燃氣鍋爐嚴重結水垢的成因以及處理方法探討

譚紹安

摘要：一臺在用的蒸發量為2t/h的燃氣鍋爐在進行檢驗的過程中，檢驗人員發現在該鍋爐中的受熱面有3mm-6mm的水垢，并且在鍋殼的底部存在著大量的泥渣，根據對水樣以及垢樣進行分析化驗之后，檢驗人員認為出現嚴重結水垢的原因與鍋爐原水的硬度過高有著直接的影響，并且水處理系統樹脂也在一定程度上受到了其中所含有的雜質成分的影響。本文針對一臺燃氣鍋爐嚴重結水垢原因展開了簡要的分析，并針對嚴重結水垢的原因提出了相應的改進措施。

關鍵詞：燃氣鍋爐；結水垢；原因分析；改進措施

在燃氣鍋爐內部有嚴重的水垢存在，并且在鍋殼的底部有大量的泥渣淤積，而這種問題的存在對于鍋爐的效率以及鍋爐的處理都有著一定的負面影響，并且也在一定程度上造成了燃料的浪費，并且對于鍋爐的受熱面也容易造成一定的過熱損壞問題，對于鍋爐的安全運行造成嚴重的影響。因此，這就需要對燃氣鍋爐進行清洗，并針對燃氣鍋爐出現嚴重水垢的原因進行深入的分析，并對其制定出有針對性的改進措施。

一、燃氣鍋爐基本情況

以一臺型號為WNS2-1.0-Q的臥式內燃，煙氣三回程燃氣蒸汽鍋爐為例，該燃氣鍋爐的生產年份為2012年8月份，該燃氣鍋爐額定蒸發量為2t/h，額定的蒸汽出口溫度大致為184℃，額定的蒸汽壓力大致為1.0MPa。該燃氣鍋爐在2013年3月份安裝完成，并且正式投入使用，鍋爐的給水主要是地下水，起初在對原水進行處理的過程中，主要是通過使用鍋外水的處理設備，但是在使用的過程中，由于離子交換樹脂失去效用，導致無法將鍋爐給水的硬度進行去除，從而改為了鍋內加藥的方式對其展開了處理[1]。

二、燃氣鍋爐的檢驗情況

在對該鍋爐內進行檢查的過程中，對于鍋殼的下部無法肉眼進行觀察的部位，工作人員可以通過利用內窺鏡對其進行檢查，檢查之后發現，在鍋殼、爐膽以及煙管、回燃室等可見部位中大都存在著3mm-6mm的水垢，在鍋爐的受熱面上，其水垢的覆蓋率達到了80%以上，并且，其水垢的質地相對較為柔軟，在水垢下層產生了輕微的點狀腐蝕，在鍋殼的底部存在著大量的泥渣。

三、燃氣鍋爐嚴重結水垢的原因分析

（一）水樣以及垢樣進行分析

檢驗人員通過對該燃氣鍋爐中的給水進行化驗，最終得出的結果如下：鍋爐給水的堿度為4.78mmol/L，硬度為8.852mmol/L，其濁度為7.5FTU，PH值為7.41，與相應的《工業鍋爐水質》中所制定的相關標準進行對比，最終可以得出鍋爐給水的濁度以及PH值等都處于正常范圍內，然而鍋爐給水的硬度卻超出了標準值。檢驗人員從鍋爐的鍋殼中不同部位進行了水垢取樣，并對其進行分析化驗，從而水垢樣品的外觀上來看，水垢的質地相對較為松軟，并呈現出灰白色，通過對水垢取樣進行化學成分的分析，最終得出，在水垢樣品中主要的成分就是碳酸鹽水垢。垢樣的示意圖如圖1所示。

（二）水垢的形成原因分析

檢驗人員從離子交換器中取出的樹脂進行觀察分析，發現樹脂呈現出棕色，然而在正常情況下，樹脂的顏色應當呈現無色透明狀，樹脂呈現出棕色的現象表明該樹脂已經屬于重度污染。而這主要就是由于，該鍋爐所用的水主要為地下水，當地下水進入到鈉離子交換器之前，原水中含有一定量的二價鐵離子，然而并未將二價鐵離子進行有效的去除，從而導致原水進入鈉離子交換器之后，原水中所存在的二價鐵離子對離子交換樹脂產生了嚴重的污染。當受到重度污染時，樹脂的Ca2+、Mg2+的交換能力又被極大的降低了，因此，即使對原水進行了處理，原水中的硬度還是很高。及時在后期，工作人員有采取了在鍋內加藥的方式對原水進行處理，然而當對于最終所得的水質進行檢驗之后，根據檢驗結果可以知道，鍋爐的給水所含有的硬度也無法達到相關的標準要求。并且，在國內加入藥品進行鍋內給水的軟化工作時，也在一定程度上導致國內的雜質總量得到了提升。在鍋爐的實際運行過程中，鍋內給水會不斷的經過蒸發、濃縮，最后只能夠在水中的溶解鹽含量以及濃度都會越來越高，當其含量達到飽和狀態之后，就會生成沉淀物。最終生成的沉淀物可以分為兩種，一種是原生水垢，另一種則是再生水垢。

由于對該鍋爐中原水的初期處理工作開展的并不全面，從而導致在離子交換樹脂時失去效用，無法達到對原水的處理效果。在鍋爐內的原水硬度相對較高，當對其進行了加藥處理之后，鍋爐中的原水硬度依然并未得到有效的降低，這句導致在鍋爐的受熱面上容易產生水垢，并且在實際的運行過程中，其排污相對較差，從而導致鍋水的流動性不足，當受熱面上粘附了濃度相對較高的泥渣之后就會形成水垢，從而導致鍋爐出現嚴重結水垢的現象[2]。

四、燃氣鍋爐嚴重結水垢的改進措施

根據本文中對燃氣鍋爐中嚴重結水垢的形成原因進行分析之后的結果可以得出，由于對于鍋爐原水的處理不夠合理，從而導致鍋爐的原水硬度相對較高，導致鍋爐負荷相對較低，流動性較差，而這也正是鍋爐中形成大量的水垢的主要原因。但在進行改進的過程中，顯然無法對鍋爐的流動性以及運行負荷相對較低的情況進行改變，這就需要對原水的處理工作進行強化，使原水的硬度能夠得到有效的降低，從而使燃氣鍋爐中的水垢結生問題能夠得到有效的解決。

（一）在原水進行離子交換軟化之前，要將對離子交換劑有害的雜質進行清理去除

在該鍋爐中，主要是將該鍋爐中原水所含有的二價鐵離子進行去除，一般來說，在去除二價鐵離子的過程中，可以通過采用曝氣除鐵法對二價鐵離子進行去除，也就是將含有鐵離子的地下水進行汲取之后，使其在地表面與空氣之間進行充分的接觸，從而將空氣中的氧氣迅速的在水中進行溶解，而這個過程則被稱為地下水曝氣。

水中所含有的二價鐵離子與溶解的氧氣所產生的化學反應可以用化學公式進行表達為：4Fe2++O2+10H2O→4Fe（OH）3↓+8H+，Fe（OH）3在形成的過程中可能會與水中所存在的懸浮雜質之間產生反應，導致其產生吸附架橋，同時也能夠發揮混凝劑的作用。因此，在含鐵的地下水的曝氣過程中，混凝以及除鐵這兩個環節都是同時進行的。當經過了曝氣之后，對水進行過濾處理，就能夠達到將水中含有的大量的帖物質以及懸浮物進行去除的目的[3]。

（二）與現在鍋爐中加藥從而降低鍋爐原水的硬度

根據對鍋爐給水的化驗結果可以得出，鍋爐給水的硬度相對較高，如果直接采用離子交換的方法對其進行處理，就必須要提高對樹脂進行再生的頻率，這在一定程度上使整個工作過程的經濟性受到了一定的影響，通過提前加藥來將鍋爐中原水的硬度進行降低控制的方式，能夠更好的達到降低原水硬度的效果。一般來說，都會選擇在水中加入石灰或者純堿的方式來達到對鍋爐原水進行降低處理的目的，一般來說，這種方式是在原水中同時加入石灰以及純堿，加入水中的石灰會與碳酸鹽以及二氧化碳進行反應，純堿會與非碳酸鹽發生化學反應，最中生成的MgCo3會與石灰發生進一步的反應，最終生成Mg（OH）2。在進行石灰用量的估算時，其估算公式為： ，在對純堿的用量進行估算時，其估算公式為： 。在使用石灰、或者石灰、純堿的對原水進行處理的過程中，為了能夠將鎂硬度進行徹底的去除，就需要在其中添加石灰。這就會導致水中所含有的Ca2+以及OH-的含量產生明顯的提升。當出現這種情況時，可以通過以下兩種方法對此進行再處理。首先，可以通過利用二氧化碳氣對其進行酸化。

當采用二氧化碳氣對其進行酸化的過程中，應當保證水的數值不能低于10，否則CO2-2將會轉變成為HCO-3，因此，這就會導致Ca2+不能夠進行完全沉淀。其次，可以通過將部分原水進行混合的方式。一般來說，這種方式主要是通過石灰或純堿對60%-90%的原水進行處理，剩余部分的原水將與經過了軟化之后的水進行混合，從而實現對過量堿度進行中和的目的。通過采用這種預先加藥的方式，能夠在極大程度上降低鍋爐原水進入離子交換器之前的硬度[4]。

五、結語

相關人員必須要對鍋爐中所使用的原水中的雜質成分構成情況進行全面的分析掌握，并采取相應的措施，將對水處理產生影響的雜質進行清理去除，同時也要采用合適的方法，使鍋爐水處理系統的作用能夠得到充分的發揮，確保鍋爐給水能夠復核使用要求，在最大程度上降低鍋爐結生水垢的可能性，從而為鍋爐的穩定運行提供一定的保障。

參考文獻：

[1]陳放. 鍋爐維修中水垢的預防與處理對策分析[J]. 科技創新導報， 2017， 14（31）：98-98.

[2]亓斌. 燃氣鍋爐電耗高原因分析與處理[J]. 冶金設備管理與維修， 2017， 35（2）：34-36.

[3]蓋紅德， 趙昆， 戴家輝，等. 某鍋爐水冷壁腐蝕原因分析及其改進措施[J]. 材料保護， 2017， 50（12）：87-90.

[4]白進林， 解利平. 燃氣鍋爐顆粒物超標原因分析及解決方案探討[J]. 青海環境， 2017， 27（3）：153-155.