化播散裝置或者淋水裝置擴(kuò)大除氧水的表面積，這樣可以快速排出逸出的氣體。化學(xué)除氧方法主要是將亞硫酸鈉或者聯(lián)胺加入到給水中，這樣可以大大減少給水中的含氧量。

（四）鍋內(nèi)加藥以及給水加氨處理

鍋爐給水在經(jīng)過凝結(jié)水處理、補(bǔ)給水處理、給水除氧等處理后，通常都需要在里面加入有機(jī)胺或者氨等物質(zhì)，使給水PH值提高，避免金屬部件被酸性水腐蝕。如果鍋爐帶有鍋筒的情況下，必須進(jìn)行鍋內(nèi)處理。在鍋內(nèi)處理的過程中應(yīng)該將磷酸三鈉或者其他的化學(xué)劑加入到鍋筒中，這樣可以將水中的一些鹽類雜質(zhì)變成泥渣，在排污中排出，可以避免形成水垢或者延緩形成水垢。

三、進(jìn)一步完善鍋爐水處理工作的建議

（一）加強(qiáng)監(jiān)管鍋爐水處理工作

作為監(jiān)管部門一定要將自身的監(jiān)管職能充分發(fā)揮出來，這就要求監(jiān)管部門一定要充分意識到鍋爐水處理的必要性及重要性，明確規(guī)定鍋爐水處理的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)管部門應(yīng)該定期檢查鍋爐使用單位的水處理情況，使用單位能夠高度重視鍋爐水處理工作，并且督促使用單位能夠進(jìn)一步改進(jìn)、完善鍋爐水處理的工作方式，確保鍋爐水處理的質(zhì)量和效果。

（二）轉(zhuǎn)變管理理念，選擇合理的水處理設(shè)施

在鍋爐水處理工作中會包括水處理設(shè)備操作、原水預(yù)處理、鍋爐防垢、排污及除垢等多個(gè)方面內(nèi)容，但是很多使用單位會由于經(jīng)濟(jì)條件、管理、場地、設(shè)備以及技術(shù)等各方面因素的限制無法達(dá)到預(yù)期的要求。為此，鍋爐使用單位應(yīng)該從長遠(yuǎn)的角度思考、籌劃鍋爐水處理工作，建立全局規(guī)劃觀念，采用區(qū)域聯(lián)片共用鍋爐的方法，對于那些沒有達(dá)到管理要求的小鍋爐房盡可能不用。這樣可以減少廢氣、廢物的排放，也可以減少資源浪費(fèi)，而且也可提高鍋爐管理的有效率。作為鍋爐水處理的檢驗(yàn)人員一定要樹立自主學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，不斷學(xué)習(xí)關(guān)于水處理的新知識以及新技術(shù)，時(shí)刻了解關(guān)于水處理技術(shù)的最新動態(tài)，為鍋爐使用者提供更佳的技術(shù)服務(wù)以及業(yè)務(wù)幫助，真正落實(shí)鍋爐水處理工作。其次，鍋爐使用單位也應(yīng)該進(jìn)一步完善水處理措施，在處理鍋爐水的過程中盡量采用鍋外水處理的方式，這樣有利于提高水處理設(shè)備的有效使用率，確保鍋爐的水質(zhì)質(zhì)量。

綜上所述，不良水質(zhì)會導(dǎo)致鍋爐出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕、管道堵塞等問題，不利于鍋爐的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，我們一定要根據(jù)鍋爐以及鍋爐水的實(shí)際情況選擇合適的鍋爐水處理方法，而且監(jiān)管部門也應(yīng)該加大鍋爐水處理工作的監(jiān)管力度，督促鍋爐水處理工作的全面落實(shí)，確保鍋爐水質(zhì)的質(zhì)量。

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