鍋爐水質的運行安全及其節能減排

韋理清

（河池市特種設備檢驗所 廣西河池市 547000）

鍋爐水質的運行安全及其節能減排

韋理清

（河池市特種設備檢驗所 廣西河池市 547000）

鍋爐用水的水質會對鍋爐的安全運行產生直接的影響，加強對鍋爐水質的管理可以保證鍋爐系統的安全性、經濟性和高效性。本文對鍋爐水垢可能產生的危害進行了探討，并制定了一系列的措施來防止鍋爐出現水垢，從而保證鍋爐的安全運行。

鍋爐；安全；水質；水垢

引言

鍋爐系統最重要的組成部分是水，如果不對鍋爐中的水進行處理，那么鍋爐很容易在其表面形成水垢，從而對鍋爐產生腐蝕，水垢的產生不僅僅會大量的浪費燃料，還會縮短鍋爐的使用壽命，對鍋爐的安全運行產生不利的影響。因此，從水質的角度采取一系列的措施來加強鍋爐的安全運行和節能減排十分的重要。

1 水垢的形成

水作為一種溶劑可以將很多雜質溶解掉。根據水雜質粒徑的大小可以分為溶解物、懸浮物和膠體三類。水垢的形成是由于水中富含Ca2+、Mg2+和其他的重金屬離子。除此之外，水中許多固態物質容易粘附在金屬表面上，受熱之后極易形成水垢。當含有鈣、鎂和鹽類的雜質水進入到鍋爐中時，會在受熱的情況下發生化學反應，從而生成難溶于水的固體物質，這些物質粘附在鍋爐的壁管和鍋筒上就形成了水垢，水垢會阻礙熱量的傳遞。水垢不具有單一性，它往往是由許多的化合物組成的。雖然水垢的成分十分復雜，可是往往只是以一種成分為主要成分，因此，一般將水垢分為硫酸鹽水垢、鈣鎂水垢、硅酸鹽水垢、碳酸鹽水垢、氧化鐵垢、泥垢和混合水垢。

2 水垢對鍋爐運行安全性的影響

2.1 破壞鍋爐系統水循環

鍋爐系統的水循環一般被分為強迫水循環和自然水循環兩種。強迫水循環是指水在水泵產生的機械動力作用下被迫的進行循環，自然水循環是指通過上升管與下降管之間的壓差作用來進行循環。不管是哪一種水循環方式都經過了精確的計算和多次的試驗，從而確保系統中流通截面積充分，然而當水垢出現在鍋爐內壁時，會減少流通截面積，增加水的流動阻力，從而對水循環產生破壞，導致向火側的金屬壁溫度偏高且不能及時的冷卻。如果水垢沒有及時清理，則會堵塞管路，阻斷水循環，這時鍋爐金屬壁的溫度急劇升高，最終會導致爆管事故的發生。

2.2 導致金屬過熱

一般情況下鍋爐受熱面由鋼材制成，且絕大部分為碳素鋼，碳素鋼制成的金屬壁在運行溫度在450℃之內，沒有水垢的情況下正常運行的金屬壁的溫度在280℃左右。在鍋爐中沒有水垢時，金屬壁受熱則會很快的將熱量傳遞給鍋爐內的水，這時金屬壁與水的溫差大約在30℃左右，但是如果鍋爐金屬壁上有水垢，則會影響金屬壁的導熱性。工作壓力為1.25MPa的鍋爐的水垢為1mm時，金屬壁與水的溫差在200℃左右，這時金屬壁的溫度還在標準之內，而當水垢厚度達到3mm時，金屬壁的溫度為580℃左右，這就遠超過了標準范圍。在高溫之下，鋼材的抗拉強度下降，導致金屬伸長，這就容易導致鍋爐爐管龜裂的現象。

3 水垢對鍋爐運行經濟性的影響

3.1 降低鍋爐的導熱效率，造成燃料浪費

一旦鍋爐內表面產生水垢則會影響鍋爐金屬壁的導熱性，這就使得燃料燃燒產生的熱量無法被傳遞給鍋爐水，大量的熱量隨煙氣排除，造成了燃料的浪費，降低了鍋爐的熱效應。當鍋爐中的水垢厚度達到1.5mm時，會多損耗6%的燃料，當水垢厚度達到5mm時，燃料就會損耗15%，不利于鍋爐的節能減排。

3.2 導致鍋爐的使用壽命降低，造成資金浪費

一般情況下，一個鍋爐的使用壽命一般為20年，但是由于水垢腐蝕的影響，使得我國目前大多數的鍋爐使用壽命都沒有達到這一數值。當鍋爐形成水垢時，極易出現爐筒鼓皰、爆管等現象，因此，為了保障鍋爐的使用安全，在挖補修復鍋爐筒之后，要根據鍋爐的實際情況進行降壓，然后才能再投入使用。對于那些對蒸汽壓力的要求比較高的單位，只能重新更換鍋爐。那些鼓皰面積或者出現嚴重變形的鍋爐也不可能繼續使用，需要更換新的鍋爐。還有一部分鍋爐雖然可以修復，但是由于其高昂的修理費用，也只能報廢。除此之外，由于水垢中含有較多的鹵素離子，會在高溫的作用下對鐵產生腐蝕，導致金屬壁變脆，且不斷的向金屬壁的深處發展，造成金屬壁的深度腐蝕，大大的減少了鍋爐的使用壽命。鍋爐的修補更換浪費了大量的資金與能源。

4 預防鍋爐水垢的措施

加強鍋爐的給水管理可以有效的保證鍋爐無垢或薄垢運行，加強鍋爐的給水管理是保證鍋爐安全運行和節能減排的關鍵要素。同時，還要加強對水垢的預防，具體措施如下：

4.1 鍋爐外的水處理

在對鍋爐進行水處理時一般使用離子交換劑的方法，在水進入鍋爐前要首先進行水處理，水處理設備一般都采用離子交換樹脂，它可以與水中的離子進行交換，并且在達到交換容量后停止交換，然后再通過相反的交換來使其再次恢復交換能力。這種方法的軟化效果較好，適用的范圍也比較廣，多種鍋爐均可使用。另一種方法是石灰和純堿軟化法，向水中加入純堿或者生石灰，達到使水垢軟化的目的。這種方法一般被分為熱法和冷法兩種，冷法是在常溫下進行操作，水的殘余硬度大約在每升1.5～2.0mg左后，熱法是在水溫20～28℃時進行操作，水的殘余硬度大約在每升0.3～0.4mg左右。

4.2 鍋爐內的水處理

在鍋爐水中按比例加入化學藥品，從而與水中的結垢物質進行反應形成沉渣，再采用排污法將其排除鍋爐系統，這種方法可以有效的減少鍋爐結垢的情況。但是，水處理的方法只適用于小型低壓火管鍋爐?；瘜W藥品一般為碳酸鈉、氫氧化鈉、磷酸三鈉、有機膠體等等。在使用這種方法時，一定要加強對鍋爐的排污處理，只有及時的將形成的泥垢和泥渣排除鍋爐外，才可以起到對鍋爐的保護作用。

4.3 物理預防和清洗除垢

如果進入離子交換器的水富含較多的懸浮物和膠體物質則會對離子交換樹脂產生污染，從而對出水質量造成不利的影響。如果直接進入鍋爐，則極易蒸發面上形成泡沫，影響蒸汽的品質，除此之外，這些雜質還容易沉積成泥垢，對管道進行堵塞，影響金屬壁的導熱能力。因此，在進行離子交換之前首先要對水質進行預處理，通過混凝、沉淀和過濾的處理使得水中懸浮物的含量保持在5mg/L以下，同時去除一部分水中的膠體物質。當原水的懸浮物小于20mg/L時，可以不設置預處理裝置；當原水懸浮物在20～3000mg/L之間時，要根據實際情況選擇合適的預處理方法；當原水懸浮物＞3000mg/L時，要在對原水進行預處理之前設置預沉淀池或換水源。濾料一般采用石英砂、活性碳和錳砂。

我國目前一般使用高壓水力射流清洗技術和機械疏管來對鍋爐進行清洗，高壓水力射流清洗技術是先用高壓泵打出高壓水，再通過管子流經噴嘴，將高壓低流速的水轉換為低壓高流速的射流，從而使污垢脫落。機械除垢是采用帶有鋼絲軟帶、電機等的電動洗管器或其他的專業清潔工具進行除垢。

4.4 化學清洗除垢

化學法除垢可分為酸洗法和堿洗法兩種。堿洗法是通過在鍋爐中加入各種類或濃度堿液，并在壓力的作用下將其煮沸，達到除垢的目的。酸洗除垢可將鍋爐受熱面上的水垢清除干凈，但會與金屬發生反應，容易導致鍋爐腐蝕或者穿孔，因此酸洗技術要求較高，在進行鍋爐酸洗除垢時，應由具相應酸洗資質的單位進行。

鈣離子和鎂離子是引起鍋爐結垢的主要原因。水中的鈣離子和鎂離子的含量一般被稱為硬度，鍋爐水的主要任務就是去除水的硬度，一般采用鍋外離子交換化學處理或鍋內加藥處理來除去水的硬度。

圖1

鍋內加藥處理就是通過加藥泵和給水按比例配比進入鍋爐，所使用的藥劑一般具有毒性和組垢能力，鍋內加藥處理的方式對于設備的要求不高，操作比較方便，投資較小，排污率比較高，但是極易損失熱量，而且防垢的效果不穩定。

溶解氧和二氧化碳氣體是通過鍋爐給水中的溶解氧使用除氧器或加化學藥劑除去水垢，水中溶解氧和二氧化碳氣體會對金屬表面造成氧腐蝕和酸性腐蝕，如果氧腐蝕和酸性腐蝕并存，則會加快腐蝕速度。

鍋爐給水一般含有堿度，在經過鍋爐的蒸發濃縮之后，堿度會越來越高，從而對蒸汽的品質產生影響，嚴重時會導致汽水共騰，因此，要通過對鍋爐的排污來進行控制。因此，要加強對水的軟化處理，來提高鍋水的堿度、pH值，有效的防止出現鍋爐結垢、腐蝕的現象。

5 結束語

水質和鍋爐設備管理是鍋爐系統安全、經濟運行的關鍵，相關單位領導應加強對兩者的重視度，加強鍋爐用水質量管理，預防和清除鍋爐水垢，全面開展節能減排工作，才能促進鍋爐系統安全、經濟運行。

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TK227

A

1004-7344（2016）24-0241-02

2016-8-1

韋理清（1987-），女，漢族，廣西河池人，助理工程師，本科，主要研究方向為鍋爐水質檢測技術。