淺談鍋爐結(jié)垢的原因及處理措施

謝君雄

摘 要：鍋爐在現(xiàn)代人們生活中起著重要的作用，鍋爐運(yùn)行的好壞直接影響到人們的日常生活，要想保證鍋爐能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要科學(xué)司爐，確保運(yùn)行穩(wěn)定。鍋爐在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，隨著水溫升高或蒸發(fā)濃縮，就在鍋爐內(nèi)受熱面的側(cè)金屬表面形成固體硬質(zhì)附著物，使得大量水垢聚結(jié)，容易導(dǎo)致停爐影響供氣供熱，嚴(yán)重則會(huì)引發(fā)鍋爐爆破事故，只有加強(qiáng)安全意識(shí)，加大對(duì)水垢監(jiān)測(cè)力度，才能確保可靠的安全生產(chǎn)、運(yùn)行。文章主要針對(duì)鍋爐運(yùn)行中的結(jié)垢原因進(jìn)行探討，提出相關(guān)解決對(duì)策及措施。

關(guān)鍵詞：鍋爐；結(jié)垢；清除

引言

就我國(guó)目前來看，鍋爐給水的水質(zhì)難以保證過濾到位，當(dāng)遇到給水不好時(shí)，鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間后，在鍋爐內(nèi)側(cè)受熱面或與水接觸的管壁上就會(huì)產(chǎn)生出許多黃色沉淀物。這種沉淀物的成分各有不同，密度堅(jiān)硬的為水垢；呈懸浮狀態(tài)存在爐水中或沉積在汽包、下聯(lián)箱等水流緩慢處的，稱其為水渣或泥渣，不同的沉淀物成因不同。

1 鍋爐結(jié)垢原因

水垢和水渣是鍋爐最主要的兩種沉淀物，他們的成因大體相同，多是由于鈣和鎂的某些鹽類所構(gòu)造，主要成因就是這些物質(zhì)水中的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)溶解度，導(dǎo)致大量沉淀，造成鍋爐結(jié)垢。

（1）分解水在高溫下加熱，在形成蒸發(fā)的過程中，過多的鈣、鎂、鹽類相互發(fā)生化學(xué)分解反應(yīng)，形成難溶于水的物質(zhì)，導(dǎo)致物質(zhì)析出，日積月累便不斷加厚增多。（2）在一定濕度標(biāo)準(zhǔn)下，產(chǎn)生蒸發(fā)濃縮，而已知和鹽類在水中溶解度是一定的、標(biāo)準(zhǔn)的，但不斷蒸發(fā)導(dǎo)致爐水大量濃縮揮發(fā)，而使水中可溶性鈣、鎂鹽類的濃度越來越大，如果達(dá)到了溶度積時(shí)，則形成了過飽和溶液，導(dǎo)致物質(zhì)從水中析出產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。（3）鍋爐在操作運(yùn)行時(shí)，爐水不斷加熱，同時(shí)受熱蒸發(fā)影響，水量不斷發(fā)生濃縮變化，這是自然情況，是不可避免的現(xiàn)象，所以只要水中有構(gòu)成硬度的物質(zhì)就會(huì)使鍋爐結(jié)垢。隨著溫度不斷增加，溶解度降低，大多數(shù)物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高增大，形成正溫度系數(shù)；少數(shù)物質(zhì)溶解度卻是隨溫度的升高而減小，形成負(fù)溫度系數(shù)。

2 水垢的種類

水垢按不同的成因分為多種，其構(gòu)成成分均相當(dāng)復(fù)雜，成因也各有不同，一般情況下，都是多種化合物的混合體，一般我們把水垢分為如下幾種形式。

2.1 硫酸鈣水垢

硫酸鈣水垢硬度較高，是堅(jiān)硬致密的一種水垢，一般常沉積在鍋爐受熱最高的地方，面積較大，不易清除，附著力較強(qiáng)。形成的原因是水中溶解硫酸鈣含量超出了50%以上。

2.2 硅酸鹽水垢

硅酸鹽水垢多集結(jié)在熱應(yīng)力較大的蒸發(fā)面上，形成大面積的沉積物，這種水垢硬度最大，非常堅(jiān)硬同時(shí)不具備導(dǎo)熱性，影響鍋爐供熱效果，也是最難清除的一種頑固性水垢。成因多是指SiO2含量在水中占20%以上形成的。

2.3 碳酸鹽水垢

碳酸鹽水垢在鍋爐濕度不高的地方生成，大多附著在鍋爐溫度最低的部位，一般由兩種形態(tài)構(gòu)成，一種是硬度高的硬質(zhì)水垢，另一種是疏松海綿狀的軟質(zhì)水垢。成因多為碳酸鈣含量在水中的比例超過50%以上。

2.4 混合水垢

混合水垢在熱力作用下，是極容易導(dǎo)熱的水垢，其導(dǎo)熱系數(shù)比較大，一般容易混淆為碳酸鹽水垢。成因主要是由CaCO3、Mg（OH）2、CaSO4、CaSiO3等多種成分綜合構(gòu)成，無法斷定由哪一種最先形成，所以說是一種成分最復(fù)雜的水垢。

2.5 含油水垢

含油水垢是指水中含油量較大時(shí)，恰好水的硬度又比較小時(shí)，形成的黑色疏松含油水垢，一般情況下，其油質(zhì)含量可占5%以上，這種水垢多沉積在爐內(nèi)溫度最高的部位，這種水垢相當(dāng)不好清除，附著力較強(qiáng)。

3 水垢的危害性

水垢不論是哪種均是熱的不良導(dǎo)體，也就是說其導(dǎo)熱性能非常弱，嚴(yán)重的影響水濕度升高。通常燃料在爐膛內(nèi)完全燃燒以后，會(huì)形成較高的熱能效應(yīng)，通過鋼板、鋼管等導(dǎo)熱介質(zhì)陸續(xù)傳給爐水，使?fàn)t水濕度不斷增加。基于這種熱能的傳遞效果考慮，主要決定因素還是介質(zhì)的傳導(dǎo)效果，介質(zhì)導(dǎo)熱效果好壞直接決定了水的溫度是否合乎標(biāo)準(zhǔn)要求，一般情況下，我們可以使用導(dǎo)熱系數(shù)（λ）表示，也就是在一定的計(jì)算時(shí)間周期內(nèi)，每個(gè)單位面積上，垂直通過導(dǎo)熱介質(zhì)的熱量大小，我們可以使用單位千卡/米·小時(shí)·℃來計(jì)算。假如設(shè)定鍋爐鋼板導(dǎo)熱系數(shù)是50千卡/米·小時(shí)·℃，水垢導(dǎo)熱系數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)數(shù)值的，導(dǎo)熱能力相當(dāng)小，據(jù)計(jì)算，其與鍋爐鋼板比較導(dǎo)熱系數(shù)要小數(shù)十倍左右，有的甚至高達(dá)數(shù)百倍，二者相差較大，嚴(yán)重的影響了導(dǎo)熱速度和質(zhì)量，不同的水垢導(dǎo)熱系數(shù)是不同的，如何按化學(xué)成分看，含油水垢和硅酸鹽水垢導(dǎo)熱系數(shù)最小，也就是說，導(dǎo)熱能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)也存在相當(dāng)大的危害，隱患較多。不同的水垢導(dǎo)熱系數(shù)間也存在差異，同一種化學(xué)成分形成的水垢，由于形成時(shí)間、形成規(guī)模、形成條件的不同，有疏松多孔的、也有致密堅(jiān)實(shí)的，雖然兩者成分相同，但表現(xiàn)在水垢導(dǎo)熟系數(shù)不同。那么因水垢導(dǎo)熱系數(shù)過小，極易引發(fā)不良后果，表現(xiàn)如下：（1）影響安全運(yùn)行。水垢的導(dǎo)熱性不好，導(dǎo)致金屬表面的熱量不能很快的傳遞，造成金屬受熱面溫度短時(shí)間內(nèi)快速增長(zhǎng)，金屬表面強(qiáng)度降低，使鍋筒和管壁變形、鼓皰、裂紋，甚至爆破，極大的威脅運(yùn)轉(zhuǎn)安全，埋下許多安全隱患。（2）影響水循環(huán)。如果是發(fā)生在水冷壁內(nèi)的結(jié)垢現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致水的流通截面狹窄變小，極大的增加了水的流動(dòng)阻力，如果不被發(fā)現(xiàn)，時(shí)間長(zhǎng)了，就會(huì)造成管子的堵塞，使水無法流動(dòng)通暢，極大的導(dǎo)致水循環(huán)能力變?nèi)?。?）浪費(fèi)燃料。燃料是成本中最大的支出，如果水垢的導(dǎo)熱性能很差，金屬受熱面?zhèn)鳠崆闆r發(fā)生惡化，就會(huì)大大降低鍋爐供熱效率，影響供熱效果，通過大量燃燒燃料，才能提高溫度，極大的浪費(fèi)了燃料，增加了運(yùn)轉(zhuǎn)成本。（4）縮短鍋爐壽命。水垢結(jié)存越多，時(shí)間越久，導(dǎo)致鍋爐金屬長(zhǎng)期腐蝕，造成金屬損壞和泄漏事故發(fā)生。

4 水垢的清除

4.1 堿法除垢

這種方式有一定的腐蝕性，一般是針對(duì)硫酸鹽和硅酸鹽水垢使用的方式，這種方法不能完全把水垢溶解，只能讓水垢在一定時(shí)間內(nèi)自行軟化，形成疏松物質(zhì)后，使用機(jī)械法進(jìn)行清除。這種方法也有一定的局限性，對(duì)容器的選擇較大，如果是脹接鍋爐，需要事前檢查有沒有泄露或不嚴(yán)密的地方，如果發(fā)現(xiàn)不嚴(yán)密就需要進(jìn)行合理處置，不能因?yàn)槌?，而造成脹接處堿液濃縮度過大，對(duì)容器形成腐蝕損壞。

4.2 橡 栲膠除垢

通過大量的實(shí)踐證明，橡 栲膠除垢優(yōu)點(diǎn)較多，一般具有簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、安全的優(yōu)點(diǎn)，而且不能損壞鍋爐。橡 栲膠能夠有效的改變水垢晶型結(jié)構(gòu)，可以使水垢產(chǎn)生疏松效果，讓水垢與金屬之間發(fā)生脫離，這種方法應(yīng)用較廣泛開展，不但用于鍋爐水處理防垢，還用于對(duì)鍋爐除垢過程中。

4.3 機(jī)械除垢

機(jī)械除垢選用在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小型鍋爐上，主要是人工使用特殊扁鏟、鋼絲刷和機(jī)動(dòng)銑管器，徹底除掉水垢的一種簡(jiǎn)單易行的方法。當(dāng)發(fā)現(xiàn)疏松水垢時(shí)，要停爐把水放凈，用清水反復(fù)沖洗。

4.4 酸洗除垢

必須使用安全可靠的酸洗設(shè)備，才能有效的清除鍋爐水垢，不會(huì)腐蝕鍋爐，酸洗液主要是由鹽酸加緩蝕劑配比合成的。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，只有在使用鍋爐過程中及時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)水垢，并通過適當(dāng)方法清除，才能保證鍋爐受熱面不結(jié)水垢，確保鍋爐處于無垢或薄垢狀態(tài)下，對(duì)發(fā)現(xiàn)的故障及時(shí)解決，進(jìn)一步提升鍋爐工作效率，保障運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。

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