浅谈锅炉水垢危害及其主要安全应对技术措施

摘 要：锅炉里的水的质量，直接给锅炉的安全经济运行以及运行时安全系数带来影响。锅炉和其附属设备的安全经济而有效运行的核心因素是指锅炉用水的水质能否达到要求，为了能够令锅炉使用单位足够的重视这一问题的严重性。

关键词：结垢；腐蚀；锅炉水质；节能；安全

锅炉是属于在日常生活中被普遍使用的一种设备，但承压、受热时易发生爆炸，为了延长锅炉使用寿命，保障锅炉能够安全运行，并且减少耗损资金，应在锅炉使用过程中对水质进行处理，以水作为媒介的承压锅炉是生产热水以及蒸汽的热工主要设备降低锅炉热效率或者产生汽水共腾，恶化蒸汽品质。当锅炉水质未达到标准要求时，锅炉受热面会因此生成水垢，产生水垢后，腐蚀和污染蒸汽就随之而来。会使每年浪费达千万吨的燃料，浪费燃料、以至发生爆管、堵管等诸如此类的严重事故。相当于导致几亿元的额外一些没有必要的经济损失。锅炉被广泛用于人民生活与国民经济生产中，锅炉的安全会直接关乎到国家和人民生命财产是否遭到破坏。

1 水垢对锅炉安全、经济运行的危害

1.1 假如进行适当的水质分析处理，监督、加强管理，锅炉用水引起对锅炉和连接设备的破坏，是有可能提前做好防范准备的。倘若出现水锤的现象，很容易造成蒸汽系统连接处损坏，加大了维修所需的费用以及维修量，不注意时，与此同时也有可能会烫伤人员。正常的安全生产会蒸汽受到严重的污染而带来影响。导致蒸汽流通管道与过热器管产生积盐，情况严重时能将会由于管道堵塞，造成事故。里面充有气泡水位计，造成液面分辨不清，无法准确的看到锅筒的水位，锅炉满水或者缺水都会带来危害，事故后，不得不停炉，期间必定会造成一些经济损失。容易引起蒸汽阀门，过热器内的回水弯头部位腐蚀，很大程度上缩短了使用寿命。所以，为了保证锅炉既安全又经济且有效地运行。一定要做好锅炉用水的分析、管理、监督等工作。

1.2 锅炉的热效率会因为水垢的存在而大幅度的降低，也就是受热面的传热性能明显的降低，实验数据可以证明，水垢结生得越厚，燃料消耗就越大，热效率也就越低。当结生水垢大概达到为8 毫米时，燃料消耗量则增至 35%；为 5 毫米时，燃料消耗就要达到16%；1.5 毫米时，就要多消耗7%的燃料；燃料燃烧时所放出的热量不能很快的传递给炉水，大量热量随着烟气带走，浪费大量燃料 ，排烟温度因此就比正常的要高，增加排烟热所带来的损失。炉排面积与炉膛容积是不变的，所以锅炉若是生了水垢，无论投加多少燃料，锅炉的热效率都不可能会变大的，因为燃料燃烧依然是受到局限的。

1.3 锅炉在正常工作过程中，金属壁温都不会超过280℃，金属受热后能及时将热量传递给水，此时两者的温度差值在30℃左右，倘若受热面结生水垢，情况就大不相同了，强度不如以前，会导致金属过热，对其安全性能也受到影响。除此之外，金属壁温的升高导致受热膨胀，会使金属伸长，使炉管发生龟裂的现象，倘若1米长的炉管，这对于没有几乎不可再继续伸缩的受热面来就会发生龟裂。根据以往的经验得知，水垢厚度会影响金属壁温，他们之间是成正比的，事故发生的概率会因此就变大。锅炉受热面的材料一般选用碳素钢，在使用期间，金属壁所能承受的温度在不高于450℃。当水垢为 0.3 厘米时，金属壁温则会达到到580℃，远远超过了钢材所能承受的最大温度，这时钢材的抗拉强度就会由原来的3930000pa下降到980000pa，锅炉受压元件就会在内部压力的作用下发生泄漏、变形等，严重的时候甚至都会爆炸。当工作压力为1250000pa的锅炉受热面结有1 毫米厚水垢时，炉水和金属壁的温度差值就会达到200℃左右。此时金属壁温并没有超过其最大承受的温度

2 从锅炉运行安全角度出发，锅炉结生水垢存在以下危害

2.1 锅炉结垢如果过多，就会导致水冷壁、锅筒鼓包以及对流管束破裂。锅炉正常情况下使用，能够不间断的工作大概20年。而对于当今大多数使用单位的锅炉都从未使用到这个时间，导致这个因素有很多，影响最大的就不得不说水垢了。锅炉使用年限减短，浪费很多的资金。有些单位，蒸汽压力的要求都会比较严格，只能更换成新的锅炉。与其相反的是，有些单位，蒸汽压力过低同样也会影响产品质量，甚至会有次品，经济效益就得不到保障。所以，为保证安全，锅筒挖补修复后，要依照实际情况对其合理的降压使用。

2.2 破坏水循环。锅炉中的水循环有两种方式，任何水循环的模式，都是通过设计和认真计算的，也就是说流通截面积的大小是能够保证通畅的。首先说的是强迫水循环，它是被迫使循环的，动力是水泵提供的， 在机械动力的作用下而产生的一种循环模式。还有一种叫做自然水循环，它的工作原理与强迫水循环不同，它是利用下生管以及上升管存在的汽水比重的差异，所带来的压力差产生的作用力而进行的水循环。而生水垢后的炉管内壁，流动过程中所带来的摩擦力也会增大，管内流通面积就会减少，使正常的水循环程序出现紊乱，使得距离火近的那一面的金属壁温会比以往高。金属壁温更高，长期下去就会发生爆管事故，当水垢把管路完全堵死后，水循环也就完全的停止。

3 锅炉主要安全预防应对措施

为了让锅炉尽可能地薄垢甚至在不结垢的情况下运行，就要加强锅炉给水处理的管理力度，以上所说的是保障锅炉经济与安全运行的十分重要环节。提前预防水垢生成，往往会利用机械、人工除垢，这个方法不仅劳动强度大，而且除垢的速度也不是很高，靠人工锤、刮、铲等清除水垢，最后冲洗排尽的这个程序现今也渐渐的随着化学清洗技术的创新代替了人工方法。

3.1 类似带有钢丝软带、电机的电动洗管器，利用专门的清洗工具，我们把这种形式称为机械除垢。清除水垢的这个过程属于物理变化：直径为3.6cm～10cm的管内水垢均可被清除。电机驱动会带动转轴上的软轴以及铣刀一起转动，铣刀与水垢接触，铣刀不仅沿管壁移动同时也随着软轴转，将水垢研碎、研细直至剥落。

3.2 使锅炉水设施的选用以及处理方法能够规范化。确保锅炉水质达到所要求的标准规定。锅炉使用单位应当依照锅炉的水源情况、参数、数量，选择适当有用的水处理方法，相匹配的合理的水处理设备还有系统，①若是锅外化学解决的，选择的离子交换器的周期制水量、清洗水耗、工作交换容量、盐耗或酸耗要求等应和锅炉的出力相匹配。并能在适当的经费下运行。②额定蒸发量不大于3t/h，且额定蒸汽压力不大于 1000000Pa 的汽水两用锅炉与蒸汽锅炉可向锅内加入药物，利用这种方式进行处理。但值得注意的是，此过程中一定要仔仔细细的把排污、加药和清洗工作做好，严格的监督锅炉的结垢、水质加强和腐蚀。③为保障锅炉安全运行，并且进一步降低锅炉能耗。锅炉使用单位在选择水处理方法时应根据实际使用情况，锅内加药处理作为锅外水处理方法的查漏补缺的步骤，采取锅内水处理方法以及锅外难打处理方法相结合的方式。对锅炉金属表面形成保护膜有很大好处，能消除遗留下的硬度，使腐蚀的发生率降到最低，使锅炉可以薄垢甚至无垢运行。

3.3 化学除垢一般被分为两种类型，酸洗法与碱洗法。酸洗的技术与要求相对比较严格，酸洗除垢时，酸能清除锅炉受热面上的水垢，根据常识可知，酸也能与金属发生置换反应，这样，时间久了，会使锅炉遭到腐蚀，严重时可能会穿孔。锅炉酸洗除垢时，不可自行处理，必须请具有相应酸洗技术的酸洗单位来进行。而碱洗法就没有酸洗法复杂，就是在特定的压力下将不同浓度、不同品种的碱液注入锅炉，然后进行煮炉，这种方式就是碱洗。

3.4 水垢的化学成分主要是钙镁化合物，为预防锅炉结生水垢，我们可以利用离子交换树脂，的交换树脂不光有阳离子交换树脂而且还有阴离子交换树脂。它是一种颗粒状物质，并且与水不相溶，属于不溶性的高分子化合物，将锅炉给水在进入锅炉之前，去除水中含有的钙镁离子，当离子交换树脂与溶液中的一些离子相遇时，包含那些交换离子的特点，离子交换树脂中含有钠离子，水中则含有钙镁离子，当三者相遇时，会发生可逆性的等当量的反应，这种过程还被叫做离子交换软化，此反应发生后，水中的钙镁离子含量就会大幅度降低甚至完全被消除，这样的做法能达到锅炉防垢的目标。

3.5 锅内水处理。为使水中各种离子的比例关系达到平衡状态，由于给水水质的不同，向锅水中加入合适的软水剂，保持锅水的品质不变，为了防止结生水垢，锅内水处理利用排污方式排出锅外。实质上就是使钙镁离子生成可沉淀的物质。

3.6 购买材料修理以及化学除垢，浪费大量资金，增加检修量。花费大量的物力、人力和财力就更不用说了。为了保证锅炉安全、经济的运行，锅炉如果结垢，就一定要清除，若管内结垢，消除就会变得很复杂，一般锅筒内结垢，消除相对比较容易，这样清除水垢就必须要采取化学药剂，例如酸、碱等，消耗的药剂的多少与结垢的厚度成正比，随之而来投入的资金也就越多。不仅如此，若发生爆管事故换新管时，焊接也很不方便；锅筒鼓疱挖补时，一次大的鼓疱挖补修复，就要耗费资金 2 至 2.5万元左右，时间长，施工相对困难，要求高，

4 结语

我们应该积极贯彻国家的节能减排政策，目标向前看，工业锅炉的节能工作能够减少环境污染、降低能耗、造福子孙后代的积极事业，加大对工业锅炉节能减排工作的重视程度，并积极实施节能减排措施，提高锅炉的运行热效率，达到锅炉低耗高效的节能目的。在本文以上内容不难看出，水垢给锅炉带来的危害是很大的，但是，我们不能坐以待毙，根本原因是能否控制好锅炉的水质，只要我们了解了水垢形成的机理和原因，积极采取一定的处理方法，这样锅炉就可以在安全、经济的状态下运行。

参考文献

[1] 张斌，周昌喜.锅炉水垢的危害分析及预防措施[J].经济技术协作信息，2012（9）：86.

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