淺談水垢在鍋爐運行中的危害及預防

張進強

摘要：在現代化的生產生活中，鍋爐依舊是產生熱力能源和取暖的主要設備。燃料在鍋爐運行中的發熱效率以及鍋爐發熱時的安全性，不僅與鍋爐本身的性能好壞有關，而且與鍋爐在運行中產生的水垢也有著密切的關系。文章對水垢在鍋爐運行中的危害以及預防進行了探討，闡明了水垢的產生以及其對鍋爐的不利影響，供有關人員在工作中借鑒。

關鍵詞：水垢；鍋爐運行；熱力能源；取暖設備；熱效率；鍋爐安全 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK227 文章編號：1009-2374（2016）17-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.030

現階段，人們既困惑于如何解決鍋爐水垢的產生這一問題，同時又對這個問題的認知存在著誤區。往往采用的解決辦法是盲目地進行清理，在這種解決方式下，不僅無法將鍋爐中的水垢徹底清理干凈，還可能會因為清理的不全面而產生炸爐的現象，存在著一定的不合理性和危險性。鍋爐水垢的產生會降低燃料的利用率，增加生產成本，嚴重情況下會造成鍋爐爆炸，對人們的生命財產安全造成很大的威脅。因此，應該從根本上探討水垢在鍋爐運行中的危害以及預防，找出解決水垢問題最有效的方法，考慮實踐情況，應用到生產生活中，才能將產生負面影響的可能性降到最低，便于生產生活安全有效地進行。

1 水垢的形成原因及性質

1.1 水垢的形成原因

水垢是一種有害雜質，其形成是因為水中的礦物質和結晶體等經過各種復雜的化學反應產生固體沉淀并析出。水的硬度主要是指水中鈣、鎂離子沉淀肥皂水的能力，也就相當于水的硬度越大，水中存在的鈣、鎂離子越多。因此水的硬度越大，則產生的水垢越多。在鍋爐運行過程中，水垢的形成主要有以下四種形式：

1.1.1 碳酸氫鹽的受熱分解。在硬度比較大的水中，存在著較多的碳酸氫鹽，主要有碳酸氫鈣、碳酸氫鎂等，水在鍋爐中不斷加熱的同時，碳酸氫鹽受熱分解，經過化學反應放出二氧化碳并形成不溶于水的碳酸鈣、碳酸鎂等物質，成為組成水垢的一部分。

1.1.2 水蒸發溶質析出。隨著對鍋爐中的水不斷地加熱，水變成水蒸氣不斷地蒸發，一些水中存在的本就不易溶于水的物質，比如說硫酸鈣，因液體的減少而達到了飽和，只能以晶體的形式析出，成為了水垢的又一組成部分。

1.1.3 溫度升高溶質析出。在水中溶解的物質中，有的溶質隨水溫度的升高，溶解度不斷升高，然而有的溶質隨著水溫的升高，溶解度逐漸降低。鍋爐中的水隨著加熱，其中隨溫度升高溶解度降低的溶質達到飽和狀態而析出，成為了水垢的又一組成部分。

1.1.4 鍋爐的銹蝕。在鍋爐的長期使用過程中，難免會出現老化的現象，鍋爐內壁出現鐵銹的剝落，這些鐵銹同樣不溶于水，漸漸的沉淀，也是水垢形成的一部分。

1.2 水垢的性質

水垢的產生可以說是危害眾多，這些危害的產生是由其本身的性質所決定的。水垢的組成成分復雜，一般由碳酸鹽雜質、硫酸鹽雜質和硅酸鹽雜質組成，這些物質的物理化學性質是對鍋爐產生危害的主要原因。

在鍋爐生產過程中，主要考察的是其導熱性和安全性是否良好。水垢對這兩方面存在著較大的影響，碳酸鹽是無機化合物，其本身的導熱性很低，和鋼材相比較而言，相差幾百倍甚至幾千倍。常見的水垢導熱系數見表1：

同時，水垢作為黏附在鍋爐內壁上的物質，其堅硬度對鍋爐壽命的影響以及清理的難易程度有著重要的影響，水垢中存在的碳酸鹽，硫酸鹽以及硅酸鹽等無機化合物，其本身的硬度較大，尤其是硫酸鹽和硅酸鹽，其堅硬程度以及粘附性都十分高，對水垢的清理造成了相當大的困難。常見的水垢堅硬程度以及吸附性見表2：

2 水垢在鍋爐運行中的危害

經過上面對水垢有關性質的分析，可以看出水垢在鍋爐運行中可以帶來巨大的危害，主要有熱效率、安全性和經濟性三方面的危害。

2.1 水垢在熱效率方面帶來的危害

組成水垢的碳酸鹽、硫酸鹽以及硅酸鹽等物質，因其具有十分低的導熱性，隔熱效果顯著，隨著水垢的逐漸增多，鍋爐的熱效率變得越來越低，當鍋爐受熱面存有水垢時，本來通過金屬壁面傳遞熱量變成了通過金屬層和水垢面兩層來傳遞熱量，雖然此時傳熱面積變化不大，壁面兩端的溫差變化也不大，但是水垢面的導熱系數非常小，傳熱壁面加厚，使得傳熱阻力大大增加，往往鍋爐外部已經具有很高的溫度，內部的水還沒有沸騰，這樣傳熱效率明顯變低。水垢面為1mm厚，熱效率會下降5%，燃料會增多8%，大大地增加了燃料的浪費。

2.2 水垢在鍋爐安全方面的危害

水垢的組成成分具有很大的黏附性，在水垢形成的同時，會自然沉淀在鍋爐的底部和兩側，長久以來，就會在鍋爐內壁形成一層水垢層，在鍋爐運行的過程中，外部對鍋爐的金屬層進行加熱，然而由于水垢層的導熱性很差，會出現外部的金屬層被燒紅，然而內部的水垢層溫度比較低，兩者存在較大的溫差。此時，如果水垢出現裂縫，那么水就會滲透到外部溫度很高的鋼板上面，急劇蒸發，使得爐內壓力突然增大，鍋爐發生爆炸。經過計算，一個20噸水容量的鍋爐，在5個大氣壓時爆炸的威力相當于330多公斤火藥爆炸的威力。鍋爐爆炸會造成大量的財產生命損失。

2.3 水垢在經濟方面的危害

在經濟方面，水垢的產生不僅會造成燃料的浪費，鍋爐爆炸等大量的財產損失，對鍋爐本身也是一種很大的危害，水垢的產生會使鍋爐受熱不正常，因為內外的溫度差以及裂縫的產生，鍋爐局部受熱不均勻，鍋爐壁局部變薄，降低鍋爐的使用壽命，加快鍋爐的腐蝕，使鍋爐容易損壞，提高生產成本。

3 水垢產生的預防

3.1 水質的檢測

水質的好壞是水垢產生多少的根本決定因素，在鍋爐運行前對水進行處理是預防水垢的有效手段，應用化學反應，對水進行軟化，也就是將水中的鈣、鎂等離子經過化學處理使其排除。這種方法從根本上解決了水垢問題，效果顯著，但是要對水質進行定期的檢查，操作比較麻煩。

3.2 定期的清理

為了避免水垢在鍋爐運行中的危害，對鍋爐內進行定期的檢測，對于水垢進行及時的清理，保持鍋爐內部的整潔干凈，常用的清理水垢的方法有選用特殊的預處理清洗劑，一般將溶液濃度控制在2%～5%，也可以根據水垢的厚度來定，清除過程中可選擇不加壓長時間煮爐，清洗之后對爐渣要進行立即的清洗。這種方法的優點是簡單方便易操作，但是無法從根本上解決問題，長期如此還是會造成鍋爐的損壞。

3.3 向鍋爐內投放化學物質

在鍋爐運行過程中，也可以在爐內投入化學物質，這種化學物質可以與水垢中的鈣鹽、鎂鹽等發生化學反應，使其剝落形成殘渣，通過特定的排污口排放出去。例如：對某廠小型低壓鍋爐進行水垢清理，采用鍋爐內部水處理方法，采用火堿（氫氧化鈉）、碳酸鈉、磷酸三鈉等藥品，進行溶液的配置。一般情況下，火堿溶液濃度不大于2%，碳酸鈉溶液濃度不大于5%，磷酸三鈉溶液濃度為5%～8%。配置好溶液以后，采用連續加藥的方法，將藥液提前加入到水中，保持爐內藥液均勻。在加藥一段時間后，利用鍋爐的排污系統，將形成的泥渣和泥垢排出，完成對該廠小型低壓鍋爐的水垢清理。

4 結語

在鍋爐生產過程中，其內部的物理化學反應是很復雜的過程，在這個過程中，任何一個負面的因素都會造成鍋爐運行的不穩定，從而會有意外的發生。水垢的產生是鍋爐運行過程中最大的威脅因素，水垢的產生雖然是緩慢的，但是其影響是十分巨大的，從開始就注意和預防水垢的產生，做到及時的檢測和解決，可以保證鍋爐有效率地安全運行，提高鍋爐的使用壽命，在工業大鍋爐生產過程中更要加以注意，才能提高生產，減少成本。

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（責任編輯：王 波）