锅炉水质的运行安全及其节能减排

韦理清

（河池市特种设备检验所 广西河池市 547000）

锅炉水质的运行安全及其节能减排

韦理清

（河池市特种设备检验所 广西河池市 547000）

锅炉用水的水质会对锅炉的安全运行产生直接的影响，加强对锅炉水质的管理可以保证锅炉系统的安全性、经济性和高效性。本文对锅炉水垢可能产生的危害进行了探讨，并制定了一系列的措施来防止锅炉出现水垢，从而保证锅炉的安全运行。

锅炉；安全；水质；水垢

引言

锅炉系统最重要的组成部分是水，如果不对锅炉中的水进行处理，那么锅炉很容易在其表面形成水垢，从而对锅炉产生腐蚀，水垢的产生不仅仅会大量的浪费燃料，还会缩短锅炉的使用寿命，对锅炉的安全运行产生不利的影响。因此，从水质的角度采取一系列的措施来加强锅炉的安全运行和节能减排十分的重要。

1 水垢的形成

水作为一种溶剂可以将很多杂质溶解掉。根据水杂质粒径的大小可以分为溶解物、悬浮物和胶体三类。水垢的形成是由于水中富含Ca2+、Mg2+和其他的重金属离子。除此之外，水中许多固态物质容易粘附在金属表面上，受热之后极易形成水垢。当含有钙、镁和盐类的杂质水进入到锅炉中时，会在受热的情况下发生化学反应，从而生成难溶于水的固体物质，这些物质粘附在锅炉的壁管和锅筒上就形成了水垢，水垢会阻碍热量的传递。水垢不具有单一性，它往往是由许多的化合物组成的。虽然水垢的成分十分复杂，可是往往只是以一种成分为主要成分，因此，一般将水垢分为硫酸盐水垢、钙镁水垢、硅酸盐水垢、碳酸盐水垢、氧化铁垢、泥垢和混合水垢。

2 水垢对锅炉运行安全性的影响

2.1 破坏锅炉系统水循环

锅炉系统的水循环一般被分为强迫水循环和自然水循环两种。强迫水循环是指水在水泵产生的机械动力作用下被迫的进行循环，自然水循环是指通过上升管与下降管之间的压差作用来进行循环。不管是哪一种水循环方式都经过了精确的计算和多次的试验，从而确保系统中流通截面积充分，然而当水垢出现在锅炉内壁时，会减少流通截面积，增加水的流动阻力，从而对水循环产生破坏，导致向火侧的金属壁温度偏高且不能及时的冷却。如果水垢没有及时清理，则会堵塞管路，阻断水循环，这时锅炉金属壁的温度急剧升高，最终会导致爆管事故的发生。

2.2 导致金属过热

一般情况下锅炉受热面由钢材制成，且绝大部分为碳素钢，碳素钢制成的金属壁在运行温度在450℃之内，没有水垢的情况下正常运行的金属壁的温度在280℃左右。在锅炉中没有水垢时，金属壁受热则会很快的将热量传递给锅炉内的水，这时金属壁与水的温差大约在30℃左右，但是如果锅炉金属壁上有水垢，则会影响金属壁的导热性。工作压力为1.25MPa的锅炉的水垢为1mm时，金属壁与水的温差在200℃左右，这时金属壁的温度还在标准之内，而当水垢厚度达到3mm时，金属壁的温度为580℃左右，这就远超过了标准范围。在高温之下，钢材的抗拉强度下降，导致金属伸长，这就容易导致锅炉炉管龟裂的现象。

3 水垢对锅炉运行经济性的影响

3.1 降低锅炉的导热效率，造成燃料浪费

一旦锅炉内表面产生水垢则会影响锅炉金属壁的导热性，这就使得燃料燃烧产生的热量无法被传递给锅炉水，大量的热量随烟气排除，造成了燃料的浪费，降低了锅炉的热效应。当锅炉中的水垢厚度达到1.5mm时，会多损耗6%的燃料，当水垢厚度达到5mm时，燃料就会损耗15%，不利于锅炉的节能减排。

3.2 导致锅炉的使用寿命降低，造成资金浪费

一般情况下，一个锅炉的使用寿命一般为20年，但是由于水垢腐蚀的影响，使得我国目前大多数的锅炉使用寿命都没有达到这一数值。当锅炉形成水垢时，极易出现炉筒鼓疱、爆管等现象，因此，为了保障锅炉的使用安全，在挖补修复锅炉筒之后，要根据锅炉的实际情况进行降压，然后才能再投入使用。对于那些对蒸汽压力的要求比较高的单位，只能重新更换锅炉。那些鼓疱面积或者出现严重变形的锅炉也不可能继续使用，需要更换新的锅炉。还有一部分锅炉虽然可以修复，但是由于其高昂的修理费用，也只能报废。除此之外，由于水垢中含有较多的卤素离子，会在高温的作用下对铁产生腐蚀，导致金属壁变脆，且不断的向金属壁的深处发展，造成金属壁的深度腐蚀，大大的减少了锅炉的使用寿命。锅炉的修补更换浪费了大量的资金与能源。

4 预防锅炉水垢的措施

加强锅炉的给水管理可以有效的保证锅炉无垢或薄垢运行，加强锅炉的给水管理是保证锅炉安全运行和节能减排的关键要素。同时，还要加强对水垢的预防，具体措施如下：

4.1 锅炉外的水处理

在对锅炉进行水处理时一般使用离子交换剂的方法，在水进入锅炉前要首先进行水处理，水处理设备一般都采用离子交换树脂，它可以与水中的离子进行交换，并且在达到交换容量后停止交换，然后再通过相反的交换来使其再次恢复交换能力。这种方法的软化效果较好，适用的范围也比较广，多种锅炉均可使用。另一种方法是石灰和纯碱软化法，向水中加入纯碱或者生石灰，达到使水垢软化的目的。这种方法一般被分为热法和冷法两种，冷法是在常温下进行操作，水的残余硬度大约在每升1.5～2.0mg左后，热法是在水温20～28℃时进行操作，水的残余硬度大约在每升0.3～0.4mg左右。

4.2 锅炉内的水处理

在锅炉水中按比例加入化学药品，从而与水中的结垢物质进行反应形成沉渣，再采用排污法将其排除锅炉系统，这种方法可以有效的减少锅炉结垢的情况。但是，水处理的方法只适用于小型低压火管锅炉。化学药品一般为碳酸钠、氢氧化钠、磷酸三钠、有机胶体等等。在使用这种方法时，一定要加强对锅炉的排污处理，只有及时的将形成的泥垢和泥渣排除锅炉外，才可以起到对锅炉的保护作用。

4.3 物理预防和清洗除垢

如果进入离子交换器的水富含较多的悬浮物和胶体物质则会对离子交换树脂产生污染，从而对出水质量造成不利的影响。如果直接进入锅炉，则极易蒸发面上形成泡沫，影响蒸汽的品质，除此之外，这些杂质还容易沉积成泥垢，对管道进行堵塞，影响金属壁的导热能力。因此，在进行离子交换之前首先要对水质进行预处理，通过混凝、沉淀和过滤的处理使得水中悬浮物的含量保持在5mg/L以下，同时去除一部分水中的胶体物质。当原水的悬浮物小于20mg/L时，可以不设置预处理装置；当原水悬浮物在20～3000mg/L之间时，要根据实际情况选择合适的预处理方法；当原水悬浮物＞3000mg/L时，要在对原水进行预处理之前设置预沉淀池或换水源。滤料一般采用石英砂、活性碳和锰砂。

我国目前一般使用高压水力射流清洗技术和机械疏管来对锅炉进行清洗，高压水力射流清洗技术是先用高压泵打出高压水，再通过管子流经喷嘴，将高压低流速的水转换为低压高流速的射流，从而使污垢脱落。机械除垢是采用带有钢丝软带、电机等的电动洗管器或其他的专业清洁工具进行除垢。

4.4 化学清洗除垢

化学法除垢可分为酸洗法和碱洗法两种。碱洗法是通过在锅炉中加入各种类或浓度碱液，并在压力的作用下将其煮沸，达到除垢的目的。酸洗除垢可将锅炉受热面上的水垢清除干净，但会与金属发生反应，容易导致锅炉腐蚀或者穿孔，因此酸洗技术要求较高，在进行锅炉酸洗除垢时，应由具相应酸洗资质的单位进行。

钙离子和镁离子是引起锅炉结垢的主要原因。水中的钙离子和镁离子的含量一般被称为硬度，锅炉水的主要任务就是去除水的硬度，一般采用锅外离子交换化学处理或锅内加药处理来除去水的硬度。

图1

锅内加药处理就是通过加药泵和给水按比例配比进入锅炉，所使用的药剂一般具有毒性和组垢能力，锅内加药处理的方式对于设备的要求不高，操作比较方便，投资较小，排污率比较高，但是极易损失热量，而且防垢的效果不稳定。

溶解氧和二氧化碳气体是通过锅炉给水中的溶解氧使用除氧器或加化学药剂除去水垢，水中溶解氧和二氧化碳气体会对金属表面造成氧腐蚀和酸性腐蚀，如果氧腐蚀和酸性腐蚀并存，则会加快腐蚀速度。

锅炉给水一般含有碱度，在经过锅炉的蒸发浓缩之后，碱度会越来越高，从而对蒸汽的品质产生影响，严重时会导致汽水共腾，因此，要通过对锅炉的排污来进行控制。因此，要加强对水的软化处理，来提高锅水的碱度、pH值，有效的防止出现锅炉结垢、腐蚀的现象。

5 结束语

水质和锅炉设备管理是锅炉系统安全、经济运行的关键，相关单位领导应加强对两者的重视度，加强锅炉用水质量管理，预防和清除锅炉水垢，全面开展节能减排工作，才能促进锅炉系统安全、经济运行。

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TK227

A

1004-7344（2016）24-0241-02

2016-8-1

韦理清（1987-），女，汉族，广西河池人，助理工程师，本科，主要研究方向为锅炉水质检测技术。