工业锅炉的水垢成因及处理方法

工业锅炉的水垢成因及处理方法

魏晓龙

内蒙古自治区特种设备检验研究院赤峰分院

内蒙古 赤峰 024000

摘要：锅炉是一类能够生成蒸汽以及热水的换热设备。它传递能量介质为水，其一般应用在日常生产过程中蒸煮、加热以及干燥的发电。在锅炉的运行当中，因为水循环的流动，将会带来受热面吸收的热量。这不但让水升温变为蒸汽，还能够让受热面更好地进行冷却。所以，锅炉用水的质量直接影响了设备安全运行以及消耗的能源。锅炉水垢预防的主要目的就是确保锅炉的安全经济运行。所以，我们需要充分掌握锅炉水垢的危害以及清洗方法。

关键词：工业锅炉；水垢成因；处理方法

前言：实际生产工程中，由于管理不到位等原因，锅炉极易结生水垢，水垢导热系数极差，仅为锅炉钢材的十分之一到数百分之一，它的存在，将严重降低锅炉受热面的传热效果，降低锅炉热效率，并导致受热面金属温度过高，金属强度降低，在蒸汽压力作用下，金属产生蠕变，引发锅炉鼓包变形、爆管或拉裂等缺陷，极端情况下甚至发生爆炸事故。本文主要对工业锅炉水垢产生的原因、危害及防垢、除垢措施进行简要介绍，为工业生产提供必要的参考。

一、工业锅炉水垢的危害分析

减小锅炉热效率，提高燃料消耗。当锅炉当中含有水垢的时候，因为水垢存在比较小的导热性，将会减小热力设备传热的效率。锅炉燃料燃烧过程当中所带来的热量不能及时传递到炉水当中，所以，许多热量将会随着烟气带走，进而提高了排烟温度，大大降低了热效率。在此状况下，要想确保锅炉额定的参数，就需要在炉膛当中增加比较多的燃料，并且增加引风来提升燃烧。这样所造成的结果是让比较多没有燃烧的物质排出烟囱，提升燃料的消耗。

降低锅炉使用寿命。通常情况下，锅炉使用寿命能够连续运行二十年左右，但是实际当中很难达到这个时间。造成这种问题的主要原水垢让锅筒当中出现鼓包。通过挖补修复之后，需要合理地进行降压使用，进而更好地保证锅炉使用的安全。这样，对蒸汽压力表要求高的单位而言，就需要对锅炉进行更换。一些单位也会由于蒸汽压力太低而影响着产品的质量，进而大大降低了经济效益。

出现沉积物下腐蚀。当锅炉当中出现沉积物下腐蚀的时候将会带来比较大的危害。当出现酸性的腐蚀时候，会让金属出现腐蚀坑陷，腐蚀达到一定程度的时候，就会由于过热而出现爆管以及鼓包。当出现沉积物下酸性腐蚀的时候，其将会产生比较大的危害，受腐蚀部位的金属组织将会出现一定的变化，让金属变得比较脆。当比较严重的时候，管壁没有变薄就会出现爆管以及裂纹。

二、工业锅炉的水垢成因

含有杂质的给水未进行处理就进入锅炉，在锅炉运行一定时间后，经过不断的蒸发浓缩，当锅水中的杂质(溶解固形物)的浓度达到饱和程度时，就会产生沉淀，粘附在锅筒及管壁上形成一层白色硬皮，称为水垢。综合起来，水垢的形成的具体原因主要有以下几种：(1)受热分解。某此易溶盐类进入锅内后，在加热过程中，受热分解成固相晶粒，附着于锅炉受热面上结为水垢。(2)溶解度降低。某些结垢物质，如CaSO。、Ca—SiO，等，属于具有负溶解度温度系数的物质，即随温度的升高，溶解度降低，因此非常容易在受热面温度最高的部位沉积为水垢。(3)相互反应。原来溶解度较大的盐类，在锅内和其它盐类相互反应，生成了难溶的化合物。(4)锅水的蒸发浓缩。由于锅水不断地蒸发、浓缩，水中溶解盐的浓度不断增大，当达到饱和时，在蒸发面上析出晶核，或以原有的水垢颗粒为结晶核心，生成水垢。(5)金属腐蚀产物沉积在受热面上。锅炉在运行或停用时，若保护不当金属表面遭受腐蚀，腐蚀产物进入锅内后，附着在受热面上就转化为金属氧化物。(6)金属表面的离子化。洁净的锅炉受热面，由于金属的离子化，使金属表面带负电荷，而一些结垢的物质，常带正电荷，这样由于静电吸引作用，使结垢物质沉积在金属表面而生成水垢。水渣转化成二次水垢。水渣粘附性较强，如污不及时，很容易粘附在受热面上转化成水垢。

三、处理方法

机械法。机械法除垢即利用各种铲、削工具或专门的线管器直接从锅炉壁上清除水垢，近年来利用高压水枪除垢得到了广泛的应用。机械法除垢操作简单，易于实行，但是这种方法劳动强度大，清除不彻底，增加传热面的粗糙度，所以锅炉清洗通常以化学法为主。

化学法除垢。碱洗法就是根据实际情况，将不同品种、不同浓度(一般保持碱的质量分数在3％左右为宜)的碱液注入锅炉，然后在一定的压力下加热进行除垢。碱洗法比较简单、费用低，但需要较长时间才能过到除垢的效果，在实际中主要采用酸洗法除垢。酸洗法由于价格原因，锅炉水垢酸洗以盐酸为主。盐酸能与水垢的组分如钙、镁碳酸盐及氢氧化物起作用，生成易溶于水的盐和挥发物，盐酸不但有溶解作用，而且能使附着在金属表面的氧化物剥离下来。酸洗采用的酸还有硫酸、硝酸、甲酸、乙酸等。酸洗前必须检查测定不同部位水垢的厚度，估算酸的用量及浓度。虽然酸洗可以除去水垢，但也对金属有腐蚀性，所以在酸洗过程中需加入缓蚀剂以阻止或减缓对金属的腐蚀。常见的缓蚀剂有乌洛托、若定等。

水垢的预防。要保证锅炉不结垢或薄垢运行，就要加强锅炉给水处理，这是保证锅炉安全和经济运行的重要环节。预防水垢生成，通常采用下列方法来预防：(1)锅外水处理。这种方法适用于各种的锅炉。目前锅外水处理效果可靠的有石灰加纯碱软化法，是向已经澄清的水中加入适量的生石灰和纯碱达到软化的目的。石灰一纯碱软化法有冷法和热法两种，也可以采用离子交换法对所要加入的水进行软化，采用这种方法时须对水质定时进行检验，按时序进行树脂塔的切换和再生，并检验再生效果。其中离子交换剂分无机和有机两大类。(2)锅内水处理。这是指向炉水中加入化学药品，与炉水中的钙、镁离子形成疏松的沉渣，然后用排污的方法将沉渣排出炉外，起到防止锅炉结垢的作用，这种方法一般适用于小型低压锅炉。锅内水处理常用的药品有：磷酸三钠、碳酸钠、氢氧化钠及有机胶体等。采用锅内水处理方法时，需及时将化学反应生成的沉渣排出炉外。加药方法分为定期和连续加药两种，而对于蒸汽锅炉，建议采用连续加药法减少水垢产生的几率。

除垢措施。一般工业锅炉的除垢措施有碱煮除垢、酸除垢和机械除垢三种方法。其中碱煮除垢的原理是让水垢转型后使其松动脱落，单纯的操作碱煮除垢效果会不佳，常常是与机械除垢相配合处理，碱煮除垢适用于成分为硫酸盐、硅酸盐为主的水垢。对碳酸盐成分的水垢则不如酸洗除垢；机械除垢的器具主要有钢丝刷、电动洗管器、扁铲、手锤等，这种除垢方法相对简单，针对性也强，但是对锅简及管子会有一定的损伤，而且在一些狭窄的空间内无法操作。如果锅炉结垢特别严重，对锅筒内部进行机械除垢要拆卸入孔手孔排污阀等部件。

结束语：水垢直接影响着锅炉的安全性。所以，对水垢的清洗以及预防都非常重要。应用单位需要按照自己锅炉的型号以及水质等状况来科学地对水处理方法进行选择，将水当中的镁和钙离子进行清除，预防锅炉出现结垢。在出现锅炉结垢之后需要及时按照分析结果来科学选择清洗剂，制定清洗措施。经过上述分析我们可以看出，应用锅炉的单位需要对提升水质管理工作进行格外重视，强化锅炉水处理。这样不仅可以大大节省物力、人力以及财力等方面的成本，还有利于提升锅炉的经济性和安全性。

参考文献：

【1】 金栋,周英,杨麟.锅炉水处理及质量监督检验技术[M].北京: 中国锅炉水处理协会出版,2021.

【2】王宝剑.锅炉水垢的形成及清除方法综述[J].科技向导,2021(26):275-276