浅析水垢工业锅炉安全运行的危害

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[摘要]锅炉是一种受热、承压易发生爆炸的特种设备，广泛用于国民经济生产和人民生活中，锅炉的安全运行直接影响到人们的生命财产的安全和企业的经济利益。使用过程中，由于受多方面因素的影响， 会产生水垢。水垢的形成，不仅浪费大量的燃料，还会危及锅炉安全运行。本文阐述了水垢产生的原因、危害，以及如何预防和清理，为锅炉的正常运转提供了参考资料。

[关键词]锅炉;水垢;危害

锅炉的安全运行直接影响到人们的生命财产的安全和企业的经济利益。目前使用的小型锅炉，水垢是不容忽视的问题。水垢直接威胁锅炉装置的安全和锅炉的使用寿命，并且还能造成热损失，浪费燃料。

一、水垢的产生原因

1.锅炉给水的杂质进入锅炉后，经过不断地蒸发和浓缩，使锅炉给水中盐类的浓度不断地增大，达到饱和或过饱和程度，就会在锅炉金属表面析出沉淀物。

2.随着锅炉内水温的升高，某些盐类的溶解度与温度成反比，这些盐类在温度升高时，溶解度急剧下降开始形成结垢。

3.不同的盐类相互作用或受热分解，生成难以溶解的化合物。锅炉在连续给水，连续蒸发的过程中，纯净的水变成蒸汽由锅炉送出，使炉内水中的盐类物质不断浓缩，含量不断升高。在锅炉给水含盐程度达到饱和状态或过饱和状态时，盐类物质就会从水中析出，生成固态沉淀物。它们一部分黏附在热负荷较大的受热面上，形成坚硬或松软的水垢，另一部分则悬浮在炉水中，随炉水循环而流动。当受热面处水循环不良、流速较低时，则沉积在受热面上形成二次水垢，或者沉积于流速本来就不高的锅筒、集箱下部，形成泥垢，随定期排污而排出炉外。

因此，水垢的产生，除与锅炉给水中杂质的成分和含量有关外，很大程度还取决于锅炉的运行状态。水的蒸发强度越大，循环速率越高，就越容易生成容易被水循环破坏的疏松沉淀物，可以减少水垢在锅炉蒸发面上集结的数量。与此相反，蒸发强度越小，循环速率越低，就越容易在锅炉蒸发面上结成水垢。

二、锅炉水垢的危害

锅炉受热面的传热特性对锅炉的运行有非常密切的关系,而锅炉水垢都发生在受热面，而且受热温度高、沸腾越强烈的受热面越容易产生水垢。锅炉运行实践及各种资料均表明，水垢对锅炉的危害，主要是因为它的导热性。当锅炉受热面管子结水垢后，锅炉效率将明显下降。锅炉结垢后，其总传热系统将下降，要保持锅炉与未结垢时同样的出力，即保持其传热量不变，只有增加受热面的温压，这样势必增加锅炉的排烟热损失。同时，由于烟气温度升高，炉墙的散热损失也会增加，这样也增加了锅炉散热效率，锅炉效率下降。另一方面，当水垢厚度增加时，水垢的导热热阻增加，受热面的总传热系统下降，如果保持烟气的温度不变，蒸汽的品质不变（即蒸汽或热水的温度不变）也会造成锅炉的总传热量下降，这一方面导致锅炉的出力下降，满足不了设计的要求，影响了生产工艺，同时由于锅炉的有效热下降，也降低了锅炉的效率。也影响锅炉安全运行，钢材的力学强度随着温度的升高而降低。锅炉受热面上产生水垢后，由于水垢处于锅炉受热面的水（或蒸汽）侧，使该侧的热阻增加，这样就会造成金属管壁得不到管内工质的良好冷却，而金属管壁外的烟气温度往往处于1000℃以上的高温加热状态，这样加速了金属的高温腐蚀过程，使金属管壁加快变薄。在高温条件的作用下，金属强度会加快降低。当低碳钢钢材超过315℃时，其机械应力即达到屈服点，如果超过450℃，钢材即产生蠕变，导致钢材的局部过热、变形、鼓泡、破裂、甚至爆破，使锅炉被迫停止运行。由于水垢的生成，需要定期清理水垢或处理事故，运行周期缩短，检修时间增加，随之带来原料、工时的浪费。在水垢的清理过程中，检修人员不但要接触化学药品（如盐酸等），给检修人员带来不安全因素。同时，检修人员有时必须钻进锅炉内部进行除垢操作，增加了工作人员的劳动强度，也对工作人员的健康和安全带来影响。解决水垢的方法主要有对锅炉用水进行预处理、软化处理，形成结垢后及时除垢，除垢方法有机械除垢法：当炉内有水垢或水渣时，停炉后放掉炉石，使锅炉冷却，采用水冲洗或用螺旋钢丝刷清除。常规水垢化学除垢法：根据设备的材质，选用RT-828系列安全强力除垢清洗剂。特殊水垢化学除垢法：对于硫酸盐和硅酸盐水垢、硫酸盐和硅酸盐的混合水垢。选用RT-832特殊水垢预处理清洗剂进行清除。因此,请我们对水垢重视起来，确保特种设备安全运行。

三、水垢的预防与清除

1. 人工除垢：要靠人工锤 、刮、铲等清除水垢， 最后冲洗排尽。这个方法除率低、劳动强度大， 随着化学清洗技术的提高，目前很少使用。

2.机械除垢：依靠专门的清洗工具， 如带有电机、钢丝软带的电动洗管器。清除的物理过程是：当转轴上的铣刀因电机驱动与软轴一起转动时， 铣刀和水触， 铣刀不仅跟着软轴转，同时也沿管壁移动， 将水垢研碎、研细清除。

3.化学除垢：化学除垢分碱洗法和酸洗法，碱洗法就是将不同品种 、不同浓度的碱注入锅炉， 然后在一定的压力下进行煮炉， 从而达到碱洗的目的。酸洗时， 酸不仅能清除锅炉受热面上的水垢，同时也能与金属反应， 从而使锅炉腐蚀或穿孔。因此酸洗的技术与要求比较高， 锅炉酸洗除垢时， 必须请具有相应酸洗级别的酸洗单位来进行 。

4.锅外水处理：这种方法适用于各种锅炉。目前锅外水处理效果可靠的有石灰——软化法，是向已经澄清的水中加入适量的生石灰和纯碱达到软化目的。离子交换软化法主要是依靠钠离子交换器中的交换树脂进行软化处理， 由于交换树脂吸附能力强， 能将游离在水中的钙、镁离子吸附， 从而使锅炉给水硬度达到合格标准。

5.锅内水处理：此法主要是向炉水中加入化学药品， 与炉水中形成水垢的钙、镁盐形成疏松的沉渣， 然后用排污的方法将沉渣排出炉外， 起到防止( 或减少) 锅炉结垢的作用， 炉内加药水处理一般用小型低压火管锅炉。

锅炉作为一种特种设备， 是企业的核心设备之一， 因其高压力、大容量，又具有很大的风险， 因此保证其安全运行， 就显得尤为重要。因此对于锅炉的水处理， 使用单位不能掉以轻心， 应防止锅炉结生较厚的水垢， 以避免锅炉事故的发生。