一起在用锅炉严重结垢问题分析

一起在用锅炉严重结垢问题分析

作者：刘崇石1曾凡小2

1湖南省特种设备检验检测研究院邵阳分院2湖南省特种设备检验检测研究院湖南.邵阳422000

摘要：本文就一台使用一年的在用锅炉进行内检时，现场询问锅炉操作人员发现该锅炉蒸汽气压下降、蒸汽中水分含量高（分气缸排水多），定期、连续排污不畅等，停炉内检时发现锅炉严重结垢，通过对现场水源、水处理设施及实地考察，查找出结垢原因，对使用单位以后在锅炉使用、管理方面提出一些建议。

关键词：在用锅炉结垢内检泥垢水冷壁

1.单位及锅炉情况

某环保建筑材料公司，拥有一台SZL10-1.6-AⅡ承压蒸汽锅炉和六台蒸压釜，由于环保要求燃料种类由Ⅱ类烟煤已改为生物质。利用锅炉产生蒸汽给蒸压釜提供蒸汽，在釜内完成CaO-SiO2-H2O的水热反应生产加气混凝土砌块砖。锅炉基本情况：锅筒材质Q245R，厚度16mm；下降管规格Ф108×5.0mm，材质20#；水冷壁、对流管Ф51×3.5mm，材质20#；额定蒸发量10t/h，额定工作压力1.6Mpa，额定温度204℃。该锅炉2018年4月安装验收合格后投入使用，根据TSGG0001-2012《锅炉安全技术监察规程》的要求，本年度应进行内部检验和外部检验。

2.检验时发现问题

该锅炉2018年4月安装验收合格后投入使用，根据TSGG0001-20129.4.4条的要求，2019年4月应进行内部检验。检验按照规程要求：现场查看锅炉运行记录及询问司炉人员锅炉日常运行情况，该锅炉蒸汽蒸发量不能满足6台蒸压釜使用要求，出力不足；连续排污、定期排污不畅；省煤器安全阀手动排水流量不足等现象。停炉后打开上下锅筒、人孔、集箱手孔、省煤器安全阀出水口，发现省煤器安全阀排水口结垢非常严重，有堵管趋势（见图一）；对流管结垢严重（见图二），从图可以看出水垢分三层组成：从内向外泥垢、铁氧化物、碳酸盐垢；水冷壁结垢严重（见图三），向火面结垢比背火面垢厚3mm，水垢从内向外依次为：泥垢、铁氧化物、碳酸盐垢；锅筒内锅炉进水分流管结垢严重（见图四），其中大部分分流孔已经堵死，影响锅炉正常补水；锅炉连续排污管结垢3-5mm，结垢严重（见图五），从图可以看出单位司炉人员没有按照操作过程要求进行连续排污，导致锅炉结垢严重。经厚度测量未发现锅炉上下锅筒、集箱、下降管、对流管及水冷壁异常，均满足安全使用要求。

图一省煤器安全阀排水口图二对流管

图三水冷壁图四进水分流管

图五连续排污管

3.原水的杂质及其危害

3.1原水中杂质分类

原水中含有悬浮物、胶体、离子和分子三大类杂质，悬浮物是泥沙、油、动植物腐败后生成不溶于水的有机物及工业废物；胶体由分子和离子等化合而成的集合体；分子和离子溶解于原水中。原水中硬度在9.0mmol/L的水叫做极高硬度水，硬度6.0-9.0mmol/L的叫做高硬水，3.0-6.0mmol/L的水叫做较高硬度水，1.0-3.0mmol/L的水叫做一般硬度水，＜1.0mmol/L以下的水叫做低硬度水，总碱度大于总硬度的水叫做负硬度或者暂时硬度水。我们锅炉使用的原水要求总碱度大于总硬度。

3.2原水中杂质对锅炉经济运行的影响

原水在没有处理直接进入锅炉，悬浮物存在会导致锅炉内产生泡沫共腾，引起锅炉产生蒸汽含水分，蒸汽管路会发生水击事件，同时锅炉也蒸汽品质降低，造成能用巨大浪费，悬浮物的存在因受热而会在锅炉锅筒、水冷壁、下降管、集箱、对流管束中沉淀而产生泥垢。

胶体的存在，受热后也会使锅炉内产生泡沫共腾，蒸汽管道发生水击事件，降低蒸汽品质，同时会在锅炉内产生坚硬的碳酸盐、硅酸盐垢。

离子和分子（钙、鎂盐类）的存在，当锅炉内受热后，离子和分子溶解度会降低且水受热蒸发进而浓缩，会析出或者浓缩沉淀。松散沉淀物称为水渣漂浮在水表面，一般通过连续排污排出锅炉内。另外一部分附在受热面内部形成水垢。钙、镁离子碳酸盐溶解在原水中，是形成暂时硬度或碳酸盐硬度（暂时硬度），这种盐在锅炉中加热后就会形成疏松多孔的水垢，即碳酸盐水垢；非碳酸盐硬度（永久硬度）是硫酸钙、硫酸镁、氯化钙、氯化镁以及硅酸钙在原水中，这些盐受热不易分解。原水中总硬度也等于暂时硬度和永久硬度之和。

3.3水垢的危害

通常水垢的组成比较复杂，不是单一物质组成的，而是以某种化学成分为主，同时含有其他化合物的混合物。我们一般按其主要的成分分为：碳酸盐水垢、硅酸盐水垢、硫酸盐水垢、氧化铁垢、油垢以及泥垢。

我们使用的锅炉是由钢管、钢板、法兰、阀门、钢结构件等材料焊接、胀接、法兰连接而成，它主要是利用钢铁导热性能良好，传热快等特点，而水垢的存在会使其导热性能极具下降，且燃料消耗增加，累计造成的能源浪费巨大，不满足我们目前的节能环保要求。

4.水中杂质对锅炉安全的影响

4.1硬度盐的存在导致锅炉内结垢，而水垢的导热性能非常差，在锅炉内压力作用下，锅筒、水冷壁、对流管鼓包，从而引起爆管或爆炸事故发生。

4.2水中CO2存在锅炉水呈酸性，锅炉长期在酸性腐蚀环境中运行，锅炉本体及受压元件厚度会减薄、强度下降，引起事故发生。

4.3水中溶解氧的存在，在高温作用下，溶解氧会和锅炉内金属发生氧化还原反应而使金属被氧化生成氧化铁。在金属表面产生溃状或点状腐蚀，从而使金属厚度减薄、强度降低，严重的会引起锅炉水冷壁、对流管发生穿孔，引起事故。

4.4防垢或除垢时可能会在锅炉中加碱来降低原水酸度，所以也可能会时金属铆接、胀接、接管、法兰等部位由于应力存在和间隙部位碱浓度受热后浓缩，浓度增加而产生苛性脆化。

5、原因分析及采取措施

（1）由图二、图三中可以发现锅炉内水垢分三层：泥垢、铁氧化物、碳酸盐水垢，应当先人工物理清除泥垢，然后采用化学清洗且按照《锅炉化学清洗规则》进行酸性。

（2）从图一至图五可以发现水垢形成主要时企业为了节约成本，单位无水处理人员、锅炉原水未进行除氧、锅炉水质长期不合格、使用的水源水质差（低洼水井）、现场有离子交换器和沉淀池但未投入使用。建议采用原水采用自来水经由沉淀池，沉淀池水由稳压泵进入离子交换器，再进入软水池然后为省煤器供水；单位应该派人参加水处理学习人员持证上岗。

（3）锅炉使用单位负责人及设备管理人员对锅炉水处理工作不重视，对锅炉相关法规知识学习不够，建议使用单位负责人或者设备管理人员参加特种设备管理人员培训，了解相关法规标准的要求。

结束语

此次锅炉内检中发现结垢非常严重，通过分析后找出水垢形成原因，对使用单位从管理方面和设备使用方面提出一些建议及相应措施。特别时此次水垢严重，使用单位锅炉原水应对采用软化后反渗透方式再进入省煤器。连续和定期对锅炉排污，定期对锅炉进行除垢，制定相应节能降耗措施，到达最大能效的利用。

参考文献：

【1】胡石山工业锅炉节能技术【M】湖南：湖南省质量技术监督局湖南省特种设备管理协会

【2】TSGG7002-2015锅炉定期检验规则【S】

【3】朱振飞在用锅炉水处理与节能【J】特种设备安全技术