新型运行除垢技术在消除难溶性水垢中的应用

（曲靖市质量技术监督综合检测中心，云南 曲靖 655000）

0 引言

锅炉作为一种热交换特种设备，是工业生产和日常生活中不可或缺的一类设备，据国家市场监督管理局的统计数据显示，截至2018 年12 月31 日，我国在用的锅炉数量已达41 万余台[1]。近年来，随着国家环保力度的不断加大，对锅炉的使用也日益规范，为了节约能源保护环境，对于能效值不达标的设备，国家明令淘汰，使我国在用锅炉的能效限值不断提高。对于新增锅炉，其设计和试生产时会经过能效测试，合格后再投入使用，而对于在役锅炉，水垢是影响其能效的一个关键因素，因此该文着重就锅炉除垢技术进行重点阐述。

除垢不但对锅炉能效值有重要意义，而且能防止锅炉事故的发生。传统的锅炉水垢去除方法有酸洗、碱洗和机械除垢。酸洗除垢技术要求比较高，很容易对锅炉的承压部件产生严重腐蚀事故；碱洗法对硫酸盐垢、硅酸盐垢等难溶水垢的清洗效果较差。笔者通过多年的锅炉检验、水质化验经验，在和锅炉使用单位交流沟通中，发现新一代“运行除垢灵”对于硅酸盐等难溶性水垢具有独到的清洗效果，其可适用于各种热交换设备内生成的水垢、工业和民用锅炉、化工反应釜水夹套等设备内产生的水垢[2]。基于此，该文对这类新型除垢剂的原理和使用方法等进行了说明。

1 “运行除垢灵”除垢原理

“运行除垢灵”的性状一般是白色固体粉末，其密度为1.02 g/cm3~1.06 g/cm3，具有不可燃性。主要成份为2，3—二羟基丁二酸钠（C4H4O6Na2.2（H2O）。它易溶于水，水溶液呈弱碱性。

根据配位场化学最新理论，金属离子的d 轨道在某些配位体化合物静电场影响下，可发生分裂而形成能量不同的轨道。当配位体给出孤对电子与中心金属元素形成O 键时，该配位体分子中存在空的π 分子轨道或空的P、d 分子轨道，且对称性合适，中心元素d 轨道上的孤对电子可与配位体形成反馈π 键，从而形成稳定的配位化合物。 基于以上原理，对于在役锅炉的除垢，如果能使Ca2+、Mg2+d轨道发生能级分裂，且有π 分子轨道的化合物作为π 接受配位体，则能够对除垢达到最好的效果。当这些化合物与钙、镁水垢作用时，与Ca2+、Mg2+形成稳定的配位化合物，从而破坏了钙、镁水垢的分子结构，将其溶解除去。这类需要时间长，反应速度缓慢，使水垢逐步分解，不易导致大面积剥落，而造成水垢堵管事故。 新型“运行除垢灵”具有4 个优点。1） 防腐性能优良，对金属具有良好的保护效果，不损伤被清洗设备。2）除垢高效彻底，对各种成分的水垢都能有效清除。3）无毒无害，清洗废液不污染环境，不会影响操作人员健康。4）在运行中清洗，不影响设备正常运行[3]。

2 新型“运行除垢灵”的使用方法

使用新型“运行除垢灵”对设备进行清洗时，可以选择停机清洗，也可以选择运行清洗，其使用方法分别如下。

2.1 停机清洗

停机清洗分7 个步骤。1）用橡胶管将配液箱、清洗泵和被清洗设备连接成清洗回路，并在被清洗设备顶部设置排气孔（锅炉可利用安全阀或放空阀排气，其他设备如无适合排气孔可利用清洗回路系统回水管排气）。2）按配液箱容积和选定的除垢剂浓度计算新型“运行除垢灵”加入量。此处需要注意，市场上有多种类型的除垢灵可以选择，加入时应根据不同厂家的使用说明书加入不同的量。3）配液箱中加入大半箱水，将“运行除垢灵”加入箱中搅拌溶解，再补加余量水混合均匀。4）检查清洗系统，使系统各阀门处于开启状态。开启清洗泵，将配好的清洗液注满系统 （回水管有清洗液流出且正常循环）。如果设备容积较大，可按步骤（3）连续配液直至注满。5）间歇循环清洗10 h ～12 h（循环1 h，浸泡1 h）。6）置换清洗液，进行防锈处理。7）排去废液，用清水冲洗2~3 遍。

2.2 运行清洗

运行清洗是新型“运行除垢灵”最实用的特征，它可以在锅炉等设备不停机的状态下进行清洗，如果被清洗设备已停用，可将系统注满清水，开启系统循环泵按4 个步骤加药清洗。1）按系统水容积（m3）和结垢量（水沟厚度mm）估算“运行除垢灵”的用量。2）选择加药点，将计算量的“运行除垢灵”加入被清洗设备水系统，靠系统水流动冲击使其溶解。对于加药点的选择，循环水系统有冷却塔时选在冷却塔集水池加药，无冷却塔的小型系统也可在冷却水池中加药。3）正常运行循环6 h~8 h 后置换清洗液，再进行防锈处理。4）停机排去废液，用清水冲洗2 遍后正常运行。如果系统不能停机，可边补清水边排污，将系统废液全部置换干净（至排污水清澈透明、pH 达7 时为置换干净）[4]。

图1 锅炉管板除垢前后对比图

2.3 参考用量

各厂家生产的“运行除垢灵”虽然在用量上稍有区别，但是根据笔者多年的经验，发现对于不同设备、不同水垢厚度，采用如下的参考用量能达到最好的除垢效果，见表1。

表1 “运行除垢灵”的参考用量

注意事项。1）每袋“运行除垢灵”应一次溶入水中用完，不能部分使用，否则会降低防腐性能和清洗效果。必须部分使用时，先将整袋 “运行除垢灵”溶于水中，然后按比例配用。2）水垢较厚时应适当增加“运行除垢灵”用量并延长清洗时间，含少量难溶垢时加入厂家配送的“促进剂”可提高清洗效率。3）加温至40℃～50℃清洗，可提高除垢效率并缩短清洗时间。

包装贮存。1）塑袋包装，贮存于阴凉干燥处，避免日晒雨淋。2）在有效期内，结块不影响清洗性能。

3“运行除垢灵”除垢的应用实例

案例1。曲靖市某饲料厂的一台锅炉是湘潭锅炉厂1993 年2 月3 日出厂的DZL 2-10-WIIA 型锅炉，蒸发量为1.5 t/h~2.0 t/h，水容积为4 m3左右。该锅炉水垢的主要成份为硫酸盐和硅酸盐，水垢厚度为4 mm~6 mm。（3）锅炉钢板为20 g，锅炉无缝钢管为20，设备已使用10 年。该锅炉使用的是地下水，配有钠离子交换器做为水处理设备，但未正常使用。锅炉每年进行碱煮除垢，收效甚微，2014 年5 月水冷壁管因水垢过厚发生过烧爆管事故。

根据上述情况，建议用户采用兰州缓蚀技术研究所生产的“GR-943 运行除垢灵””进行运行清洗，步骤如下。

3.1 清洗前准备工作

清洗前对清洗范围内设备承压部件进行水压试验等全面检查，然后采集清洗前的锅炉给水和炉水进行化验，测试硬度和碱度。最后对现有锅水加药，并挂试片随炉运行，用以测试腐蚀情况。

3.2 运行清洗工艺

对该锅炉拟进行40 d ～60 d 的运行清洗，加药方式为每日给水 箱（水池）加药2 次，分别是上午8：00~8：30和下午18：00~18：30。“GR-943 运行除垢灵”运行清洗过程中必须定期排污。具体为按锅炉运行规程每班都要进行排污处理，排污时间固定在接班时，排污时锅炉应处于低负荷运行，排污率8%左右，各排污阀都应排到位，以防止水垢沉积，排污后补水加药。加入“GR-943 运行除垢灵”后，距离下次排污时间应间隔8 h ～9 h，保证“GR-943“运行除垢灵””与水垢有足够的反应时间，使“GR-943 运行除垢灵”的药效充分发挥出来，减少浪费。“GR-943“运行除垢灵””运行清洗期内，应保持锅水pH 值在10~12，碱度不小于6 mmol/l，如果pH 值低于10，则须用氢氧化钠或碳酸钠调整pH 值到规定范围内。

4 清洗后质量验收情况

清洗后剩余水垢厚度为0.5 mm~1.0 mm，清洗率为83%～90%，清洗率超过国家有关标准（《锅炉化学清洗规则》规定清洗率的碳酸盐垢≥80%，硫酸盐垢、硅酸盐垢≥60%。）。试片腐蚀率为0.042 g/m2·h，低于国家标准。（《锅炉化学清洗规则》规定腐蚀率为≤6 g/m2·h，腐蚀总量不大于72 g/m2。）

5 结语

新型“运行除垢灵”能在不影响设备正常运行情况下，有效地清除各种成份水垢，既解决了水垢积生，浪费能源的问题，又提高了锅炉热能产出效率，确保了锅炉的安全运行。