工業(yè)鍋爐、發(fā)電鍋爐防垢劑的研究與應(yīng)用

李艷雷　辛小敏　李青松　辛小波

摘要：鍋爐給水過程中，通過加藥處理防止鍋爐結(jié)垢，其中發(fā)電鍋爐采用凝結(jié)水、鹽水及加藥再處理等方式，目的是防止汽輪機(jī)或鍋爐結(jié)垢積鹽。國內(nèi)為了有效防止發(fā)電鍋爐或工業(yè)鍋爐結(jié)垢積鹽，投入大量財(cái)力和人力，至今沒有找到防止鍋爐積鹽結(jié)垢的方式。為了提高經(jīng)濟(jì)效益和安全運(yùn)行，汽輪機(jī)和鍋爐仍然需要在停產(chǎn)后進(jìn)行除垢。文章分析鍋爐積鹽結(jié)垢成因的基礎(chǔ)，介紹了APSF分離劑的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)鍋爐；發(fā)電鍋爐；防垢劑；加藥處理；汽輪機(jī)；除垢 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG174 文章編號(hào)：1009-2374（2015）04-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0304

鍋爐能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵在于用水處理。由于自來水和天然水中無機(jī)鹽含量較高，在鍋爐正常運(yùn)行中會(huì)形成諸多水垢，嚴(yán)重制約著鍋爐的運(yùn)行效率和出力，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致鍋爐爆管或燒壞等安全事故。本文詳細(xì)論述了鍋爐加藥的重要性，通過實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐，論述APSF分離劑在鍋爐用水中對(duì)結(jié)垢物質(zhì)進(jìn)行分解和清除，實(shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐、發(fā)電鍋爐無垢運(yùn)行。

1 鍋爐積鹽結(jié)垢的成因

鍋爐給水的處理方法有爐內(nèi)處理和爐外處理兩種，爐外處理受到設(shè)備和投資限制費(fèi)用較高。而爐內(nèi)處理簡單快捷，也能達(dá)到防止結(jié)垢產(chǎn)生的目的。因此，國內(nèi)普遍采用爐內(nèi)加藥的方式進(jìn)行結(jié)垢積鹽處理。其中，最常見的方式為在鍋爐中增加磷酸三鈉、氫氧化鈉以及碳酸鈉。近幾年來，隨著鍋爐技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，APSF分離劑被逐漸應(yīng)用到鍋爐除鹽除垢中，由于APSF分離劑不會(huì)形成二次水垢且能實(shí)現(xiàn)無垢運(yùn)行，逐漸被廣泛應(yīng)用。

1.1 鍋爐給水硬度導(dǎo)致積鹽結(jié)垢

在鍋爐給水過程中，GB/T1576-2008為工業(yè)鍋爐水質(zhì)，GB/T12145-2008為蒸汽動(dòng)力火力發(fā)電設(shè)備水汽質(zhì)量，除工業(yè)鍋爐以外，內(nèi)部加藥處理過程中使用除鹽水和軟化水，增加了水之重的殘余硬度。這些殘余硬度導(dǎo)致鍋爐水蒸發(fā)后形成結(jié)晶，當(dāng)物質(zhì)飽和后會(huì)被鍋爐蒸汽帶進(jìn)汽輪機(jī)和過熱器，導(dǎo)致出現(xiàn)積鹽結(jié)垢現(xiàn)象。

1.2 鍋爐自身金屬腐蝕導(dǎo)致積鹽結(jié)垢

當(dāng)鍋爐在高溫運(yùn)行狀態(tài)下，受到金屬元素影響，會(huì)對(duì)鍋爐產(chǎn)生電化腐蝕物。運(yùn)行過程中，受到水流及摩擦刺激也會(huì)產(chǎn)生磨損物。在給水過程中，殘留腐蝕物會(huì)隨著蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)和過熱器，引發(fā)積鹽結(jié)垢現(xiàn)象。

1.3 鍋爐不合格或給水不合格導(dǎo)致積鹽結(jié)垢

當(dāng)工業(yè)鍋爐內(nèi)使用軟化水后，pH值會(huì)低于國家標(biāo)準(zhǔn)，使得鍋爐在pH10～12之間運(yùn)行，受到排污影響會(huì)導(dǎo)致鍋爐蒸汽內(nèi)含有大量污垢，而出現(xiàn)堵管或鼓包現(xiàn)象。如當(dāng)鍋爐水堿度合格，但排污量過大時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)結(jié)垢積鹽現(xiàn)象。鍋爐在使用除鹽水過程中，陰床出水不合格，會(huì)加入大量NH4OH調(diào)整pH值，在補(bǔ)水過程中會(huì)出現(xiàn)酸性運(yùn)行現(xiàn)象。其反應(yīng)如下：

NH4Cl和（NH4）2SO4在鍋爐中加熱分解，NG3發(fā)揮后，剩余HCl和H2SO4會(huì)造成鍋爐水酸性運(yùn)行。其反應(yīng)如下：

NH4Cl-NH3+HCl

（NH4）2SO4-2NH3+H2SO4

1.4 傳統(tǒng)藥劑不能防止鍋爐積鹽結(jié)垢

1.4.1 受選擇性影響，傳統(tǒng)藥劑不能防止鍋爐積鹽結(jié)垢。鍋爐運(yùn)行過程中，傳統(tǒng)加藥是使得鍋爐水與藥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使之生成流動(dòng)性較好的結(jié)垢物質(zhì)，并通過排污的方式將鍋爐積鹽結(jié)垢排出鍋爐之外。按照國家規(guī)定GB/T1576-2008為工業(yè)鍋爐水質(zhì)，GB/T12145-2008為蒸汽動(dòng)力火力發(fā)電設(shè)備水汽質(zhì)量，發(fā)電鍋爐和工業(yè)鍋爐在使用鹽水和軟化水過程中，雖然給水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但依然存在硬性物質(zhì)。當(dāng)藥劑與硬性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之后，就會(huì)形成Mg3（PO4）2以及Ca3等物質(zhì)。同時(shí)，水垢形成后，受到藥物影響和pH值影響會(huì)形成新的化學(xué)反應(yīng)，在鍋爐受熱面形成結(jié)垢。當(dāng)鍋爐使用合格鹽水時(shí)，加Na3PO4處理鍋爐硬度，按照物質(zhì)溶度積排列順序，

Fe（OH）3的溶度積小于物質(zhì)結(jié)垢的溶度積，從而導(dǎo)致鍋爐水中會(huì)出現(xiàn)鐵離子沉淀，由于不能及時(shí)將化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)的磷酸鹽排出，在有氧情況下就會(huì)生成難以處理的氧化鐵。因此，鍋爐加磷酸鹽只能處理鎂、鈣等污垢卻不能及時(shí)將氧化鐵清除。從鍋爐用藥情況分析，在一定條件下，傳統(tǒng)藥劑有效，但傳統(tǒng)藥劑不能及時(shí)清除化學(xué)反應(yīng)生成的水垢。因此，傳統(tǒng)藥劑不能防止鍋爐結(jié)垢。

1.4.2 傳統(tǒng)藥劑不能防止二次結(jié)垢。鍋爐加藥的目的在于讓鍋爐水與藥劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成泥垢。但傳統(tǒng)藥劑會(huì)導(dǎo)致泥垢在鍋爐受熱面發(fā)生二次結(jié)垢，不能防止鍋爐二次積鹽結(jié)垢。發(fā)電鍋爐和工業(yè)鍋爐在使用除鹽水過程中，都以通過控制Fe+和SiO2控制蒸汽質(zhì)量和給水質(zhì)量，當(dāng)Fe+和SiO2被蒸汽帶入機(jī)輪機(jī)或過熱器時(shí)，就會(huì)使得Fe+和SiO2混合并形成結(jié)垢。

2 APSF分離劑的應(yīng)用原理

防止鍋爐結(jié)垢或腐蝕的有效方式就是在鍋爐水中加藥。鍋爐給水在各項(xiàng)指標(biāo)控制中，都會(huì)帶有微量殘余硬度，在運(yùn)行過程中，鍋爐自身產(chǎn)生的腐蝕物也會(huì)產(chǎn)生鍋爐積鹽結(jié)垢。在鍋里中加藥是有效防止積鹽結(jié)垢的水處理方式。受到傳統(tǒng)鍋里加藥的影響，對(duì)鍋爐結(jié)垢物質(zhì)以選擇和防止二次結(jié)垢為主。本次研究中，以分離水垢顆粒的方式為主，用APSF分離劑解決了傳統(tǒng)藥劑使用上的缺陷，實(shí)現(xiàn)了鍋爐污垢運(yùn)行。

2.1 水垢被分離劑分離成泥垢

在鍋爐中使用APSF分離劑，能有效將水垢分解成泥垢，防止鍋爐積鹽結(jié)垢。當(dāng)加入APSF分離劑之后，不會(huì)與鍋爐水和分離劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。而是當(dāng)結(jié)垢物質(zhì)形成結(jié)晶后，分離劑就會(huì)在水垢表面附著，將水垢分解成泥垢，通過排污的形式防止鍋爐結(jié)垢。被分離的物質(zhì)經(jīng)過汽輪機(jī)、過熱器進(jìn)入凝結(jié)水，通過鍋爐排污排出鍋

爐外。

2.2 避免二次結(jié)垢

鍋爐中的水垢被分解成泥垢之后，利用受熱膨脹系數(shù)除去鍋爐內(nèi)部的水垢。APSF分離劑有效解決了傳統(tǒng)藥劑不能防止二次結(jié)垢的弊端，實(shí)現(xiàn)了無垢運(yùn)行。韶關(guān)市水泥廠在應(yīng)用APSF分離劑一年后，清洗鍋爐時(shí)發(fā)現(xiàn)，老垢全部脫落且管內(nèi)和爐壁上未出現(xiàn)新生結(jié)垢，在鍋爐爐膽處有一層泥漿，可以用水沖洗，且沒有出現(xiàn)任何腐蝕現(xiàn)象。與沒有應(yīng)用APSF分離劑時(shí)進(jìn)項(xiàng)比較發(fā)現(xiàn)，APSF分離劑應(yīng)用效果良好。

3 應(yīng)用建議分析

3.1 效益與應(yīng)用

除工業(yè)鍋爐以外，發(fā)現(xiàn)鍋爐也可以使用APSF分離劑，過濾都達(dá)到了防止結(jié)垢、除垢以及無垢運(yùn)行的要求，如，山東某化工公司三臺(tái)熱電鍋爐在運(yùn)行過程中除去氧化鐵垢后，節(jié)約了停產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失和酸洗除垢約300多萬元。廣西鋼鐵公司燃?xì)獍l(fā)電鍋爐在使用APSF分離劑后，至今汽輪機(jī)、鍋爐都在無垢運(yùn)行。河南某公司為了防止鍋爐結(jié)垢，對(duì)鍋爐進(jìn)行加藥處理，排污水顏色為紅色，污垢排除后紅色消失。上述三家公司在使用APSF分離劑過程中，有效防止鍋爐腐蝕，在不影響鍋爐運(yùn)行安全的情況下，做到了運(yùn)行不留污垢。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)加藥含鹽量增加

APSF分離劑在使用過程中，由于產(chǎn)品屬于復(fù)合劑因此會(huì)造成鍋爐水含鹽量較高。但在使用過程中能有效防止鍋爐積鹽結(jié)垢，但不影響鍋爐安全運(yùn)行。

3.3 凝結(jié)水無須再處理

發(fā)電鍋爐凝結(jié)水再處理的目的就是防止鍋爐積鹽結(jié)垢。在使用分離劑過程中能有效防止鍋爐積鹽結(jié)垢，不需要進(jìn)行凝結(jié)水二次處理，如，發(fā)電鍋爐受使用環(huán)境限制導(dǎo)致處理?xiàng)l件較差，可以選擇APSF分離劑，不僅能達(dá)到無垢運(yùn)行且水處理效果也相對(duì)較為滿意。

值得注意的是，帶垢鍋爐在使用APSF分離劑過程中，鍋爐會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重堵管事故，因此，APSF分離劑需要在除垢后使用。

4 結(jié)語

綜上所述，APSF分離劑生產(chǎn)工藝簡單且成本較低，適用于各種工業(yè)鍋爐或發(fā)電鍋爐內(nèi)水處理，且防垢效果顯著具有一定的緩蝕作用，有效提升了經(jīng)濟(jì)效益，降低了鍋爐能，對(duì)過濾安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了重要保障，在節(jié)約能源降低成本的同時(shí)，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)

效益。

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作者簡介：李艷雷（1973-），男，河北衡水人，新興鑄管股份有限公司武安工業(yè)區(qū)采購中心招標(biāo)辦主任工程師，研究方向：鋼鐵企業(yè)成本控制。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）