剖释工业锅炉结垢的原因

陈小丽

【摘要】结垢对锅炉和热力设备的安全、经济运行都有着很大的影响。在工作中我发现许多工业锅炉都存在不同程度的结垢现象，锅内结生水垢，不但危及锅炉的安全运行，更违背了我国“十一五”规划里节能降耗的宗旨。为降低锅炉结垢率，消除锅炉由于结垢而带来的安全隐患，达到节能降耗的目的，我们必须重视锅炉的结垢问题，要努力实现锅炉和热力设备在无垢或薄垢下运行。

【关键词】剖释； 锅炉； 结垢； 原因

近年来因水处理不当造成锅炉结垢而导致炉管局部过热、变形、鼓包、破裂的事故时有发生。由于许多人都没有认识到锅炉水处理工作是锅炉安全生产、经济运行、节约能源、锅炉房科学管理的一个十分重要的环节，所以，锅炉水处理和节能降耗方面的工作都没有得到足够的重视，致使工业锅炉普遍存在结垢问题。

一、了解水垢的成分和种类

锅内结生的水垢，它的组成成分是十分复杂的，通常不是一种单一的化合物，而总是多种化合物的混合体。这些化合物按其不同的化学组成成分，可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、混合水垢等几种。在工业锅炉中，由于多采用软化水作为补给水，给水品质较差，因此锅内结生的水垢主要为钙、镁类水垢。

（1）碳酸盐水垢

水垢的成分主要是钙、镁的碳酸盐，以碳酸钙（CaCO3）为主，常达50%以上，有时可达90%以上。按其生成条件不同，水垢的结构也有不同，它可以是坚硬的硬垢，也可强是松软的泥垢。

（2）硫酸盐水垢

水垢的主要成分是硫酸钙（CaSO4），含量达50%以上。这种水垢坚硬致密，通常结生在锅炉受热最强的蒸发面上。它导热系数比碳酸盐水垢还要小2～3倍。

（3）硅酸盐水垢

硅酸盐水垢成分比较复杂，主要成分是铝、铁的硅酸化合物。二氧化硅的含量一般都在20%以上。这种水垢非常坚硬，导热性非常小，多结生于锅炉受热强度最大的蒸发面上，是一种危害极大的水垢。

（4）混合水垢

混合水垢通常由钙、镁的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐以及铁铝氧化物等混合组成，很难指出那一种是主要成分，它根据补给水的不同，水垢的性质也差别很大。

二、了解水垢形成的机理

水垢的形成是一个复杂的物理化学过程，从内因分析，主要由于水中含有构成硬度的结垢物质，即钙、镁盐类。当含有硬度成分的水进入锅炉以后，在加热过程中，锅水里的钙、镁盐类由于受热分解，使溶于水的物质转变成固相晶粒，并附着在受热面上结成水垢。根据溶度积的原理，當溶液中某一难溶电解质的阴、阳离子浓度的乘积大于其溶度积时，溶液是过饱和状态，这种难溶物质就会从水中析出，形成沉淀物结成水垢。从外因分析，主要是水温升高，蒸发浓缩形成水垢，由于锅水不断蒸发、浓缩，水中溶解盐的浓度不断增大，当达到过饱和时，在蒸发面上析出晶核，或以原有的水垢颗粒为结晶核心，形成水垢。另外，锅水在剧烈蒸发时，蒸汽泡不断地在受热面上产生，所以受热面附近浓缩和过饱和程度最大，其水垢沉积也就最多。如在锅炉受热面形成蒸汽泡时，随汽泡长大，受热面汽泡下部形成局部蒸干，所有盐类均析出在受热面上，当汽泡增大脱离受热面时，锅炉受热面又重新润湿，使未饱和的盐类重新溶解于水中，而饱和的盐类就形成了水垢。还有金属壁面光洁度，水中析出物能附着在受热面上，是因为受热面金属表面粗糙不平，有许多很微小凸起的小丘。这些小丘能成为从溶液中析出固体时的结晶核心。此外，因金属受热面上常常覆盖着一层氧化膜，这种氧化物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。排污质量等因素也是形成水垢的原因之一。

三、剖释工业锅炉结垢的原因

现在，对于工业锅炉用来防止锅内结垢的方法大致有以下三种：单纯采用锅内加药处理、单纯采用锅外软化处理、采用锅内和锅外联合处理。以上三种防垢方法需根据各台锅炉的参数要求来选择。在实际运用中，大多数工业锅炉都采用锅外和锅内联合处理的防垢方法。

在我多年的工作中调查和了解发现，造成锅炉结垢的主要原因有：

（1）锅炉使用单位节能意识薄弱，锅炉管理人员节能管理水平偏低，对锅炉节能问题存在“三不”现象，即不懂节能知识，不管节能工作，不愿投资改造。主要体现在，有些用炉单位只重视生产销售量和利润，根本不管锅内是否会结垢。由于节能降耗意识薄弱，没能深入进行成本核算，用炉单位往往由于锅内结垢太厚，为了维持正常的生产供汽而需要增加燃料，造成不必要的经济损失和能源浪费。

（2）锅炉水处理问题，工业锅炉水处理存在“三低”现象：锅炉配套的水处理设备有效利用率低，水处理人员配备率低，锅炉水质达标率低。主要体现在，有部分用炉单位对水处理工作不够重视，虽然都配备了水处理软化设备，但都是留形于式，许多软化设备都是被充当过滤器来用，没有起到应有的软化作用。或者水处理设备选型不当，未能有效降低锅炉给水的硬度，造成锅炉结垢。在人员上也没有配备专或兼职的水处理作业人员，软化设备得不到正确的操作和利用。

（3）蒸汽回收利用率低，锅炉排污操作不符合要求。蒸汽经生产回收冷凝后的水水质近似于蒸馏水，这部分水的水质纯净，水温高。如能将蒸汽回收水用于锅炉的给水会大大降低锅炉的结垢率和排污率。然而，许多使用单位都没意识到这点，没有将蒸汽回收利用，白白的浪费了这些热能。

锅炉排污主要是排除锅水中过剩的盐类、锅水表面的油脂、泡沫和锅内生成的水渣泥垢等杂质，锅炉排污质量的好坏，不仅取决于排污量的多少、排污的方式和技巧，而且只有按照排污的要求去进行，才能保证排出的水量少、排污的效果好。锅炉排污是水处理工作的重要组成部分，是保证锅炉水质达到国家标准要求的重要手段。因此，如果排污的操作、控制不当，锅炉水中的水渣等杂质未能及时排走就会转化成水垢。主要体现在，许多司炉工没有遵循排污的原则，没有掌握好排污的技巧，往往是该排时没排，不需要排时排了，使得锅内已生成的水渣等杂质没被及时排出；或者还没等加入的药剂与水中杂质起反应就进行排污，把刚加入的药剂排走了，浪费了药剂，更起不到防垢的作用。

（4）没有建立水质化验室，没能及时了解水质情况。主要体现在，没有建立化验室，不能做好锅炉水质化验工作，不能根据化验结果及时做好树脂的再生、锅内加药调节和指导排污等工作。无法进行定期自检，就盲目投加防垢剂，导致锅水碱度时高时低，这种不正常的情况是锅内水质调节的一大忌，水处理岗位形同虚设。

（5）由于水处理岗位多是由司炉人员兼职的，司炉人员对水处理工作欠缺责任心，都抱有多干点不如少干点的心态，因此没有把好水质关，至使许多杂质随给水带进锅内，造成结垢。

四、结束语

综上所述，要降低锅炉的结垢率，搞好锅炉水处理工作是关键，而且是必须坚持不懈、持之以恒才能见效的长期性工作。使用单位在水处理设备上应选用与锅炉相匹配的水处理设备； 在人员上应提高管理层人员的节能意识和配备专或兼职水处理人员；在体制上应制定相应的奖罚制度，用以提高岗位人员的工作积极性和责任心。我相信，只要使用单位对锅炉水处理工作有足够的重视，锅炉一定能在无垢或薄垢下运行。

参考文献：

〔1〕陈洁 杨东方编.《锅炉水处理技术问题》.〔M〕.北京：化学工业出版社.2002.12.

〔2〕陈迅 肖进昌主编.《低压锅炉水处理与监控》.〔M〕.北京：中国人事出版社.1993.1.

〔3〕姚继贤 张辉主编.《工业锅炉防垢除垢技术》.〔M〕.北京：原子能出版社.1993.9.