韋理清

（河池市特種設(shè)備檢驗(yàn)所 廣西河池市 547000）

鍋爐水質(zhì)的運(yùn)行安全及其節(jié)能減排

韋理清

（河池市特種設(shè)備檢驗(yàn)所 廣西河池市 547000）

鍋爐用水的水質(zhì)會對鍋爐的安全運(yùn)行產(chǎn)生直接的影響，加強(qiáng)對鍋爐水質(zhì)的管理可以保證鍋爐系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和高效性。本文對鍋爐水垢可能產(chǎn)生的危害進(jìn)行了探討，并制定了一系列的措施來防止鍋爐出現(xiàn)水垢，從而保證鍋爐的安全運(yùn)行。

鍋爐；安全；水質(zhì)；水垢

引言

鍋爐系統(tǒng)最重要的組成部分是水，如果不對鍋爐中的水進(jìn)行處理，那么鍋爐很容易在其表面形成水垢，從而對鍋爐產(chǎn)生腐蝕，水垢的產(chǎn)生不僅僅會大量的浪費(fèi)燃料，還會縮短鍋爐的使用壽命，對鍋爐的安全運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響。因此，從水質(zhì)的角度采取一系列的措施來加強(qiáng)鍋爐的安全運(yùn)行和節(jié)能減排十分的重要。

1 水垢的形成

水作為一種溶劑可以將很多雜質(zhì)溶解掉。根據(jù)水雜質(zhì)粒徑的大小可以分為溶解物、懸浮物和膠體三類。水垢的形成是由于水中富含Ca2+、Mg2+和其他的重金屬離子。除此之外，水中許多固態(tài)物質(zhì)容易粘附在金屬表面上，受熱之后極易形成水垢。當(dāng)含有鈣、鎂和鹽類的雜質(zhì)水進(jìn)入到鍋爐中時，會在受熱的情況下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成難溶于水的固體物質(zhì)，這些物質(zhì)粘附在鍋爐的壁管和鍋筒上就形成了水垢，水垢會阻礙熱量的傳遞。水垢不具有單一性，它往往是由許多的化合物組成的。雖然水垢的成分十分復(fù)雜，可是往往只是以一種成分為主要成分，因此，一般將水垢分為硫酸鹽水垢、鈣鎂水垢、硅酸鹽水垢、碳酸鹽水垢、氧化鐵垢、泥垢和混合水垢。

2 水垢對鍋爐運(yùn)行安全性的影響

2.1 破壞鍋爐系統(tǒng)水循環(huán)

鍋爐系統(tǒng)的水循環(huán)一般被分為強(qiáng)迫水循環(huán)和自然水循環(huán)兩種。強(qiáng)迫水循環(huán)是指水在水泵產(chǎn)生的機(jī)械動力作用下被迫的進(jìn)行循環(huán)，自然水循環(huán)是指通過上升管與下降管之間的壓差作用來進(jìn)行循環(huán)。不管是哪一種水循環(huán)方式都經(jīng)過了精確的計(jì)算和多次的試驗(yàn)，從而確保系統(tǒng)中流通截面積充分，然而當(dāng)水垢出現(xiàn)在鍋爐內(nèi)壁時，會減少流通截面積，增加水的流動阻力，從而對水循環(huán)產(chǎn)生破壞，導(dǎo)致向火側(cè)的金屬壁溫度偏高且不能及時的冷卻。如果水垢沒有及時清理，則會堵塞管路，阻斷水循環(huán)，這時鍋爐金屬壁的溫度急劇升高，最終會導(dǎo)致爆管事故的發(fā)生。

2.2 導(dǎo)致金屬過熱

一般情況下鍋爐受熱面由鋼材制成，且絕大部分為碳素鋼，碳素鋼制成的金屬壁在運(yùn)行溫度在450℃之內(nèi)，沒有水垢的情況下正常運(yùn)行的金屬壁的溫度在280℃左右。在鍋爐中沒有水垢時，金屬壁受熱則會很快的將熱量傳遞給鍋爐內(nèi)的水，這時金屬壁與水的溫差大約在30℃左右，但是如果鍋爐金屬壁上有水垢，則會影響金屬壁的導(dǎo)熱性。工作壓力為1.25MPa的鍋爐的水垢為1mm時，金屬壁與水的溫差在200℃左右，這時金屬壁的溫度還在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，而當(dāng)水垢厚度達(dá)到3mm時，金屬壁的溫度為580℃左右，這就遠(yuǎn)超過了標(biāo)準(zhǔn)范圍。在高溫之下，鋼材的抗拉強(qiáng)度下降，導(dǎo)致金屬伸長，這就容易導(dǎo)致鍋爐爐管龜裂的現(xiàn)象。

3 水垢對鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響

3.1 降低鍋爐的導(dǎo)熱效率，造成燃料浪費(fèi)

一旦鍋爐內(nèi)表面產(chǎn)生水垢則會影響鍋爐金屬壁的導(dǎo)熱性，這就使得燃料燃燒產(chǎn)生的熱量無法被傳遞給鍋爐水，大量的熱量隨煙氣排除，造成了燃料的浪費(fèi)，降低了鍋爐的熱效應(yīng)。當(dāng)鍋爐中的水垢厚度達(dá)到1.5mm時，會多損耗6%的燃料，當(dāng)水垢厚度達(dá)到5mm時，燃料就會損耗15%，不利于鍋爐的節(jié)能減排。

3.2 導(dǎo)致鍋爐的使用壽命降低，造成資金浪費(fèi)

一般情況下，一個鍋爐的使用壽命一般為20年，但是由于水垢腐蝕的影響，使得我國目前大多數(shù)的鍋爐使用壽命都沒有達(dá)到這一數(shù)值。當(dāng)鍋爐形成水垢時，極易出現(xiàn)爐筒鼓皰、爆管等現(xiàn)象，因此，為了保障鍋爐的使用安全，在挖補(bǔ)修復(fù)鍋爐筒之后，要根據(jù)鍋爐的實(shí)際情況進(jìn)行降壓，然后才能再投入使用。對于那些對蒸汽壓力的要求比較高的單位，只能重新更換鍋爐。那些鼓皰面積或者出現(xiàn)嚴(yán)重變形的鍋爐也不可能繼續(xù)使用，需要更換新的鍋爐。還有一部分鍋爐雖然可以修復(fù)，但是由于其高昂的修理費(fèi)用，也只能報(bào)廢。除此之外，由于水垢中含有較多的鹵素離子，會在高溫的作用下對鐵產(chǎn)生腐蝕，導(dǎo)致金屬壁變脆，且不斷的向金屬壁的深處發(fā)展，造成金屬壁的深度腐蝕，大大的減少了鍋爐的使用壽命。鍋爐的修補(bǔ)更換浪費(fèi)了大量的資金與能源。

4 預(yù)防鍋爐水垢的措施

加強(qiáng)鍋爐的給水管理可以有效的保證鍋爐無垢或薄垢運(yùn)行，加強(qiáng)鍋爐的給水管理是保證鍋爐安全運(yùn)行和節(jié)能減排的關(guān)鍵要素。同時，還要加強(qiáng)對水垢的預(yù)防，具體措施如下：

4.1 鍋爐外的水處理

在對鍋爐進(jìn)行水處理時一般使用離子交換劑的方法，在水進(jìn)入鍋爐前要首先進(jìn)行水處理，水處理設(shè)備一般都采用離子交換樹脂，它可以與水中的離子進(jìn)行交換，并且在達(dá)到交換容量后停止交換，然后再通過相反的交換來使其再次恢復(fù)交換能力。這種方法的軟化效果較好，適用的范圍也比較廣，多種鍋爐均可使用。另一種方法是石灰和純堿軟化法，向水中加入純堿或者生石灰，達(dá)到使水垢軟化的目的。這種方法一般被分為熱法和冷法兩種，冷法是在常溫下進(jìn)行操作，水的殘余硬度大約在每升1.5～2.0mg左后，熱法是在水溫20～28℃時進(jìn)行操作，水的殘余硬度大約在每升0.3～0.4mg左右。

4.2 鍋爐內(nèi)的水處理

在鍋爐水中按比例加入化學(xué)藥品，從而與水中的結(jié)垢物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)形成沉渣，再采用排污法將其排除鍋爐系統(tǒng)，這種方法可以有效的減少鍋爐結(jié)垢的情況。但是，水處理的方法只適用于小型低壓火管鍋爐?；瘜W(xué)藥品一般為碳酸鈉、氫氧化鈉、磷酸三鈉、有機(jī)膠體等等。在使用這種方法時，一定要加強(qiáng)對鍋爐的排污處理，只有及時的將形成的泥垢和泥渣排除鍋爐外，才可以起到對鍋爐的保護(hù)作用。

4.3 物理預(yù)防和清洗除垢

如果進(jìn)入離子交換器的水富含較多的懸浮物和膠體物質(zhì)則會對離子交換樹脂產(chǎn)生污染，從而對出水質(zhì)量造成不利的影響。如果直接進(jìn)入鍋爐，則極易蒸發(fā)面上形成泡沫，影響蒸汽的品質(zhì)，除此之外，這些雜質(zhì)還容易沉積成泥垢，對管道進(jìn)行堵塞，影響金屬壁的導(dǎo)熱能力。因此，在進(jìn)行離子交換之前首先要對水質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，通過混凝、沉淀和過濾的處理使得水中懸浮物的含量保持在5mg/L以下，同時去除一部分水中的膠體物質(zhì)。當(dāng)原水的懸浮物小于20mg/L時，可以不設(shè)置預(yù)處理裝置；當(dāng)原水懸浮物在20～3000mg/L之間時，要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的預(yù)處理方法；當(dāng)原水懸浮物＞3000mg/L時，要在對原水進(jìn)行預(yù)處理之前設(shè)置預(yù)沉淀池或換水源。濾料一般采用石英砂、活性碳和錳砂。

我國目前一般使用高壓水力射流清洗技術(shù)和機(jī)械疏管來對鍋爐進(jìn)行清洗，高壓水力射流清洗技術(shù)是先用高壓泵打出高壓水，再通過管子流經(jīng)噴嘴，將高壓低流速的水轉(zhuǎn)換為低壓高流速的射流，從而使污垢脫落。機(jī)械除垢是采用帶有鋼絲軟帶、電機(jī)等的電動洗管器或其他的專業(yè)清潔工具進(jìn)行除垢。

4.4 化學(xué)清洗除垢

化學(xué)法除垢可分為酸洗法和堿洗法兩種。堿洗法是通過在鍋爐中加入各種類或濃度堿液，并在壓力的作用下將其煮沸，達(dá)到除垢的目的。酸洗除垢可將鍋爐受熱面上的水垢清除干凈，但會與金屬發(fā)生反應(yīng)，容易導(dǎo)致鍋爐腐蝕或者穿孔，因此酸洗技術(shù)要求較高，在進(jìn)行鍋爐酸洗除垢時，應(yīng)由具相應(yīng)酸洗資質(zhì)的單位進(jìn)行。

鈣離子和鎂離子是引起鍋爐結(jié)垢的主要原因。水中的鈣離子和鎂離子的含量一般被稱為硬度，鍋爐水的主要任務(wù)就是去除水的硬度，一般采用鍋外離子交換化學(xué)處理或鍋內(nèi)加藥處理來除去水的硬度。

圖1

鍋內(nèi)加藥處理就是通過加藥泵和給水按比例配比進(jìn)入鍋爐，所使用的藥劑一般具有毒性和組垢能力，鍋內(nèi)加藥處理的方式對于設(shè)備的要求不高，操作比較方便，投資較小，排污率比較高，但是極易損失熱量，而且防垢的效果不穩(wěn)定。

溶解氧和二氧化碳?xì)怏w是通過鍋爐給水中的溶解氧使用除氧器或加化學(xué)藥劑除去水垢，水中溶解氧和二氧化碳?xì)怏w會對金屬表面造成氧腐蝕和酸性腐蝕，如果氧腐蝕和酸性腐蝕并存，則會加快腐蝕速度。

鍋爐給水一般含有堿度，在經(jīng)過鍋爐的蒸發(fā)濃縮之后，堿度會越來越高，從而對蒸汽的品質(zhì)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時會導(dǎo)致汽水共騰，因此，要通過對鍋爐的排污來進(jìn)行控制。因此，要加強(qiáng)對水的軟化處理，來提高鍋水的堿度、pH值，有效的防止出現(xiàn)鍋爐結(jié)垢、腐蝕的現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

水質(zhì)和鍋爐設(shè)備管理是鍋爐系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，相關(guān)單位領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)加強(qiáng)對兩者的重視度，加強(qiáng)鍋爐用水質(zhì)量管理，預(yù)防和清除鍋爐水垢，全面開展節(jié)能減排工作，才能促進(jìn)鍋爐系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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TK227

A

1004-7344（2016）24-0241-02

2016-8-1

韋理清（1987-），女，漢族，廣西河池人，助理工程師，本科，主要研究方向?yàn)殄仩t水質(zhì)檢測技術(shù)。