热水锅炉结垢的危害与防治

张丽娟

摘要：锅炉用水在自然状态时可以溶解很多的物质，水中溶解的有些物质对锅炉用水要符合标准，锅炉用水的“杂质”，溶解的钙、镁离子，在锅炉和管道内壁极易结成污垢，当水垢厚度达到一定的厚度时，就会影响受热面的传热，降低热效率，增加燃料消耗，浪费人力，提高了供热成本。

关键词：防垢；锅炉；腐蚀；

前言

绝对纯净的天然水是没有的，人类对水的需求是不同的，在不同的事物中表准是不一样的，水中溶解的有些物质对人类的健康起着非常重要的作用，但是这些物质对锅炉用水确不符合要求，这些物质在锅炉用水时就是“杂质”，这些杂质例如水中溶解的钙、镁离子，在锅炉用水高温循环的条件下，再锅炉和管道内壁极易结成污垢，就是碳酸盐类的物质，随着锅炉和管道内壁污垢厚度的增加，污垢就会影响循环水的流速和热的传导，因此，不经处理就直接进入锅炉的用水，在锅炉高温的运行过程中其受热面中就会形成水垢，并随着时间逐渐加厚，水垢的导热系数很大，比锅炉和管道材料高几百倍，因此，水垢会影响锅炉的传热效果，锅炉和管道的受热面金属在高温条件下，结垢的速度加快，随着时间的推移，管道的内径小，时间长了就会使部分管道在有些弯口首先受阻，最后导致管道堵塞，这时候就会由于循环水受阻，引起管壁鼓包，即使在锅炉生成污垢后还能运行时，由于污垢的产生使传热效果降低，大量的燃料作的是无用功，既浪费了煤炭，又浪费了人力。锅炉水垢的形成影响锅炉的效率，也危及安全生产。因此提高对锅炉水垢的认识，对降低成本，节能降耗有着十分重要的意义。

1 锅炉结垢化学过程分析

锅炉用水在高温条件下大量的纯净的水被蒸发，使水用中的钙、镁离子浓度大大增加，因此导致钙、镁离子和水中被溶解的二氧化碳发生化学反应，生成碳酸盐类化合物，碳酸盐难溶于水，大量的碳酸盐沉积在锅炉内和管道中就会生成污垢，生成难溶的物质析出的发生化学反应如下：

Ca(HCO3)2→CaCO3↓+CO2↑+H2O

Mg(HCO3)2→MgCO3↓+CO2↑+H2O

其中生成的MgCO3是不稳定的;

MgCO3+H2O→Mg(OH)2↓+CO2↑

钙、镁盐类溶解度的对比分析

某些钙、镁盐类的溶解度,随着水温升高而下降,当超过饱和浓度后便沉淀析出。如硫酸钙在水温20℃时,溶解度为4 052.8mg/L,而当水温升高到200℃时,其溶解度只有103.4mg/L。显然在锅炉用水在循环过程中钙、镁盐类的溶解度较小，因此必需设法除掉过路用水中的钙、镁离子。

锅炉水生成污过程的机理

锅炉用水不断受热蒸发,使锅炉用水中的钙、镁盐类随照时间的推移逐渐浓缩,一定时间后钙、镁盐类的浓度就会达到饱和状态，这时候循环水中的钙、镁盐类便沉淀析出。因为锅炉和管道的受热面金属表面用眼看上去是光滑的，但是从微观的角度看，这些金属的表面是粗糙不平,有许多微小凸起的小丘。这种凹凸不平的表面就成为从溶液中析出钙、镁盐类时的结晶核心。此外,受热面金属表面上常常覆盖着一层氧化膜,它具有相当大的吸附能力,能成为金属壁和由溶液中析出物的粘结层。

2 锅炉结垢的危害。

2.1造成锅炉受热面损坏

水结垢的导热性能差，在有水垢时，要达到与污水沟时相同的炉

水温度，受热面管壁的温度必然提高。另外，锅炉受热面上结水垢后，传热情况变坏，使炉管的冷却受到影响，这样就会使壁温升高。引起强度显著降低，造成锅筒和管壁过热变形、鼓包、裂纹、甚至爆管。

2.2 浪费燃料

水垢的导热性能差，使受热面传热情况恶化，增高排烟温度，降低锅炉热效率、浪费燃料。据测定，水垢厚度为1.5，就要多消耗6%的燃料；水垢厚度为5mm时，就要多消耗15%的燃料；水垢厚度为8mm时，就要多消耗34%的燃料。

2.3 锅炉出力降低

随着锅炉结垢厚度的增加，由于传热性能变差，要达到锅炉的额定产热量，就需要多消耗燃料，而炉膛容积和炉排面积是一定的，燃料消耗受到限制，因此，锅炉的出力就要降低。

2.4 影响水循环

若水冷壁内结垢，流通截面变小，增加了流动阻力，严重时会堵塞管子，破坏水循环。

2.5 缩短锅炉寿命

由于水垢的结存。会引起锅炉金属的腐蚀。另外，必须停炉定期除垢，缩短锅炉的运行时间，消耗大量的人力、物力。当采用机械与化学方法除垢时，还会使受热面受到损失，因而缩短过路的使用年限。

3 锅炉结垢的类型。

水垢的成分很复杂，目前发现的水垢有几十种，水垢绝大部分是由难溶的盐类形成的。按其化学组成，水垢大致可以分以下几种：

碳酸盐水垢：碳酸盐水垢以碳酸钙为主，也有少量的碳酸镁。按其生成条件的不同，可以是坚硬的垢；也可以是疏松海绵状的软垢。此类水垢具有多孔性，比较容易清除。常在锅炉水循环较慢的部位和给水的进口处结生。

硫酸盐水垢：硫酸盐水垢的主要成分是硫酸钙，它是特别坚硬和致密的水垢。常沉积在锅炉内温度高、蒸发率最大的蒸发面上。

硅酸盐水垢：硅酸盐水垢是一种非常坚硬、导热性非常小的水垢。容易在温度高的蒸发面上沉积。它的主要成分是硬硅钙石或镁橄榄石；另一种是软质的硅酸镁，主要成分是驼纹石。一般二氧化硅的含量都在20%以上。

混合水垢：混合水垢由钙、镁的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐以及铁铝氧化物等组成，很难指出其中那一种是主要成分。它是由于使用不同成分的水质生成的。

含油水垢：硬度比较小的给水中混入油脂后，就会结生含油的水垢。含油水垢色黑，比较疏松，一般含油量在5%以上。由于含油水垢很难清除，因此对锅炉的危害非常大。

泥垢（水渣）：泥垢是在炉水中富有流动性的固形物。当泥垢含量较大时，很容易粘附在锅炉蒸发面上，形成难以用水冲掉的再生水垢。

4 热水锅炉的防垢。

为了防止锅炉水垢的结生，一般采取锅炉内水处理和锅炉外水处理的方法。

锅炉内水处理是向锅炉内投加一些化学药剂，使其与锅炉中的结垢物质（主要是钙和镁的盐类）发生化学或物理变化，而生成松软的水渣，并通过排污的方法达到预防锅炉结垢和腐蚀的目的。对于蒸发量小、压力低、补水量较低的锅炉应考虑此方法。

锅炉外水处理是利用离子交换软化设备将含有杂质的水软化后，达到锅炉用水的水质要求后再进入锅炉，达到预防锅炉结垢和腐蚀的目的。离子交换软化器根据离子交换运行的不同可分为顺流再生固定床、逆流再生固定床、浮床（浮动床）、移动床、流动床。

5 热水锅炉的除垢。

锅炉的水处理工作主要是防止锅炉结垢。但由于处理的方法不当或因其他条件，往往在一些锅炉中不同程度地结有水垢。为了保证锅炉的安全经济运行，对水垢要及时加以清除。目前采用的除垢方法有机械除垢法、酸洗除垢法和碱煮除垢法。

机械除垢法：当锅炉内有疏松的水垢和水渣时，停炉后使锅炉冷却、放掉炉水，用清水冲洗后，即可用扁铲、钢丝刷和机动铣管器进行除垢。这种方法比较简单，多用于结垢简单的小型锅炉上。但劳动强度大，除垢效果差，容易损坏锅炉本体。

酸洗除垢法：酸洗除垢法大部分是采用盐酸或硝酸来清洗的。酸洗液是由盐酸加缓蚀剂或硝酸加缓蚀剂组成的。这种酸洗液既能消除锅炉中的水垢（除硝酸盐水垢时，需添加氢氟酸），又极少腐蚀锅炉。酸洗除垢有溶解作用、剥离作用和疏松作用。

碱煮除垢法：碱煮除垢法除垢，其效果要比酸洗除垢法差，但是碱煮后由于水垢松，因此对于难以用盐酸清除的水垢，在酸洗前也可以用碱煮法进行一次予处理。碱煮法操作简单，副作用也比较小。缺点是煮炉时间比较长，药剂消耗量比较多，且效果差。

水垢是锅炉的百害之源，做好锅炉的防垢和除垢工作是非常关键的。