浅析锅炉水垢清除的方法
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摘要：锅炉在运行时，由于锅炉水质不良或水处理方法不当，管理不善，甚至不进行水处理，锅炉在运行一段时间后，水中杂质会粘附在锅筒和管壁上，这种现象称为结垢，这层结垢物称为水垢，锅炉积垢、结垢之后，不但浪费燃料，还会引起锅炉金属腐蚀和恶化蒸汽品质，还会进一步威胁锅炉的安全运行。因此，必须设法消除它，以达到锅炉安全、经济、高效、可靠的运行和保证生产的目的。
中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）33-0062-03
锅炉水垢清除的一般方法有手工除垢、机械除垢、化学除垢三种，可视具体的情况而选用。通过20多年来的工作经验积累，与同行同仁分享交流，这里我重点和同行分享化学除垢常用的方法，即碱法除垢和酸法除垢这两种。
1 碱法除垢
1.1 碱煮法
碱煮法适用于清除钙、镁的硫酸盐水垢以及钙、镁的硫酸盐与硅酸盐的混合水垢。碱煮可以使水垢松软，易于机械清除，因此，当采用机械除垢前，锅炉先用碱煮，则除垢效果很不错。
碱煮用药量，与锅炉的结构、水容量和水垢厚度有关，一般工业锅炉按一立方米水容量取用纯碱和火碱法时，则每一立方米锅水加入磷酸三钠5～6千克和火碱3～5千克。
锅炉在投药前应先进水至水位表最低可见水位，再将配制成15%～20%浓度的药液投入锅炉，碱煮过程中应维持较高水位，采用常压或升压到0.15～0.2兆帕压力下煮沸30～40小时，碱煮结束后，应使锅水自然冷却至70℃左右时，才能全部放出锅水，并立即打开锅炉孔盖，用清水冲洗掉松软的水渣和沉积在锅筒底部的泥渣垢块，并及时对尚未脱落的水垢进行机械清除，防止松软的水垢重新硬化而难以清除。
对于使用非碳酸盐硬度较高的水质，主要是锅水碱度偏低而引起的结垢，当锅炉在运行时保持锅水总碱度在20～22毫克当量/升范围内，是能有效地控制水垢生成的（当锅炉在运行中应按时化验碱度，定时排污并补充碱液进行锅内水处理）。
1.2 纯碱-栲胶法
这一方法适用于结有碳酸盐水垢的小型锅壳锅炉。每一立方米锅水加纯碱2～3千克和栲胶8～10千克，加药后在较低于锅炉工作压力下煮3～4天后，按碱煮法停炉进行冲洗。如煮一次的效果不理想，可连续煮2～3次。
此法除垢的原理是栲胶的主要成分单宁在起作用。单宁渗透到水垢与锅炉金属接合处，在金属表面上形成单宁酸铁保护膜而破坏了水垢与金属之间的连接，使水垢脱落并能阻止和减缓新水垢的生成。
2 酸法除垢
用酸清除水垢，可使用盐酸、磷酸、铬酸及氢氟酸，但不使用硫酸。因为硫酸浓度虽比盐酸高，但因缺乏良好的缓蚀剂，特别是当水垢中含有较多的钙盐时，能在水垢表面生成硫酸钙硬膜，使膜下的水垢不易接触到酸液而影响酸洗效果。硫酸和铬酸的酸洗效果虽然比盐酸更有效，但其价格太贵而且货源稀少，所以一般都采用盐酸。当清洗以硅酸盐水垢为主要成分时，需要添加适量的氢氟酸，以便清洗的进行。
2.1 酸洗除垢的基本原理
用添加了缓蚀剂的酸液对锅炉进行清洗，使碳酸盐水垢溶解和脱落，并随酸液排出锅外而达到清洗水垢的目的。
锅炉用酸液清洗除垢，常采用盐酸为清洗剂，盐酸对水垢有以下的作用：
2.1.3 对含有碳酸盐、硫酸盐或硅酸盐的混合水垢，由于盐酸能溶解其中的碳酸盐成分，从而使水垢逐渐变得疏松而脱落。
由于酸对锅炉金属具有腐蚀作用，所以锅炉在酸洗时必须加入一定量的缓蚀剂以减缓酸的腐蚀作用。它的原理是缓蚀剂与金石表面或溶液中的某些离子发生反应后的生成物覆盖在金属表面上，使金属处于钝化状态，从而抑制了金属的腐蚀。
2.2 酸洗前的准备
2.2.1 停炉后除掉锅筒内和集箱底部的泥渣，并用清水冲净。如果与其他锅炉并用时，应事先做好可靠的隔离工作，以确保人身和锅炉的
安全。
2.2.2 对锅炉进行内外部的检查，锅炉的焊缝和管子胀接处应严密不漏，如有渗漏或裂纹等缺陷，应予修复。并观察锅筒内水垢分布状况与
厚度。
2.2.3 取少量的水垢放入浓度为5%的盐酸溶液内浸泡以判别水垢的性质，若水垢能溶解，则说明可用酸洗法除垢。
2.2.4 准备好供酸洗、中和、钝化保护用的药剂、耐腐容器和其他必需工具以及劳动防护用
品等。
2.3 酸洗工艺简介
2.3.1 酸洗时盐酸的用量。原则上应根据水垢的重量，按与酸进行反应的化学当量进行计算。但锅炉内所结水垢由于受热面部位不同，其厚度、成分、比重都不相同，所以其重量很难确定，同时酸洗溶液浓度又与锅炉的水容量有关。因此，用酸量可根据水垢的平均厚度确定，按锅炉水容量估算出酸耗量，再折合成工业盐酸需用量。酸洗溶液浓度一般不主张过高，如在酸洗过程中酸量不够，应再适当补充新酸洗液，一般配制酸洗溶液时浓度不宜超过8%
2.3.2 酸洗温度和时间。酸洗除垢时，酸洗溶液温度升高，能提高除垢的效果，但金属的腐蚀速度亦迅速增加，因此，酸洗液温度要选得合适。一般用盐酸清洗碳酸盐水垢时，在室温下即可；对于混合水垢，可在不超过缓蚀剂使用温度下选择酸洗温度。
酸洗过程中应进行化学分析，酸洗过程是否结束也应由化学分析的测定方法来决定，一般为4～6小时即可，最长不能超过8小时。
2.3.3 酸洗方法。酸洗方法有浸泡法和强制循环法两种。浸泡法是依靠酸与水垢的化学反应时产生的气体和酸液浓度的变化来使酸液扩散和搅动的。浸泡法所使用的设备简单，酸对锅炉金属的腐蚀小，但清洗效果较差。强制循环则必须依靠泵的工作迫使酸液在锅炉中流动，清洗效果较好，但会使锅炉金属腐蚀的速度增加。故而在工业锅炉中常采用浸泡法和强制循环法相结合的方法来获得较为理想的除垢效果。
酸洗过程中应每隔30分钟，定期测定酸洗液的浓度和温度。当测定的浓度小于0.2%时，或酸洗液里基本无气泡上升，说明水垢已经基本清洗干净，再浸泡0.5～1小时，酸洗过程即可结束。此时，如果水垢尚未清洗干净，而且酸洗液的浓度小于1%时，可排掉部分废液，再补充一定浓度的新酸洗液，继续进行酸洗，直至清洗干净为止。
2.3.4 中和、钝化保护。酸洗除垢效果良好时，锅炉金属壁上的水垢和氧化膜被除掉，金属壁上残留的酸液会使金属发生严重腐蚀，这是非常危险的，必须采取中和、钝化等保护措施。因此，要求酸洗后，用碱中和金属壁上的残留酸液，同时加入磷酸三钠使金属表面形成磷酸盐的保护膜。对于较大型的工业锅炉，在用碱中和后，最好用亚硝酸钠溶液做钝化处理，亚硝酸钠溶液应采取强制循环流动的方法时效果比较好。使锅炉金属表面在亚硝酸钠的强氧化剂作用下，形成致密、均匀的氧化膜，以保护锅炉金属免遭腐蚀。
2.3.5 酸洗后的处理。中和、钝化后，应排尽废液，用清水冲洗干净，再打开人孔、手孔盖，把已脱落的水垢残渣全部清除干净，并用压力水冲洗至所排出的水澄清为止。最后将酸洗的情况详细填写入酸洗除垢记录表内，归入锅炉技术档案，以便查阅。
酸洗后的锅炉一般不作备用炉，应投入使用。在运行初期，可向锅内投入碱性药剂，使锅水的碱度保持在14～20毫克当量/升范围内。如锅水混浊可增加排污次数和排污量，直至锅水品质转入合格正常为止，若不能马上投入运行时，必须采取停炉保养措施。
3 结语
综上所述，锅炉结垢不但降低锅炉的热效率，浪费燃料，还会引起锅炉金属受热面过热，破坏正常的锅炉水循环，引起锅炉金属腐蚀和恶化蒸汽品质，还会进一步威胁锅炉的安全运行，因此，本着安全、经济、高效、可靠的原则，我认为，应从以下几个方面搞好锅炉除垢工作：
（1）应搞好水处理工作，尽量少用酸洗方法除垢，在同一台锅炉上不得在短期内连续进行酸洗。酸洗工作最好由专业酸洗单位承担。
（2）酸洗前应在汽、水管道的阀门上挂牌示意，最好加盲板隔断与其他锅炉的联系，以避免误操作而发生事故。锅筒上部应有排气孔，以便酸洗时产生的气体顺利排出锅炉。
（3）酸洗时，操作人员应做好自身防护工作，并准备好2%的小苏打液和硼酸液等药品，以防止酸、碱液溅到皮肤上而发生烧伤事故。
（4）酸洗现场要加强通风，防止酸洗时产生易燃易爆气体积聚而发生事故，禁止在现场有明火和吸烟现象。
（5）酸洗操作过程中，应严格控制酸洗液的浓度和温度以及酸洗溶液停留在锅炉内的时间。
（6）酸洗后锅炉必须经过碱中和、清水冲洗后，人员才能进入锅炉内检查和作业。
（7）酸洗后排出的废液应采用石灰水中和，以避免腐蚀下水道和污染环境。
参考文献
[1] 吕志信.司炉工等级培训教材（上、中、下册）[M].北京：航空工业出版社，1997.
[2] 刘积贤.工业锅炉安全技术[M].北京：化学工业出版社，1993.
作者简介：孙玉生（1969-），男，云南楚雄人，云南烟叶复烤有限责任公司楚雄复烤厂助理工程师，研究方向：锅炉的节能、环保。