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鍋爐水垢的清理

發布日期: 2022-11-02 10:52:44 來源；作者；SystemMaster

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摘要
鍋爐水垢的形成會降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐的安全運行并縮短鍋爐壽命，大大降低鍋爐運行的經濟性。本文對鍋爐水垢的形成、種類及性質進行研究，分析了水垢的危害，對當前應用于清除鍋爐水垢的方法進行了介紹，并提出了預防水垢的措施。

鍋爐是以水為介質生產蒸汽或熱水的熱工主要設備，在人類生活和生產中起到重要作用。鍋爐所用的水并不是絕對純凈的天然水，里面含有各種雜質，會引起水垢的生成。鍋爐水垢的形成會降低鍋爐的傳熱效率，影響鍋爐的安全運行并縮短鍋爐壽命，大大降低鍋爐運行的經濟性，所以對水垢的清除和預防是必須的。

1.水垢的形成
鍋爐給水中含有一定量的鈣、鎂離子及其他重金屬離子，鍋爐運行期間，鈣、鎂等離子吸收熱量，會與溶解在水中的二氧化碳發生化學反應，生成難溶物質析出。水在爐內被加熱生成水蒸氣，爐水中鈣、鎂碳酸鹽的濃度越來越高，而且某些鈣、鎂鹽的溶解度隨著水溫度的升高而降低，當達到一定濃度時，就會從水中分離出來形成固體沉淀。這些固體沉淀會附著在鍋爐內表面上，隨著厚度的增加成為阻礙熱量傳遞的水垢。

2.水垢的種類和性質
按照化學成分的不同水垢可以分為以下幾類：
2.1碳酸鹽水垢
碳酸鹽水垢是最常見的，這種水垢主要出現在水未沸騰處，顏色為白色，其主要組分為碳酸鈣，也含有少量碳酸鎂和氫氧化鎂。碳酸鹽水垢的硬度與水的ph值有關，ph值比較大時，為松軟垢渣，ph值比較小時，則生成硬度大的水垢附著在鍋爐內壁。

2.2硫酸鹽水垢
硫酸鹽水垢主要出現在鍋爐熱負荷較高的受熱面，顏色為黃白色，其主要組分為硫酸鈣、二水合硫酸鈣以及一水合二硫酸鈣，這種水垢堅硬且致密。

2.3硅酸鹽水垢
硅酸鹽水垢主要出現在鍋爐受熱最強的部位，如水冷壁內。顏色為灰白色，其主要組分為硅灰石、沸石以及少量鎂橄欖石。硅酸鹽水垢十分堅硬且導熱性極差。

2.4含油水垢
含油水垢是在水中混入油脂之后形成的水垢，一般含油量在5%以上，外觀呈黑色，質地比較松軟，常沉積在鍋爐溫度最高的部位上，導熱系數很小，只有0.1千卡/米·時·度。

2.5混合水垢
混合水垢的組分包括碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂、硅酸鈣、硅酸鎂、氧化鐵以及四氧化三鐵等，各種組分所占比例并不是確定的，混合水垢的性質隨著組分不同而有著較大的差別[1]。

3.水垢的危害

水垢的導熱性很差，其危害主要包括四個方面。

3.1降低鍋爐傳熱效率，造成燃料浪費
水垢的導熱性很差，導熱系數只是鋼材的1/50～1/30。水垢附著在受熱面上后，熱量傳遞困難，燃料產生的熱量不能很好地傳遞給鍋爐水，使鍋爐水吸收熱量減少，大量熱量被煙氣帶走，造成熱量浪費。為了使鍋爐工作時達到其額定參數，則需要添加比正常工作時為多的燃料，從而造成了燃料浪費。據試驗，在鍋爐壁上生成1mm厚水垢，會多消耗5％～8％燃料，鍋爐效率降低1％～2％。

3.2危及鍋爐安全運行，縮短鍋爐壽命
水垢導熱性能極差，使受熱面吸收的能量不能被及時傳遞給爐水，導致結垢的受熱面工作溫度增高，當溫度超過了鋼材所能承受的溫度時，金屬強度就會顯著降低，導致金屬過熱變形，易使鍋爐鋼板鼓包或爆裂。如果不能及時除去水垢，會使鍋爐壁遭到破壞，縮短鍋爐使用壽命。

3.3降低鍋爐經濟運行
水垢的存在影響鍋爐的正常運行，需要定時清除，而且水垢的存在會縮短鍋爐壽命并影響其安全運行，需要增加檢修量，浪費大量資金。清除鍋爐水垢所需的各種化學藥品采購和應用，也需要大量的人力和物力。

3.4增加大氣污染
水垢的導熱系數很低，使鍋爐的熱效率下降，大量熱量被煙氣帶出，造成熱量浪費。與無垢狀態相比，鍋爐額定工作參數下會排出更多的煙塵、二氧化硫以及其它有害物質，對大氣的污染更為嚴重[2]。

4.水垢清除方法

4.1機械法除垢
機械法除垢即利用各種鏟、削工具或專門的銑管器直接從鍋爐壁上清除水垢，近年來利用高壓水射流除垢得到廣泛的應用。機械法除垢操作簡單，易于實行，但是這種方法勞動強度大，清除不徹底，增加傳熱面的粗糙度，所以鍋爐清洗通常以化學法為主。

4.2化學法除垢
4.2.1堿洗法
堿洗法就是根據實際情況，將不同品種、不同濃度（一般保持堿的質量分數在3%左右為宜）的堿液注入鍋爐，然后在一定的壓力下加熱進行除垢。堿洗法比較簡單，費用低，但需要較長時間才能達到除垢的效果。在實際中主要采用酸洗法除垢。

4.2.2酸洗法
由于價格原因，鍋爐水垢酸洗以鹽酸為主。鹽酸能與水垢的組分如鈣、鎂碳酸鹽及氫氧化物起作用，生成易溶于水的鹽和揮發物。鹽酸不但有溶解作用，而且能使附著在金屬表面的氧化物剝離下來。酸洗采用的酸還有硫酸、硝酸、甲酸、乙酸等。酸洗前必須檢查測定不同部位水垢的厚度，估算酸的用量及濃度。
雖然酸洗可以除去水垢，但也對金屬有腐蝕性，所以在酸洗過程中需加入緩蝕劑以阻止或減緩對金屬的腐蝕。常見的緩蝕劑有烏洛托品、若定、沈1-d等[3]。

5.水垢的預防

5.1鍋內水處理

鍋內水處理是指向爐水中加入化學藥品，與爐水中的鈣、鎂離子形成疏松的沉渣，然后用排污的方法將沉渣排出爐外，起到防止鍋爐結垢的作用，這種方法一般適用于小型低壓鍋爐。鍋內水處理常用的藥品有：磷酸三鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉及有機膠體等。采用鍋內水處理方法時，需及時將化學反應生成的沉渣排出爐外。加藥方法分為定期和連續加藥兩種，而對于蒸汽鍋爐，建議采用連續加藥法。

5.2鍋外水處理
鍋外水處理方法即是對加入鍋爐的水進行軟化，去除水中容易產生水垢的粒子，這種方法對各種鍋爐都適用。其中一種鍋外水處理方法為石灰-純堿軟化法，即向水中加入適量的生石灰和純堿對水進行軟化。石灰-純堿軟化法有冷法和熱法兩種。也可以采用離子交換法對所要加入的水進行軟化，采用這種方法時須對水質定時進行檢測，按時序進行樹脂塔的切換和再生，并檢驗再生效果。其中離子交換劑分無機和有機兩大類。

5.3合理操作鍋爐排污
在鍋爐運行中，由于蒸發作用鍋爐水的鈣、鎂等離子的濃度越來越高，十分容易產生沉淀進而沉積為水垢。因此需要合理操作鍋爐，根據鍋爐水的離子濃度進行排污，減少水垢產生的幾率。

6.結束語
水垢的產生不但影響鍋爐的經濟運行，而且危害生產安全，并加重空氣污染。對水垢的預防以及水垢產生后的清除都是十分必要的?，F在國內外對水垢的清洗都有了很多安全、經濟的方法，但都還存在各自的問題，鍋爐的物理清洗、微生物清洗方法正在嘗試中。

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