工业锅炉、发电锅炉防垢剂的研究与应用

2015-03-13李艳雷辛小敏李青松辛小波

中国高新技术企业 2015年4期

李艳雷　辛小敏　李青松　辛小波

摘要：锅炉给水过程中，通过加药处理防止锅炉结垢，其中发电锅炉采用凝结水、盐水及加药再处理等方式，目的是防止汽轮机或锅炉结垢积盐。国内为了有效防止发电锅炉或工业锅炉结垢积盐，投入大量财力和人力，至今没有找到防止锅炉积盐结垢的方式。为了提高经济效益和安全运行，汽轮机和锅炉仍然需要在停产后进行除垢。文章分析锅炉积盐结垢成因的基础，介绍了APSF分离剂的应用。

关键词：工业锅炉；发电锅炉；防垢剂；加药处理；汽轮机；除垢文献标识码：A

中图分类号：TG174 文章编号：1009-2374（2015）04-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0304

锅炉能否正常运行的关键在于用水处理。由于自来水和天然水中无机盐含量较高，在锅炉正常运行中会形成诸多水垢，严重制约着锅炉的运行效率和出力，同时也会导致锅炉爆管或烧坏等安全事故。本文详细论述了锅炉加药的重要性，通过实际应用实践，论述APSF分离剂在锅炉用水中对结垢物质进行分解和清除，实现工业锅炉、发电锅炉无垢运行。

1 锅炉积盐结垢的成因

锅炉给水的处理方法有炉内处理和炉外处理两种，炉外处理受到设备和投资限制费用较高。而炉内处理简单快捷，也能达到防止结垢产生的目的。因此，国内普遍采用炉内加药的方式进行结垢积盐处理。其中，最常见的方式为在锅炉中增加磷酸三钠、氢氧化钠以及碳酸钠。近几年来，随着锅炉技术和科学技术的飞速发展，APSF分离剂被逐渐应用到锅炉除盐除垢中，由于APSF分离剂不会形成二次水垢且能实现无垢运行，逐渐被广泛应用。

1.1 锅炉给水硬度导致积盐结垢

在锅炉给水过程中，GB/T1576-2008为工业锅炉水质，GB/T12145-2008为蒸汽动力火力发电设备水汽质量，除工业锅炉以外，内部加药处理过程中使用除盐水和软化水，增加了水之重的残余硬度。这些残余硬度导致锅炉水蒸发后形成结晶，当物质饱和后会被锅炉蒸汽带进汽轮机和过热器，导致出现积盐结垢现象。

1.2 锅炉自身金属腐蚀导致积盐结垢

当锅炉在高温运行状态下，受到金属元素影响，会对锅炉产生电化腐蚀物。运行过程中，受到水流及摩擦刺激也会产生磨损物。在给水过程中，残留腐蚀物会随着蒸汽进入汽轮机和过热器，引发积盐结垢现象。

1.3 锅炉不合格或给水不合格导致积盐结垢

当工业锅炉内使用软化水后，pH值会低于国家标准，使得锅炉在pH10～12之间运行，受到排污影响会导致锅炉蒸汽内含有大量污垢，而出现堵管或鼓包现象。如当锅炉水碱度合格，但排污量过大时，也会出现结垢积盐现象。锅炉在使用除盐水过程中，阴床出水不合格，会加入大量NH4OH调整pH值，在补水过程中会出现酸性运行现象。其反应如下：

NH4Cl和（NH4）2SO4在锅炉中加热分解，NG3发挥后，剩余HCl和H2SO4会造成锅炉水酸性运行。其反应如下：

NH4Cl-NH3+HCl

（NH4）2SO4-2NH3+H2SO4

1.4 传统药剂不能防止锅炉积盐结垢

1.4.1 受选择性影响，传统药剂不能防止锅炉积盐结垢。锅炉运行过程中，传统加药是使得锅炉水与药发生化学反应，使之生成流动性较好的结垢物质，并通过排污的方式将锅炉积盐结垢排出锅炉之外。按照国家规定GB/T1576-2008为工业锅炉水质，GB/T12145-2008为蒸汽动力火力发电设备水汽质量，发电锅炉和工业锅炉在使用盐水和软化水过程中，虽然给水达到标准，但依然存在硬性物质。当药剂与硬性物质发生化学反应之后，就会形成Mg3（PO4）2以及Ca3等物质。同时，水垢形成后，受到药物影响和pH值影响会形成新的化学反应，在锅炉受热面形成结垢。当锅炉使用合格盐水时，加Na3PO4处理锅炉硬度，按照物质溶度积排列顺序，

Fe（OH）3的溶度积小于物质结垢的溶度积，从而导致锅炉水中会出现铁离子沉淀，由于不能及时将化学反应出现的磷酸盐排出，在有氧情况下就会生成难以处理的氧化铁。因此，锅炉加磷酸盐只能处理镁、钙等污垢却不能及时将氧化铁清除。从锅炉用药情况分析，在一定条件下，传统药剂有效，但传统药剂不能及时清除化学反应生成的水垢。因此，传统药剂不能防止锅炉结垢。

1.4.2 传统药剂不能防止二次结垢。锅炉加药的目的在于让锅炉水与药剂发生化学反应，从而形成泥垢。但传统药剂会导致泥垢在锅炉受热面发生二次结垢，不能防止锅炉二次积盐结垢。发电锅炉和工业锅炉在使用除盐水过程中，都以通过控制Fe+和SiO2控制蒸汽质量和给水质量，当Fe+和SiO2被蒸汽带入机轮机或过热器时，就会使得Fe+和SiO2混合并形成结垢。

2 APSF分离剂的应用原理

防止锅炉结垢或腐蚀的有效方式就是在锅炉水中加药。锅炉给水在各项指标控制中，都会带有微量残余硬度，在运行过程中，锅炉自身产生的腐蚀物也会产生锅炉积盐结垢。在锅里中加药是有效防止积盐结垢的水处理方式。受到传统锅里加药的影响，对锅炉结垢物质以选择和防止二次结垢为主。本次研究中，以分离水垢颗粒的方式为主，用APSF分离剂解决了传统药剂使用上的缺陷，实现了锅炉污垢运行。

2.1 水垢被分离剂分离成泥垢

在锅炉中使用APSF分离剂，能有效将水垢分解成泥垢，防止锅炉积盐结垢。当加入APSF分离剂之后，不会与锅炉水和分离剂发生化学反应。而是当结垢物质形成结晶后，分离剂就会在水垢表面附着，将水垢分解成泥垢，通过排污的形式防止锅炉结垢。被分离的物质经过汽轮机、过热器进入凝结水，通过锅炉排污排出锅

炉外。

2.2 避免二次结垢

锅炉中的水垢被分解成泥垢之后，利用受热膨胀系数除去锅炉内部的水垢。APSF分离剂有效解决了传统药剂不能防止二次结垢的弊端，实现了无垢运行。韶关市水泥厂在应用APSF分离剂一年后，清洗锅炉时发现，老垢全部脱落且管内和炉壁上未出现新生结垢，在锅炉炉胆处有一层泥浆，可以用水冲洗，且没有出现任何腐蚀现象。与没有应用APSF分离剂时进项比较发现，APSF分离剂应用效果良好。

3 应用建议分析

3.1 效益与应用

除工业锅炉以外，发现锅炉也可以使用APSF分离剂，过滤都达到了防止结垢、除垢以及无垢运行的要求，如，山东某化工公司三台热电锅炉在运行过程中除去氧化铁垢后，节约了停产经济损失和酸洗除垢约300多万元。广西钢铁公司燃气发电锅炉在使用APSF分离剂后，至今汽轮机、锅炉都在无垢运行。河南某公司为了防止锅炉结垢，对锅炉进行加药处理，排污水颜色为红色，污垢排除后红色消失。上述三家公司在使用APSF分离剂过程中，有效防止锅炉腐蚀，在不影响锅炉运行安全的情况下，做到了运行不留污垢。

3.2 标准加药含盐量增加

APSF分离剂在使用过程中，由于产品属于复合剂因此会造成锅炉水含盐量较高。但在使用过程中能有效防止锅炉积盐结垢，但不影响锅炉安全运行。

3.3 凝结水无须再处理

发电锅炉凝结水再处理的目的就是防止锅炉积盐结垢。在使用分离剂过程中能有效防止锅炉积盐结垢，不需要进行凝结水二次处理，如，发电锅炉受使用环境限制导致处理条件较差，可以选择APSF分离剂，不仅能达到无垢运行且水处理效果也相对较为满意。

值得注意的是，带垢锅炉在使用APSF分离剂过程中，锅炉会出现严重堵管事故，因此，APSF分离剂需要在除垢后使用。

4 结语

综上所述，APSF分离剂生产工艺简单且成本较低，适用于各种工业锅炉或发电锅炉内水处理，且防垢效果显著具有一定的缓蚀作用，有效提升了经济效益，降低了锅炉能，对过滤安全运行和经济运行提供了重要保障，在节约能源降低成本的同时，带来了巨大的经济

效益。

参考文献

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