水垢對(duì)鍋爐節(jié)能與安全運(yùn)行的危害

■文/徐建華

鍋爐水質(zhì)的好壞直接影響鍋爐的節(jié)能降耗及安全運(yùn)行，鍋爐的節(jié)能減排已作為特種設(shè)備管理工作的一項(xiàng)新的重要內(nèi)容。在2009年5月1日起施行的《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》修改版中，強(qiáng)調(diào)了要重視安全的同時(shí)，必須重視特種設(shè)備的節(jié)能工作，第一次提出將對(duì)鍋爐水質(zhì)處理進(jìn)行定期檢驗(yàn)檢測(cè)。

水垢的形成

鍋水中的雜質(zhì)經(jīng)過(guò)不斷蒸發(fā)和濃縮，在鍋爐受熱面上生成的固體附著物稱(chēng)為水垢。

水垢在鍋爐循環(huán)中的形成是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。當(dāng)含有鈣鎂離子及雜質(zhì)進(jìn)入鍋爐，再吸收高溫?zé)煔鈳?lái)的熱量使水中鈣鎂離子鹽等雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、生成難溶物質(zhì)析出，隨著爐水的不斷加熱蒸發(fā)逐漸濃縮，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，析出物就會(huì)形成固態(tài)沉淀物吸附在鍋爐鍋筒、集箱及各個(gè)受熱面的內(nèi)表面上，形成一層“膜”阻礙熱量傳遞，而這層膜就是水垢。

水垢的危害

1.浪費(fèi)燃料。水垢的導(dǎo)熱系數(shù)比鋼鐵的導(dǎo)熱系數(shù)小數(shù)十倍到數(shù)百倍。因此鍋爐結(jié)有水垢時(shí)，使受熱面的傳熱性能變差，燃料燃燒所放出的熱量不能迅速地傳遞到鍋水中，大量的熱量被煙氣帶走，造成排煙溫度升高，排煙熱損失增加，鍋爐的熱效率降低。在這種情況下，為保持鍋爐的額定參數(shù)，就必須更多地投加燃料，因此造成燃料的浪費(fèi)。

2.損壞受熱面。結(jié)有水垢的鍋爐，因?yàn)閭鳠嵝阅茏儾?，燃料燃燒的熱量不能迅速地傳遞給鍋水，致使?fàn)t膛和煙氣溫度進(jìn)一步升高。因此，受熱面兩側(cè)的溫差增大，爐管的溫度升高。當(dāng)受熱面金屬的溫度超過(guò)正常工作條件的溫度時(shí)，稱(chēng)為金屬過(guò)熱。金屬溫度升高會(huì)使金屬伸長(zhǎng)，1m m長(zhǎng)的爐管每升高100℃，伸長(zhǎng)1.2mm。這對(duì)于沒(méi)有伸縮余量的受熱面，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，就會(huì)引起爐管的龜裂。從全國(guó)工業(yè)鍋爐損壞和報(bào)廢的事故原因來(lái)分析，因鍋爐結(jié)垢，引起金屬過(guò)熱而造成的占有相當(dāng)大的比例。這不僅影響正常生產(chǎn)和生活，浪費(fèi)大量鋼材，同時(shí)也危及人身和設(shè)備的安全。

3.降低鍋爐出力。當(dāng)鍋爐受熱面結(jié)垢時(shí)，本來(lái)通過(guò)金屬壁面?zhèn)鬟f熱量變成了金屬層和垢層兩層壁傳遞熱量，造成受熱面的傳熱性能變差。此時(shí)吸熱側(cè)傳熱面積沒(méi)有變化，而放熱側(cè)面積減小，也造成傳熱效果變差。由于鍋爐的燃燒效率是由鍋爐本身的構(gòu)造、燃燒方式和燃料種類(lèi)決定，即鍋爐爐膛容積和爐排面積是一定的，無(wú)論投加多少燃料，燃料燃燒是受到限制的，鍋爐的熱效率也就不可能提高，因此，鍋爐的出力就會(huì)降低。

4.縮短使用壽命。鍋爐受熱面上產(chǎn)生水垢后，由于水垢處于鍋爐受熱面的水(或蒸汽)側(cè)，使該側(cè)的熱阻增加，這樣就會(huì)造成金屬管壁得不到管內(nèi)工質(zhì)的良好冷卻，而金屬管壁外的煙氣溫度往往處于1000℃以上的高溫加熱狀態(tài)，這樣加速了金屬的高溫腐蝕過(guò)程，使金屬管壁加快變薄。當(dāng)?shù)吞间摬某^(guò)450℃，鋼材即產(chǎn)生蠕變，導(dǎo)致鋼材的局部過(guò)熱、變形、鼓泡、破裂、甚至爆破，使鍋爐被迫停止運(yùn)行。一般鍋爐使用壽命，在正常使用條件下，能夠連續(xù)運(yùn)行20年左右。但現(xiàn)在大部分使用單位的鍋爐沒(méi)有達(dá)到這一壽命，其中最主要的原因之一就是水垢的影響。

5.增加對(duì)環(huán)境的污染。由于水垢降低了鍋爐的效率，就等同于增加了鍋爐對(duì)環(huán)保的壓力。實(shí)際上，由于水垢的生成，鍋爐的效率下降，導(dǎo)致排煙熱損失和鍋爐散熱損失的增加。要達(dá)到同樣的鍋爐出力，只能增加燃料的消耗量。由此，同一臺(tái)鍋爐將會(huì)排放更多的有害物質(zhì)，使環(huán)境受到更加嚴(yán)重的污染。

總之，鍋爐在無(wú)垢狀態(tài)下運(yùn)行，其節(jié)能與減排效果是非常大的。可見(jiàn)，防止鍋爐結(jié)垢是一項(xiàng)既能節(jié)能降耗又能保證安全運(yùn)行的最有效、最基本的鍋爐維護(hù)保養(yǎng)方法。