一臺(tái)小型工業(yè)鍋爐結(jié)垢的原因分析與解決對(duì)策

李玉英 莫家國(guó) 李小良

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院桂林分院 桂林 541004）

一臺(tái)小型工業(yè)鍋爐結(jié)垢的原因分析與解決對(duì)策

李玉英 莫家國(guó) 李小良

（廣西壯族自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院桂林分院 桂林 541004）

水垢是一種熱的不良導(dǎo)體，嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。本文根據(jù)某企業(yè)一臺(tái)小型工業(yè)鍋爐結(jié)垢的情況，分析了水垢樣品成份及其生成原因，并有針對(duì)性地提出解決對(duì)策。為該臺(tái)鍋爐提供了良好的水處理方式及防垢、防腐措施，對(duì)工業(yè)鍋爐的安全運(yùn)行、節(jié)能降耗具有一定的意義。

工業(yè)鍋爐 水垢 原因 對(duì)策

水垢是熱的不良導(dǎo)體，導(dǎo)熱系數(shù)僅為鋼材導(dǎo)熱系數(shù)的1/10～1/100。以CaCO3水垢為例，當(dāng)鍋內(nèi)水垢厚0.5mm時(shí)，可造成3.5%左右的熱損失[1]，同時(shí)影響鍋爐的安全運(yùn)行。

1 鍋爐結(jié)垢概況

桂林某企業(yè)一臺(tái)型號(hào)為DZG1-0.7-AⅡ2鍋爐在2014年鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：鍋爐鍋筒、煙管、水冷壁管結(jié)水垢2～3mm左右，覆蓋率約90%，鍋筒和集箱堆積垢渣30mm左右。可見該鍋爐水垢已經(jīng)達(dá)到《鍋爐化學(xué)清洗規(guī)則》規(guī)定的化學(xué)清洗條件，需要對(duì)其進(jìn)行化學(xué)清洗除垢方后可投入使用[2]。

2 水垢樣品分析

為了保證取樣具有代表性和合理性，從鍋爐的鍋筒、煙管和水冷壁處分別取樣，并對(duì)所取樣品分別編號(hào)為1#、2#和3#。水垢樣品情況見表1。

表1 水垢樣品

將上述的樣品分別稱取一定量垢樣置于6%的鹽酸水溶液中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1#、2#和3#水垢全部溶解，同時(shí)伴有一定量氣泡產(chǎn)生，但是1#垢樣品經(jīng)鹽酸溶解后的溶液呈無色，2#垢樣品經(jīng)鹽酸溶解后的溶液呈淡綠色；3#垢樣品經(jīng)鹽酸溶解后的溶液呈淺磚紅色。據(jù)此可判定，1#垢樣品主要是碳酸鹽垢，而2#和3#垢樣品為碳酸鹽垢與鐵垢的混合水垢。

3 水垢生成的原因分析

3.1 水質(zhì)情況

鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間后，在爐管上往往會(huì)粘附一層白色硬皮，俗稱水垢。水垢的主要成分是溶解度較小的鈣、鎂鹽類，其形成的主要原因是鍋爐給水中的硬度[3]偏高，而鍋水pH值和堿度等防垢的重要指標(biāo)[4]偏低。因此本文主要分析了給水硬度、鍋水堿度和pH三個(gè)指標(biāo)。

●3.1.1 往年水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況

2011年～2014年水質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告中給水硬度、鍋水堿度和pH三個(gè)指標(biāo)情況見表2。

表2 2011年～2014年水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況

從表2可以看到，2011年～2014年水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)論都不合格。除了2012年3月水質(zhì)監(jiān)測(cè)給水硬度＜0.030mmol/L外，其他監(jiān)測(cè)給水硬度都在2～6mmol/L之間，其中2011年4月、2013年3月、2013年10月和2014年3月監(jiān)測(cè)的水質(zhì)屬于中等硬度水，鍋水堿度和pH都比較低。

●3.1.2 現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況

在該企業(yè)鍋爐現(xiàn)場(chǎng)抽取的原水、水箱水和水處理設(shè)備出水硬度情況見表3。

表3 現(xiàn)場(chǎng)取樣監(jiān)測(cè)情況

從表3可以看到，水處理設(shè)備出水不合格，給水箱和水處理設(shè)備出口的水樣硬度都在3～5mmol/L之間，屬于中等硬度水。

由表2和表3可見：該企業(yè)水質(zhì)一直處于不良狀態(tài)，給水硬度遠(yuǎn)高于GB/T 1576—2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的規(guī)定[5]；水處理設(shè)備出水基本不合格，說明運(yùn)行不正常；水箱水的硬度比水處理設(shè)備出水高，說明水箱水受到污染。

3.2 水處理設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)情況

該企業(yè)配備的水處理設(shè)備是一臺(tái)出力為2t/h的鈉離子交換器。從表3發(fā)現(xiàn)，該鍋爐的原水硬度為6.5 mmol/L，而該水處理設(shè)備要求原水硬度≤6.0mmol/ L，可見水處理設(shè)備配備不合理，也是出水不合格的重要原因之一。

同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，水處理設(shè)備樹脂罐里的部分樹脂顏色呈紅黑色甚至深黑色。取出少量深黑色的樹脂浸泡于8%HCl中，經(jīng)過3h后，溶液顏色變成黃綠色，且樹脂顏色轉(zhuǎn)淺，據(jù)此判定為鐵污染。由此可推斷，鐵污染是本文中水處理設(shè)備出水不合格的另一個(gè)重要原因。

現(xiàn)場(chǎng)原水和交換器出水的鐵離子含量分析結(jié)果見表4。

表4 鐵離子含量

從表4可見，交換器出水的鐵離子含量是原水的50倍，并遠(yuǎn)高于GB/T 1576—2008的要求。同時(shí)發(fā)現(xiàn)交換器鹽水罐的材質(zhì)為鋼制材料，部分內(nèi)襯遭腐蝕脫落。因此可推斷，樹脂鐵離子中毒主要是由于交換器鋼質(zhì)材料的鹽水罐內(nèi)襯腐蝕脫落造成的。離子交換樹脂對(duì)陽(yáng)離子的吸附是有選擇性的，其選擇順序?yàn)椋篎e3+＞Al3+＞Ca2+＞K+＞Mg2+＞NH4+＞Na+＞H+。如果有鐵離子存在時(shí)，樹脂將優(yōu)先吸附鐵離子而中毒失效，無法吸附Ca2+和Mg2+離子，從而不能達(dá)到軟化作用。

在現(xiàn)場(chǎng)還發(fā)現(xiàn)，水箱水面有大量漂浮物，水箱上部沒有加裝蓋子，而是暴露于空氣中，加上該鍋爐的燃料是木材，易產(chǎn)生大量的木粉塵。由此可推斷，水箱水硬度比水處理設(shè)備出水高的主要原因是水箱沒有很好的防護(hù)裝置，導(dǎo)致木粉和灰塵等落于水箱中。

3.3 排污情況

筆者從該企業(yè)鍋爐運(yùn)行記錄表發(fā)現(xiàn)，鍋爐每天運(yùn)行8～10個(gè)小時(shí)，排污次數(shù)為2～3次。對(duì)于運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)的低壓鍋爐，如果排污次數(shù)為2～3次易造成排污過量，加上給水硬度過高，從而導(dǎo)致堿度和pH過低。如果鍋水堿度和pH過低，不利于防垢。因此鍋水中需要維持一定的堿度和pH，使之與硬度反應(yīng)。只有足夠的堿度和pH才能生成容易排出的水渣從而達(dá)到防垢目的。

由此可見，該鍋爐結(jié)垢的主要原因是水質(zhì)不良和排污不科學(xué)，而水質(zhì)不良主要是由于水處理設(shè)備配備不合理、運(yùn)行不正常和維護(hù)不當(dāng)造成。

4 對(duì)策

4.1 選擇正確的水處理方式

對(duì)于原水硬度高的鍋爐，應(yīng)根據(jù)鍋爐出力采取串聯(lián)兩臺(tái)鈉離子交換器的方式；對(duì)于只配備一臺(tái)水處理設(shè)備，而出水硬度未達(dá)到≤0.030mmol/L，可同時(shí)采用鍋內(nèi)加藥處理，交換器出水硬度可不必嚴(yán)格控制，也能達(dá)到防垢、防腐效果。

4.2 做好水處理設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)工作

平時(shí)應(yīng)注意設(shè)備及管道的防腐，對(duì)有銹蝕的交換器需及時(shí)進(jìn)行除銹并涂刷防腐層，銹蝕嚴(yán)重的管道應(yīng)及時(shí)更換。對(duì)含鐵量高的水源水，宜先進(jìn)行除鐵預(yù)處理。鹽水罐最好用非鋼制材料制作，還應(yīng)注意再生劑的質(zhì)量。同時(shí)做好水箱的防塵工作。

4.3 定期做好水汽質(zhì)量的監(jiān)測(cè)并進(jìn)行合理排污

根據(jù)《鍋爐水（介）質(zhì)處理監(jiān)督管理規(guī)則》的規(guī)定，定期做好水汽質(zhì)量常規(guī)的化驗(yàn)分析[6]，然后根據(jù)取樣化驗(yàn)分析的結(jié)果，科學(xué)、合理地進(jìn)行排污。盧黎明等曾提出在鍋水堿度盡可能大的情況下進(jìn)行排污措施[7]?？茖W(xué)、合理地排污不僅能防止鍋爐結(jié)垢，保證蒸汽品質(zhì)，而且能減少排污熱損失，提高鍋爐效率。

5 結(jié)論

1）該臺(tái)鍋爐結(jié)垢的主要原因是水質(zhì)不良和排污不科學(xué)，而水質(zhì)不良主要是由于水處理設(shè)備配備不合理、運(yùn)行不正常及維護(hù)不當(dāng)造成。

2）對(duì)于原水硬度高的鍋爐，可采取串聯(lián)兩臺(tái)鈉離子交換器的方式；或者可同時(shí)采用鍋內(nèi)加藥的處理方式，也能保證良好的水質(zhì)，達(dá)到防垢、防腐的效果。

3）做好水處理設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)、水汽質(zhì)量的定期監(jiān)測(cè)，科學(xué)、合理地排污不僅能防止鍋爐結(jié)垢，保證蒸汽品質(zhì)，而且能減少排污熱損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高鍋爐效率，保障鍋爐運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

[1] 王保衛(wèi)，翟玉華.淺談鍋爐水垢與燃料消耗[J].工業(yè)鍋爐，1996，(1):46-49.

[2] TSG G5003—2008《鍋爐化學(xué)清洗規(guī)則》[S].

[3] 王劍松.鍋爐給水硬度監(jiān)測(cè)的重要性及分析方法［J］.計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2011，38(8):78-79.

[4] 馬澤培.鍋水堿度和pH值的相關(guān)性研究［J］.特種設(shè)備安全技術(shù)，2010，(1):56-57.

[5] GB 1576—2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》[S].

[6] TSG G5001—2010《鍋爐水（介）質(zhì)處理監(jiān)督管理規(guī)則》[S].

[7] 盧黎明，鄭文龍，宋世榮等.鍋爐如何進(jìn)行正確的定期排污［J］.中國(guó)特種設(shè)備安全，2009，25(9):95-97.

[8] 邢志輝.鍋水中氯根測(cè)定中應(yīng)注意的問題[J].中國(guó)特種設(shè)備安全，2014，30（2）64—66.

[9] 周國(guó)勝.鍋爐水質(zhì)管理中存在的問題[J].中國(guó)特種設(shè)備安全，2012，28（8）58—60.

Reason Analysis and Solution of a Small Industrial Boiler Scaling

Li Yuying Li Xiaoliang
(Guangxi Special Equipment Supervision and Inspection Institute Guilin branch Guilin 541004 )

Incrustation is a poor conductor of heat, which could seriously affect boiler operation safety and economy.In this paper, according to a small industrial boiler scaling of one company, the scale sample composition and its generating reason was analyzed, and the countermeasures were put forward.Some good water treatments were taken to protect the boiler from scaling, corrosion with certain significances for the industrial boilers safe operation and energy saving.

Industrial boilers Water scale Reasons Solutions

X933.4

B

1673-257X(2015)06-58-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.06.012

李玉英(1983～)，女，碩士，工程師，從事鍋爐水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作。

2015-01-09）