试分析水质质量标准对工业锅炉运行安全及节能减排的影响

试分析水质质量标准对工业锅炉运行安全及节能减排的影响

李召廉刚

河南中烟黄金叶生产制造中心河南省郑州市450000

摘要：锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行必不可少的手段，处理不当会给锅炉所造成的严重后果。本文首先分析了水垢形成的原因和锅炉水产生水垢后的危害，然后针对该问题提出了解决水垢问题的措施，从而确保在节能减排的基础上实现锅炉运行的安全。

关键词：锅炉水质；运行安全；节能减排

引言

水是工业的“血液”，锅炉是工业的“心脏”，锅炉水处理则是保证锅炉安全经济运行必不可少的手段，水处理不当给锅炉所造成的后果可概括为结垢、腐蚀和汽水共腾，危害表现为结垢造成局部温度冷热不均，直接影响传热和汽水正常循环，轻则造成垢下腐蚀、燃料浪费和缩短锅炉寿命，重则引发胀管、变形或爆管事故，因此锅炉水质处理工作具有十分重要的现实意义。

一、水垢形成的机理

低压锅炉的锅筒及管壁上形成的水垢，是由于水中钙、镁盐类的浓度超过了它的溶解度，其原因主要是：（1）给水进入省煤器和锅炉后，水温逐渐升高，而某些钙、镁盐类在水中的溶解度下降，达到饱和后温度继续升高，就有盐类沉淀出来。（2）水在锅炉中不断蒸发，在蒸发过程中蒸汽带走的盐类一般很少，这样盐类在炉水中不断被浓缩到一定程度时，难溶盐类就会形成沉淀。（3）水在被加热和蒸发的过程中，某些钙、镁盐类因发生化学反应，从易溶于水的物质转变成了难溶于水的物质而析出。从锅炉结垢机理来看，锅炉结垢是需要一段时间才能形成，在形成的过程中，如不注意观察和处理，对锅炉似乎没有直接影响。因此很容易被管理人员、水处理人员和锅炉操作人员忽视，当水垢达到一定程度再来处理时，又不容易分清事故责任者，更使水处理这项工作在部分单位淡化管理。

二、锅炉运行安全性受到水垢的影响分析

（一）锅炉系统的水循环会因此受到破坏

一般来说，锅炉系统的水循环有两种方式，分别是自然水循环和强迫水循环。经过相应的计算和实验，锅炉系统的这两种水循环能保证好流通截面积。如果锅炉壁上出现了水垢，会将管内的流通截面积减少，同时使得流动阻力增加，对水循环造成破坏，向火侧的金属壁因此温度会偏高。如果管壁被水垢全部堵塞，那么会阻断水循环，使得金属壁的温度骤升，导致壁管发生爆裂。

（二）金属过热。

一般情况下，会使用钢材作为锅炉表面的材料，金属面在没有水垢的情况下能快速传递热量给锅炉中的水，这时水和炉壁保持30℃左右的温差。一旦锅炉壁上有水垢生成，金属面的导热性受到影响，温度会迅速增大。一旦超过金属壁的温度允许值，锅炉的受热元件可能因此会发生变形，从而出现泄漏和爆炸的状况。同时过高的金属壁温度还会拉长金属，对受热面来说它是不可能被拉伸的，这就会造成炉管龟裂现象。

三、锅炉经济性受到水垢的影响

（一）浪费燃料

锅炉结垢后，受热面的传热性能变差，燃料燃烧所放的热量不能及时传递到锅水中，大量的热量被烟气带走，造成排烟温度过高，排烟若损失增加，锅炉热效率降低。为保持锅炉额定参数，就必须多投加燃料，因此浪费燃料。

（二）受热面损坏

结了水垢的锅炉因传热性能变差，燃料燃烧的热量不能迅速地传递给锅水，致使炉膛和烟气的温度升高。因此受热面两侧的温差增大，金属璧温升高，强度降低，在锅内压力作用下发生鼓包，甚至爆破。

（三）降低锅炉出力

锅炉结垢后因传热性能变差，要达到额定蒸发量就需要消耗更多的燃料，但随着结垢厚度增加，炉膛容积是一定的，燃料消耗受到限制。因此锅炉出力就会降低。

（四）金属破坏

水中含有氧气、酸性和碱性物质都会对锅炉金属面产生腐蚀，使其壁厚减薄、凹陷，甚至穿孔，严重影响锅炉安全运行，尤其是热水锅炉，循环水量大，腐蚀更为严重。

（五）产生垢下腐蚀

含有高价铁的水垢容易引起与水垢接触的金属腐蚀，而铁的腐蚀产物又容易重新结成水垢，这种恶性循环会迅速导致锅炉部件损坏，尤其是燃油锅炉金属腐蚀产物的危害更大。

（六）汽水共腾

产生汽水共腾除了运行操作不当外，当炉水中含有较多的氯化钠、磷酸钠、油脂和硅化物时，或锅水中的有机物和碱作用发生皂化时，在锅水沸腾蒸发过程中，液面就产生泡沫，形成汽水。

四、锅炉水垢预防措施分析

（一）处理锅炉的给水。

工业锅炉中常用的是离子交换软化法，使用这种方法软化效果很好，同时这种方法的使用范围较广，各种类型的锅炉都可适用。还有一种方法是纯碱和石灰软化法，将一定量的纯碱或是生石灰加入到水中，以此来软化处理水垢。

（二）处理锅水。

这种方法一般包括工业锅炉的单纯锅内加药处理和锅外处理后的工业锅炉加药补充处理，在使用中一般用一定量的化学药品，也就是防垢剂，让其与水中的硬度物质发生化学和物理化学作用，生成松散而又有流动性的水渣，然后从锅炉系统中通过排污法去除，这种方法对锅炉结垢有较强的减少和防止作用。但是，这种方法一般对于一些小型的低压火管锅炉适用。

（三）清洗方法

锅炉受热面结垢后不仅易引起鼓包、爆管等事故隐患，而且严重浪费燃料，增加耗能，因此当锅炉结垢或腐蚀产物沉积量达到一定程度时，应当及时清洗除去，以确保锅炉安全、节能、经济运行。锅炉清洗除垢的方法主要分为物理清洗和化学清洗两大类。①物理清洗法除垢。常用的物理法主要是机械疏管和高压水力射流清洗技术等。高压水力射流清洗技术指的是通过高压泵打出高压水，然后让水通过管子到达喷嘴，通过高低压水流的转换来将水垢脱落，从而实现除垢。机械除垢法一般使用带电机的电动洗管器或是其他的一些专业清洁工具来进行水垢的处理。②化学清洗法除垢。化学清洗法除垢可以分为两种，分别是碱洗法和酸洗法，碱洗法是将各种类型浓度的碱液加入到锅炉中，并且保持一定压力将其煮沸从而进行除垢。酸洗通常是指采用酸类药剂作清洗剂的清洗方法，是目前清除水垢、清洁锅炉受热面最有效的常用方法。

五、节能减排措施分析

（一）政府应积极建立工业锅炉节能减排法，以此来规范和引导市场。从锅炉的设计制造和市场准入及安装、使用等方面入手，从节能检测组织实施和节能检测机构管理等方面提出切实可行的要求，将相应的法律法规等进行完善，同时加快修订和制定一些引领先进技术的标准。从政府到地方，建立并健全相应的节能监督管理机构和工业锅炉检测机构。

（二）在节能减排方面，需要科研单位和锅炉制造企业发挥支撑作用。对于制造企业来说，应该为社会提供性能更合格、技术更先进的产品；科研单位应深入研究节能关键技术，将科研成果的转化速度加快；对于一些成熟的节能技术和节能产品，节能服务机构要进行积极推广。燃料供应机构应根据当前的节能减排要求不断进行调整，同时对再生资源的利用度也要不断加大，不断对现有的产品进行提高和完善，同时还要不断开发新产品以此来满足节能减排的需求。

六、结论

综上所述，为了促进我国化工领域的持续发展，我们必须加强对化工企业投资项目竣工档案资料的管理，保证归档的档案资料能够为日后工作带来帮助。此外，化工企业还要加强信息技术在档案管理工作中的应用，并且加强档案管理部门与各职能部门之间的沟通，使竣工资料能够及时、准确的归档，保证竣工资料的齐全、准确。

参考文献：

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