淺談水垢在鍋爐運(yùn)行中的危害及預(yù)防

張進(jìn)強(qiáng)

摘要：在現(xiàn)代化的生產(chǎn)生活中，鍋爐依舊是產(chǎn)生熱力能源和取暖的主要設(shè)備。燃料在鍋爐運(yùn)行中的發(fā)熱效率以及鍋爐發(fā)熱時(shí)的安全性，不僅與鍋爐本身的性能好壞有關(guān)，而且與鍋爐在運(yùn)行中產(chǎn)生的水垢也有著密切的關(guān)系。文章對(duì)水垢在鍋爐運(yùn)行中的危害以及預(yù)防進(jìn)行了探討，闡明了水垢的產(chǎn)生以及其對(duì)鍋爐的不利影響，供有關(guān)人員在工作中借鑒。

關(guān)鍵詞：水垢；鍋爐運(yùn)行；熱力能源；取暖設(shè)備；熱效率；鍋爐安全 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK227 文章編號(hào)：1009-2374（2016）17-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.030

現(xiàn)階段，人們既困惑于如何解決鍋爐水垢的產(chǎn)生這一問題，同時(shí)又對(duì)這個(gè)問題的認(rèn)知存在著誤區(qū)。往往采用的解決辦法是盲目地進(jìn)行清理，在這種解決方式下，不僅無法將鍋爐中的水垢徹底清理干凈，還可能會(huì)因?yàn)榍謇淼牟蝗娑a(chǎn)生炸爐的現(xiàn)象，存在著一定的不合理性和危險(xiǎn)性。鍋爐水垢的產(chǎn)生會(huì)降低燃料的利用率，增加生產(chǎn)成本，嚴(yán)重情況下會(huì)造成鍋爐爆炸，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成很大的威脅。因此，應(yīng)該從根本上探討水垢在鍋爐運(yùn)行中的危害以及預(yù)防，找出解決水垢問題最有效的方法，考慮實(shí)踐情況，應(yīng)用到生產(chǎn)生活中，才能將產(chǎn)生負(fù)面影響的可能性降到最低，便于生產(chǎn)生活安全有效地進(jìn)行。

1 水垢的形成原因及性質(zhì)

1.1 水垢的形成原因

水垢是一種有害雜質(zhì)，其形成是因?yàn)樗械牡V物質(zhì)和結(jié)晶體等經(jīng)過各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生固體沉淀并析出。水的硬度主要是指水中鈣、鎂離子沉淀肥皂水的能力，也就相當(dāng)于水的硬度越大，水中存在的鈣、鎂離子越多。因此水的硬度越大，則產(chǎn)生的水垢越多。在鍋爐運(yùn)行過程中，水垢的形成主要有以下四種形式：

1.1.1 碳酸氫鹽的受熱分解。在硬度比較大的水中，存在著較多的碳酸氫鹽，主要有碳酸氫鈣、碳酸氫鎂等，水在鍋爐中不斷加熱的同時(shí)，碳酸氫鹽受熱分解，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)放出二氧化碳并形成不溶于水的碳酸鈣、碳酸鎂等物質(zhì)，成為組成水垢的一部分。

1.1.2 水蒸發(fā)溶質(zhì)析出。隨著對(duì)鍋爐中的水不斷地加熱，水變成水蒸氣不斷地蒸發(fā)，一些水中存在的本就不易溶于水的物質(zhì)，比如說硫酸鈣，因液體的減少而達(dá)到了飽和，只能以晶體的形式析出，成為了水垢的又一組成部分。

1.1.3 溫度升高溶質(zhì)析出。在水中溶解的物質(zhì)中，有的溶質(zhì)隨水溫度的升高，溶解度不斷升高，然而有的溶質(zhì)隨著水溫的升高，溶解度逐漸降低。鍋爐中的水隨著加熱，其中隨溫度升高溶解度降低的溶質(zhì)達(dá)到飽和狀態(tài)而析出，成為了水垢的又一組成部分。

1.1.4 鍋爐的銹蝕。在鍋爐的長期使用過程中，難免會(huì)出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，鍋爐內(nèi)壁出現(xiàn)鐵銹的剝落，這些鐵銹同樣不溶于水，漸漸的沉淀，也是水垢形成的一部分。

1.2 水垢的性質(zhì)

水垢的產(chǎn)生可以說是危害眾多，這些危害的產(chǎn)生是由其本身的性質(zhì)所決定的。水垢的組成成分復(fù)雜，一般由碳酸鹽雜質(zhì)、硫酸鹽雜質(zhì)和硅酸鹽雜質(zhì)組成，這些物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)是對(duì)鍋爐產(chǎn)生危害的主要原因。

在鍋爐生產(chǎn)過程中，主要考察的是其導(dǎo)熱性和安全性是否良好。水垢對(duì)這兩方面存在著較大的影響，碳酸鹽是無機(jī)化合物，其本身的導(dǎo)熱性很低，和鋼材相比較而言，相差幾百倍甚至幾千倍。常見的水垢導(dǎo)熱系數(shù)見表1：

同時(shí)，水垢作為黏附在鍋爐內(nèi)壁上的物質(zhì)，其堅(jiān)硬度對(duì)鍋爐壽命的影響以及清理的難易程度有著重要的影響，水垢中存在的碳酸鹽，硫酸鹽以及硅酸鹽等無機(jī)化合物，其本身的硬度較大，尤其是硫酸鹽和硅酸鹽，其堅(jiān)硬程度以及粘附性都十分高，對(duì)水垢的清理造成了相當(dāng)大的困難。常見的水垢堅(jiān)硬程度以及吸附性見表2：

2 水垢在鍋爐運(yùn)行中的危害

經(jīng)過上面對(duì)水垢有關(guān)性質(zhì)的分析，可以看出水垢在鍋爐運(yùn)行中可以帶來巨大的危害，主要有熱效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性三方面的危害。

2.1 水垢在熱效率方面帶來的危害

組成水垢的碳酸鹽、硫酸鹽以及硅酸鹽等物質(zhì)，因其具有十分低的導(dǎo)熱性，隔熱效果顯著，隨著水垢的逐漸增多，鍋爐的熱效率變得越來越低，當(dāng)鍋爐受熱面存有水垢時(shí)，本來通過金屬壁面?zhèn)鬟f熱量變成了通過金屬層和水垢面兩層來傳遞熱量，雖然此時(shí)傳熱面積變化不大，壁面兩端的溫差變化也不大，但是水垢面的導(dǎo)熱系數(shù)非常小，傳熱壁面加厚，使得傳熱阻力大大增加，往往鍋爐外部已經(jīng)具有很高的溫度，內(nèi)部的水還沒有沸騰，這樣傳熱效率明顯變低。水垢面為1mm厚，熱效率會(huì)下降5%，燃料會(huì)增多8%，大大地增加了燃料的浪費(fèi)。

2.2 水垢在鍋爐安全方面的危害

水垢的組成成分具有很大的黏附性，在水垢形成的同時(shí)，會(huì)自然沉淀在鍋爐的底部和兩側(cè)，長久以來，就會(huì)在鍋爐內(nèi)壁形成一層水垢層，在鍋爐運(yùn)行的過程中，外部對(duì)鍋爐的金屬層進(jìn)行加熱，然而由于水垢層的導(dǎo)熱性很差，會(huì)出現(xiàn)外部的金屬層被燒紅，然而內(nèi)部的水垢層溫度比較低，兩者存在較大的溫差。此時(shí)，如果水垢出現(xiàn)裂縫，那么水就會(huì)滲透到外部溫度很高的鋼板上面，急劇蒸發(fā)，使得爐內(nèi)壓力突然增大，鍋爐發(fā)生爆炸。經(jīng)過計(jì)算，一個(gè)20噸水容量的鍋爐，在5個(gè)大氣壓時(shí)爆炸的威力相當(dāng)于330多公斤火藥爆炸的威力。鍋爐爆炸會(huì)造成大量的財(cái)產(chǎn)生命損失。

2.3 水垢在經(jīng)濟(jì)方面的危害

在經(jīng)濟(jì)方面，水垢的產(chǎn)生不僅會(huì)造成燃料的浪費(fèi)，鍋爐爆炸等大量的財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)鍋爐本身也是一種很大的危害，水垢的產(chǎn)生會(huì)使鍋爐受熱不正常，因?yàn)閮?nèi)外的溫度差以及裂縫的產(chǎn)生，鍋爐局部受熱不均勻，鍋爐壁局部變薄，降低鍋爐的使用壽命，加快鍋爐的腐蝕，使鍋爐容易損壞，提高生產(chǎn)成本。

3 水垢產(chǎn)生的預(yù)防

3.1 水質(zhì)的檢測

水質(zhì)的好壞是水垢產(chǎn)生多少的根本決定因素，在鍋爐運(yùn)行前對(duì)水進(jìn)行處理是預(yù)防水垢的有效手段，應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)，對(duì)水進(jìn)行軟化，也就是將水中的鈣、鎂等離子經(jīng)過化學(xué)處理使其排除。這種方法從根本上解決了水垢問題，效果顯著，但是要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行定期的檢查，操作比較麻煩。

3.2 定期的清理

為了避免水垢在鍋爐運(yùn)行中的危害，對(duì)鍋爐內(nèi)進(jìn)行定期的檢測，對(duì)于水垢進(jìn)行及時(shí)的清理，保持鍋爐內(nèi)部的整潔干凈，常用的清理水垢的方法有選用特殊的預(yù)處理清洗劑，一般將溶液濃度控制在2%～5%，也可以根據(jù)水垢的厚度來定，清除過程中可選擇不加壓長時(shí)間煮爐，清洗之后對(duì)爐渣要進(jìn)行立即的清洗。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單方便易操作，但是無法從根本上解決問題，長期如此還是會(huì)造成鍋爐的損壞。

3.3 向鍋爐內(nèi)投放化學(xué)物質(zhì)

在鍋爐運(yùn)行過程中，也可以在爐內(nèi)投入化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)可以與水垢中的鈣鹽、鎂鹽等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其剝落形成殘?jiān)?，通過特定的排污口排放出去。例如：對(duì)某廠小型低壓鍋爐進(jìn)行水垢清理，采用鍋爐內(nèi)部水處理方法，采用火堿（氫氧化鈉）、碳酸鈉、磷酸三鈉等藥品，進(jìn)行溶液的配置。一般情況下，火堿溶液濃度不大于2%，碳酸鈉溶液濃度不大于5%，磷酸三鈉溶液濃度為5%～8%。配置好溶液以后，采用連續(xù)加藥的方法，將藥液提前加入到水中，保持爐內(nèi)藥液均勻。在加藥一段時(shí)間后，利用鍋爐的排污系統(tǒng)，將形成的泥渣和泥垢排出，完成對(duì)該廠小型低壓鍋爐的水垢清理。

4 結(jié)語

在鍋爐生產(chǎn)過程中，其內(nèi)部的物理化學(xué)反應(yīng)是很復(fù)雜的過程，在這個(gè)過程中，任何一個(gè)負(fù)面的因素都會(huì)造成鍋爐運(yùn)行的不穩(wěn)定，從而會(huì)有意外的發(fā)生。水垢的產(chǎn)生是鍋爐運(yùn)行過程中最大的威脅因素，水垢的產(chǎn)生雖然是緩慢的，但是其影響是十分巨大的，從開始就注意和預(yù)防水垢的產(chǎn)生，做到及時(shí)的檢測和解決，可以保證鍋爐有效率地安全運(yùn)行，提高鍋爐的使用壽命，在工業(yè)大鍋爐生產(chǎn)過程中更要加以注意，才能提高生產(chǎn)，減少成本。

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（責(zé)任編輯：王 波）