工業(yè)鍋爐不當(dāng)使用強(qiáng)酸除垢劑引起設(shè)備失效分析

丁利，張振頂，羅建剛，楊俊強(qiáng)，葉向榮，董進(jìn)寧

（廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院，廣東 廣州 510000）

1 概述

蒸汽鍋爐作為一種常見的熱能動力設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于食品、化工、建材等經(jīng)濟(jì)社會各個部門和人們的生活。鍋爐內(nèi)部存在著大量的高溫高壓的蒸汽，工作條件惡劣，經(jīng)長期運(yùn)行后，水處理工作及日常管理不到位極易引起鍋內(nèi)結(jié)水垢，降低鍋爐熱效率，嚴(yán)重結(jié)垢甚至?xí)鸨?。因此，科學(xué)合理的鍋爐清洗除垢是保障鍋爐安全運(yùn)行的重要措施，但不當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)清洗會破壞設(shè)備本體，產(chǎn)生安全隱患。本文重點(diǎn)對一臺工業(yè)鍋爐不當(dāng)使用強(qiáng)酸除垢劑引起的運(yùn)行失效問題進(jìn)行分析。

2 失效情況簡介

某木業(yè)加工廠的一臺4噸蒸汽鍋爐，不當(dāng)添加強(qiáng)酸類除垢劑除水垢，引起靠近鍋筒給水管一側(cè)的多條水冷壁管與下集箱連接的焊縫位置產(chǎn)生腐蝕穿孔泄漏；且部分水冷壁管經(jīng)過換管維修，未能提供維修質(zhì)量證明資料，存在重大安全隱患。根據(jù)TSG G0001-2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第5.4.1.2中B級及以下鍋爐重大修理第（2）條規(guī)定：鍋爐受熱面管子的更換數(shù)量大于該類受熱面管子（含水冷壁管、對流管、過熱器管、省煤器管、煙管等）的10%，并且大于等于10根，屬于鍋爐重大維修。使用單位鍋爐給水不當(dāng)使用強(qiáng)酸類除垢劑和私自換管維修未報鍋爐重大維修告知等情況存在重大安全隱患。該爐型號：DZG4-1.25-WⅡ2，投用日期2012年1月5日，制造日期：2010年11月29日，制造單位：廈門市東雁鍋爐設(shè)備有限公司。事后經(jīng)換管維修監(jiān)檢的水冷壁管共48根（全爐水冷壁管82根），其中爐前方向左側(cè)水冷壁管前起第2、3、4、5、6、7、8條水冷壁管，右側(cè)水冷壁管前起第1～41條（右側(cè)全部）進(jìn)行了換管維修。經(jīng)更換后的水冷壁管與下集箱的連接處角焊縫進(jìn)行了滲透無損檢測，對鍋爐本體進(jìn)行了耐壓試驗（見圖1、2）。

3 問題原因及風(fēng)險分析

3.1 水質(zhì)問題

使用單位日常鍋爐水質(zhì)管理存在問題，鍋爐長時間使用不合格的水引起鍋筒、水冷壁管等受熱面產(chǎn)生水垢,影響鍋爐安全性和經(jīng)濟(jì)性。鍋爐水垢形成的主要原因如下：

受熱分解：水垢的主要成分是Ca(HC03)2、MgC03、CaC03等鈣、鎂鹽類，在加熱中這些鹽類受熱分解，從易溶于水的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶于水的物質(zhì),并附著于金屬表面結(jié)為水垢,鈣、鎂鹽類分解過程如下：

鍋爐水蒸發(fā)和濃縮使一些鹽類超過了其溶解度，隨著水中溶解鹽類的含量不斷增加，當(dāng)達(dá)到飽和狀態(tài)時，易在蒸發(fā)面生成水垢。

水中溶解度較大的鹽類同其他鹽類或堿類發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成難溶于水的化合物，產(chǎn)生水垢。比如：Ca(HC03)2+2NaOH=CaC03↓+N4C03+H20CaCl2+Na2C03=CaC03↓+2NaCl

隨著鍋水溫度的升高，一些鹽類的溶解度下降，如CaS04、CaSi03等。

當(dāng)鍋內(nèi)的水渣如Mg3(P04)、2Mg(OH)2等過多且排污不及時，泥渣易轉(zhuǎn)變?yōu)樗浮?/p>

3.2 鍋爐酸洗未添加緩蝕劑

鍋爐使用強(qiáng)酸類除垢劑沒有相應(yīng)添加緩蝕劑，引起嚴(yán)重腐蝕行為，造成靠近鍋筒給水管一側(cè)的多條水冷壁管與下集箱連接的焊縫位置產(chǎn)生腐蝕減薄穿孔泄漏。除垢劑抽樣化驗結(jié)果表明（見圖3～5）：pH值≤1，屬于強(qiáng)酸類液體。

圖1 被更換的舊水冷壁管

圖2 更換的新水冷壁管

圖3 使用單位使用的除垢劑

圖4 除垢劑現(xiàn)場抽樣

圖5 除垢劑樣品化驗結(jié)果pH值≤1.0

酸洗除水垢主要是利用酸溶解水垢達(dá)到清洗的目的，必須在鍋爐停運(yùn)后進(jìn)行。同時酸洗除水垢必須要加入適量的緩蝕劑，所選用緩蝕劑的緩蝕效率一般大于96%。緩蝕劑的作用是為了防止酸洗過程中鍋爐本體的腐蝕，保證被酸洗的鍋爐在除垢的同時，不被酸類腐蝕。鍋爐在清洗時不應(yīng)只考慮費(fèi)用問題，更要重視清洗的質(zhì)量。許多使用單位僅僅通過目測來判斷鍋爐的清洗是否合格。為控制腐蝕速率和腐蝕量大小，應(yīng)了解腐蝕速率及腐蝕量的測量方法，在監(jiān)督清洗單位作業(yè)過程中要懸掛腐蝕試片，而且懸掛后應(yīng)立即測量。

3.3 其他原因

清洗循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計合理性、清洗中是否進(jìn)行化學(xué)檢驗、清洗后是否進(jìn)行科學(xué)的鈍化處理等都會影響設(shè)備運(yùn)行安全。同時一些清洗單位純粹為追求經(jīng)濟(jì)利益，導(dǎo)致鍋爐清洗行業(yè)或多或少存在不規(guī)范現(xiàn)象。而這些問題會對鍋爐的節(jié)能生產(chǎn)、安全運(yùn)行及環(huán)境保護(hù)等產(chǎn)生負(fù)面影響。

4 結(jié)語

鍋爐管理不善引起鍋內(nèi)大量結(jié)水垢，不僅不利于換熱，也容易造成安全隱患。重視水質(zhì)管理，積極清理鍋爐積結(jié)的水垢是改善鍋爐安全節(jié)能運(yùn)行的重要措施。但應(yīng)特別注意鍋爐清洗時，企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格把控施工單位的施工工藝和方案，并加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)督，尤其是鍋爐酸洗時需要添加緩蝕劑，防止腐蝕設(shè)備本體，避免發(fā)生為了清除水垢而產(chǎn)生更嚴(yán)重的安全問題。同時鍋爐使用單位應(yīng)重視法律法規(guī)，鍋爐屬于特種設(shè)備，重大維修除了請有資質(zhì)的施工單位作業(yè)外，還應(yīng)當(dāng)及時告知相關(guān)行政部門，向檢驗機(jī)構(gòu)報維修監(jiān)督檢驗。