新型運(yùn)行除垢技術(shù)在消除難溶性水垢中的應(yīng)用

（曲靖市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心，云南 曲靖 655000）

0 引言

鍋爐作為一種熱交換特種設(shè)備，是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中不可或缺的一類(lèi)設(shè)備，據(jù)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2018 年12 月31 日，我國(guó)在用的鍋爐數(shù)量已達(dá)41 萬(wàn)余臺(tái)[1]。近年來(lái)，隨著國(guó)家環(huán)保力度的不斷加大，對(duì)鍋爐的使用也日益規(guī)范，為了節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境，對(duì)于能效值不達(dá)標(biāo)的設(shè)備，國(guó)家明令淘汰，使我國(guó)在用鍋爐的能效限值不斷提高。對(duì)于新增鍋爐，其設(shè)計(jì)和試生產(chǎn)時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)能效測(cè)試，合格后再投入使用，而對(duì)于在役鍋爐，水垢是影響其能效的一個(gè)關(guān)鍵因素，因此該文著重就鍋爐除垢技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

除垢不但對(duì)鍋爐能效值有重要意義，而且能防止鍋爐事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的鍋爐水垢去除方法有酸洗、堿洗和機(jī)械除垢。酸洗除垢技術(shù)要求比較高，很容易對(duì)鍋爐的承壓部件產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕事故；堿洗法對(duì)硫酸鹽垢、硅酸鹽垢等難溶水垢的清洗效果較差。筆者通過(guò)多年的鍋爐檢驗(yàn)、水質(zhì)化驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在和鍋爐使用單位交流溝通中，發(fā)現(xiàn)新一代“運(yùn)行除垢靈”對(duì)于硅酸鹽等難溶性水垢具有獨(dú)到的清洗效果，其可適用于各種熱交換設(shè)備內(nèi)生成的水垢、工業(yè)和民用鍋爐、化工反應(yīng)釜水夾套等設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的水垢[2]?；诖?，該文對(duì)這類(lèi)新型除垢劑的原理和使用方法等進(jìn)行了說(shuō)明。

1 “運(yùn)行除垢靈”除垢原理

“運(yùn)行除垢靈”的性狀一般是白色固體粉末，其密度為1.02 g/cm3~1.06 g/cm3，具有不可燃性。主要成份為2，3—二羥基丁二酸鈉（C4H4O6Na2.2（H2O）。它易溶于水，水溶液呈弱堿性。

根據(jù)配位場(chǎng)化學(xué)最新理論，金屬離子的d 軌道在某些配位體化合物靜電場(chǎng)影響下，可發(fā)生分裂而形成能量不同的軌道。當(dāng)配位體給出孤對(duì)電子與中心金屬元素形成O 鍵時(shí)，該配位體分子中存在空的π 分子軌道或空的P、d 分子軌道，且對(duì)稱(chēng)性合適，中心元素d 軌道上的孤對(duì)電子可與配位體形成反饋π 鍵，從而形成穩(wěn)定的配位化合物。 基于以上原理，對(duì)于在役鍋爐的除垢，如果能使Ca2+、Mg2+d軌道發(fā)生能級(jí)分裂，且有π 分子軌道的化合物作為π 接受配位體，則能夠?qū)Τ高_(dá)到最好的效果。當(dāng)這些化合物與鈣、鎂水垢作用時(shí)，與Ca2+、Mg2+形成穩(wěn)定的配位化合物，從而破壞了鈣、鎂水垢的分子結(jié)構(gòu)，將其溶解除去。這類(lèi)需要時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)速度緩慢，使水垢逐步分解，不易導(dǎo)致大面積剝落，而造成水垢堵管事故。 新型“運(yùn)行除垢靈”具有4 個(gè)優(yōu)點(diǎn)。1） 防腐性能優(yōu)良，對(duì)金屬具有良好的保護(hù)效果，不損傷被清洗設(shè)備。2）除垢高效徹底，對(duì)各種成分的水垢都能有效清除。3）無(wú)毒無(wú)害，清洗廢液不污染環(huán)境，不會(huì)影響操作人員健康。4）在運(yùn)行中清洗，不影響設(shè)備正常運(yùn)行[3]。

2 新型“運(yùn)行除垢靈”的使用方法

使用新型“運(yùn)行除垢靈”對(duì)設(shè)備進(jìn)行清洗時(shí)，可以選擇停機(jī)清洗，也可以選擇運(yùn)行清洗，其使用方法分別如下。

2.1 停機(jī)清洗

停機(jī)清洗分7 個(gè)步驟。1）用橡膠管將配液箱、清洗泵和被清洗設(shè)備連接成清洗回路，并在被清洗設(shè)備頂部設(shè)置排氣孔（鍋爐可利用安全閥或放空閥排氣，其他設(shè)備如無(wú)適合排氣孔可利用清洗回路系統(tǒng)回水管排氣）。2）按配液箱容積和選定的除垢劑濃度計(jì)算新型“運(yùn)行除垢靈”加入量。此處需要注意，市場(chǎng)上有多種類(lèi)型的除垢靈可以選擇，加入時(shí)應(yīng)根據(jù)不同廠家的使用說(shuō)明書(shū)加入不同的量。3）配液箱中加入大半箱水，將“運(yùn)行除垢靈”加入箱中攪拌溶解，再補(bǔ)加余量水混合均勻。4）檢查清洗系統(tǒng)，使系統(tǒng)各閥門(mén)處于開(kāi)啟狀態(tài)。開(kāi)啟清洗泵，將配好的清洗液注滿系統(tǒng) （回水管有清洗液流出且正常循環(huán)）。如果設(shè)備容積較大，可按步驟（3）連續(xù)配液直至注滿。5）間歇循環(huán)清洗10 h ～12 h（循環(huán)1 h，浸泡1 h）。6）置換清洗液，進(jìn)行防銹處理。7）排去廢液，用清水沖洗2~3 遍。

2.2 運(yùn)行清洗

運(yùn)行清洗是新型“運(yùn)行除垢靈”最實(shí)用的特征，它可以在鍋爐等設(shè)備不停機(jī)的狀態(tài)下進(jìn)行清洗，如果被清洗設(shè)備已停用，可將系統(tǒng)注滿清水，開(kāi)啟系統(tǒng)循環(huán)泵按4 個(gè)步驟加藥清洗。1）按系統(tǒng)水容積（m3）和結(jié)垢量（水溝厚度mm）估算“運(yùn)行除垢靈”的用量。2）選擇加藥點(diǎn)，將計(jì)算量的“運(yùn)行除垢靈”加入被清洗設(shè)備水系統(tǒng)，靠系統(tǒng)水流動(dòng)沖擊使其溶解。對(duì)于加藥點(diǎn)的選擇，循環(huán)水系統(tǒng)有冷卻塔時(shí)選在冷卻塔集水池加藥，無(wú)冷卻塔的小型系統(tǒng)也可在冷卻水池中加藥。3）正常運(yùn)行循環(huán)6 h~8 h 后置換清洗液，再進(jìn)行防銹處理。4）停機(jī)排去廢液，用清水沖洗2 遍后正常運(yùn)行。如果系統(tǒng)不能停機(jī)，可邊補(bǔ)清水邊排污，將系統(tǒng)廢液全部置換干凈（至排污水清澈透明、pH 達(dá)7 時(shí)為置換干凈）[4]。

圖1 鍋爐管板除垢前后對(duì)比圖

2.3 參考用量

各廠家生產(chǎn)的“運(yùn)行除垢靈”雖然在用量上稍有區(qū)別，但是根據(jù)筆者多年的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同設(shè)備、不同水垢厚度，采用如下的參考用量能達(dá)到最好的除垢效果，見(jiàn)表1。

表1 “運(yùn)行除垢靈”的參考用量

注意事項(xiàng)。1）每袋“運(yùn)行除垢靈”應(yīng)一次溶入水中用完，不能部分使用，否則會(huì)降低防腐性能和清洗效果。必須部分使用時(shí)，先將整袋 “運(yùn)行除垢靈”溶于水中，然后按比例配用。2）水垢較厚時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加“運(yùn)行除垢靈”用量并延長(zhǎng)清洗時(shí)間，含少量難溶垢時(shí)加入廠家配送的“促進(jìn)劑”可提高清洗效率。3）加溫至40℃～50℃清洗，可提高除垢效率并縮短清洗時(shí)間。

包裝貯存。1）塑袋包裝，貯存于陰涼干燥處，避免日曬雨淋。2）在有效期內(nèi)，結(jié)塊不影響清洗性能。

3“運(yùn)行除垢靈”除垢的應(yīng)用實(shí)例

案例1。曲靖市某飼料廠的一臺(tái)鍋爐是湘潭鍋爐廠1993 年2 月3 日出廠的DZL 2-10-WIIA 型鍋爐，蒸發(fā)量為1.5 t/h~2.0 t/h，水容積為4 m3左右。該鍋爐水垢的主要成份為硫酸鹽和硅酸鹽，水垢厚度為4 mm~6 mm。（3）鍋爐鋼板為20 g，鍋爐無(wú)縫鋼管為20，設(shè)備已使用10 年。該鍋爐使用的是地下水，配有鈉離子交換器做為水處理設(shè)備，但未正常使用。鍋爐每年進(jìn)行堿煮除垢，收效甚微，2014 年5 月水冷壁管因水垢過(guò)厚發(fā)生過(guò)燒爆管事故。

根據(jù)上述情況，建議用戶采用蘭州緩蝕技術(shù)研究所生產(chǎn)的“GR-943 運(yùn)行除垢靈””進(jìn)行運(yùn)行清洗，步驟如下。

3.1 清洗前準(zhǔn)備工作

清洗前對(duì)清洗范圍內(nèi)設(shè)備承壓部件進(jìn)行水壓試驗(yàn)等全面檢查，然后采集清洗前的鍋爐給水和爐水進(jìn)行化驗(yàn)，測(cè)試硬度和堿度。最后對(duì)現(xiàn)有鍋水加藥，并掛試片隨爐運(yùn)行，用以測(cè)試腐蝕情況。

3.2 運(yùn)行清洗工藝

對(duì)該鍋爐擬進(jìn)行40 d ～60 d 的運(yùn)行清洗，加藥方式為每日給水 箱（水池）加藥2 次，分別是上午8：00~8：30和下午18：00~18：30?！癎R-943 運(yùn)行除垢靈”運(yùn)行清洗過(guò)程中必須定期排污。具體為按鍋爐運(yùn)行規(guī)程每班都要進(jìn)行排污處理，排污時(shí)間固定在接班時(shí)，排污時(shí)鍋爐應(yīng)處于低負(fù)荷運(yùn)行，排污率8%左右，各排污閥都應(yīng)排到位，以防止水垢沉積，排污后補(bǔ)水加藥。加入“GR-943 運(yùn)行除垢靈”后，距離下次排污時(shí)間應(yīng)間隔8 h ～9 h，保證“GR-943“運(yùn)行除垢靈””與水垢有足夠的反應(yīng)時(shí)間，使“GR-943 運(yùn)行除垢靈”的藥效充分發(fā)揮出來(lái)，減少浪費(fèi)?！癎R-943“運(yùn)行除垢靈””運(yùn)行清洗期內(nèi)，應(yīng)保持鍋水pH 值在10~12，堿度不小于6 mmol/l，如果pH 值低于10，則須用氫氧化鈉或碳酸鈉調(diào)整pH 值到規(guī)定范圍內(nèi)。

4 清洗后質(zhì)量驗(yàn)收情況

清洗后剩余水垢厚度為0.5 mm~1.0 mm，清洗率為83%～90%，清洗率超過(guò)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（《鍋爐化學(xué)清洗規(guī)則》規(guī)定清洗率的碳酸鹽垢≥80%，硫酸鹽垢、硅酸鹽垢≥60%。）。試片腐蝕率為0.042 g/m2·h，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。（《鍋爐化學(xué)清洗規(guī)則》規(guī)定腐蝕率為≤6 g/m2·h，腐蝕總量不大于72 g/m2。）

5 結(jié)語(yǔ)

新型“運(yùn)行除垢靈”能在不影響設(shè)備正常運(yùn)行情況下，有效地清除各種成份水垢，既解決了水垢積生，浪費(fèi)能源的問(wèn)題，又提高了鍋爐熱能產(chǎn)出效率，確保了鍋爐的安全運(yùn)行。