鍋爐形成水垢原因及其處理措施

劉焱

（北安熱電有限公司，黑龍江 北安 164039）

1 水垢的形成及性質

水垢的形成是一個復雜的物理化學過程，其原因有內因和外因兩個方面。一是水中有鈣、鎂離子及其它重金屬離子存在，是水垢形成的根本原因也叫內因；二是固態物質從過飽和的爐水中沉淀析出并粘附在金屬受熱面上，是水垢形成的外因。當含有鈣、鎂等鹽類雜質的水進入鍋爐后，吸收高溫煙氣傳給的熱量，鈣、鎂鹽類雜質便會發生化學反應，生成難溶物質析出。隨著爐水的不斷蒸發逐漸濃縮，當達到一定濃度時，析出物就會成為固體沉淀析出，附著在鍋筒、水冷壁管等受熱面的內壁上，形成一層“膜”，阻礙熱量傳遞，這層“膜”稱之為水垢。

水垢的組成或成分是比較復雜的，通常都不是一種單一化合物，而是以一種化學成分為主，并同時含有其它化學成分。按其水垢的化學成分，一般可分為碳酸鹽水垢、硫酸鹽水垢、硅酸鹽水垢、氧化鐵水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等幾種。

水垢是一種導熱性能極差的物質，僅為鍋爐鋼材的十分之一到數百分之一（鋼材的導熱系數為 46.5～58.2w/m.k），是“百害之源”。在各種水垢中，硅酸鹽水垢最為堅硬，導熱性能非常小，容易附著在鍋爐受熱面最強的蒸發面上，是危害最大的一種水垢。

2 水垢的預防

要保證鍋爐不結垢或薄垢運行，就要加強鍋爐給水處理，這是保證鍋爐安全和經濟運行的重要環節。預防水垢生成，通常采用下列方法來預防：

鍋內水處理。此法主要是向爐水中加入化學藥品，與爐水中形成水垢的鈣、鎂鹽形成疏松的沉渣，然后用排污的方法將沉渣排出爐外，起到防止（或減少）鍋爐結垢的作用。爐內加藥水處理一般用于小型低壓火管鍋爐。鍋內水處理常用的藥品有：磷酸三鈉、碳酸鈉（純堿）、氫氧化鈉（火堿、也稱燒堿）及有機膠體（栲膠）等。加藥時，應首先將各種藥品配制成溶液，然后再加入鍋爐內。通常磷酸三鈉的溶液濃度為5～8%，碳酸鈉的溶液濃度不大于5%，氫氧化鈉的濃度不大于1～2%。加藥方法有定期和連續加藥兩種。定期加藥主要靠加藥罐進行加藥；連續加藥則在給水設備前，將藥連續加入給水中。對于蒸汽鍋爐，最好采用連續加藥法，這樣可使爐內保持藥液的均勻。凡采用鍋內水處理的，應加強鍋爐排污，使已形成的泥渣、泥垢等排出爐外，收到較好效果。

鍋外水處理。這種方法適用于各種的鍋爐。目前鍋外水處理效果可靠的有石灰+純堿軟化法，是向已經澄清的水中加入適量的生石灰和純堿達到軟化目的。石灰──純堿軟化法有冷法和熱法兩種。冷法是在室溫下進行，使水中殘余硬度降至1.5～2毫克當量/升。熱法是將水溫加熱到20～80℃，使水中殘余硬度降至 0.3～0.4 毫克當量/升。因此，應盡量采用熱法，以提高軟化效果。離子交換軟化法主要是依靠鈉離子交換器中的交換樹脂進行軟化處理。由于交換樹脂吸附能力強，能將游離在水中的鈣、鎂離子吸附，從而使鍋爐給水硬度達到合格標準。離子交換劑有無機和有機兩大類。無機交換樹脂只能進行表面交換，軟化效果差，使用較少。而有機交換樹脂的特點是顆粒核心結構疏松，交換反應在顆粒表面和內部同時可進行，軟化效果好，故使用較多。

3 鍋爐的除垢處理-酸洗

3.1 酸洗鍋爐應具備的條件：做模擬實驗，確保鹽酸對該爐的水垢能有效的清除；鍋爐結生水垢的平均厚度在0.5mm以上，且水垢對受熱面的覆蓋率在80%以上；鍋爐的鉚接，脹接，焊接等部位經檢查無泄露，切受壓元件無嚴重腐蝕。

3.2 酸洗的前期工作：

根據檢查的情況，確定酸洗范圍：上下鍋筒，各集箱，水冷壁管，和對流管束。清洗的材質：上下鍋筒為20g,對流管束，各集箱和水冷壁管為 20（GB3087-86）。清洗介質：4-5%的鹽酸溶液和0.3%的“02-緩蝕劑”。

3.3 SHL20-13/A鍋爐酸洗除垢的有關計算：

鹽酸采用31%的工業鹽酸，欲配置5%的稀鹽酸溶液。純鹽酸量：12500*5%=625kg

“02-緩蝕劑”需求量：12500*0.3=37.5kg將此折算為31的工業鹽酸9.375/31=30.24kg因該鹽酸用量應從總鹽酸用量2016kg中提取。故該鍋爐酸洗時配制的總酸量需用31的工業鹽酸為2016-30.24=1985.76kg

“02--緩蝕劑”溶液為：

375+30.24+18.75+18.75=442.74kg

配制總酸液冷水的用量為：12500-1985.76-442.74=10071.5kg

酸洗水沖洗結束后需用0.2~0.3的堿液進行中和殘留的酸液，每噸水加2~3kgNAOH.ZE則加入NAOH的質量為3*12.5=37.5kg

3.4 工藝過程：

配制溶液前。需對購進的工業鹽酸的濃度進行復測，以確定工業鹽酸的準確濃度，并與標簽上的濃度進行比較。

配制5%的稀鹽酸溶液：根據耐腐蝕容器容積的大小可分批次制取.所需31%的工業鹽酸1985.76kg，加入的冷水總量為10071.5kg，并攪拌均勻。

配制“02-緩蝕劑”溶液：苯胺：18.75kg，甲醛18.75kg；31%的工業鹽酸30.24kg；70熱水375kg。配制順序：

熱水-31%的工業鹽酸-苯胺-甲醛。每一種藥劑傾入熱水中都要用木棍劇烈攪勻。將配好的緩蝕劑按批次倒入配制好的稀鹽酸中，同時用木棍劇烈攪拌均勻。必須保證各批次鹽酸和緩蝕劑的比例關系。

將配好的溶液用耐酸泵從排污閥（或安全閥座或排空閥處）注入鍋爐，注滿后，再從低部定期排污閥處回流到耐腐蝕容器中，進行循環。每隔0.5~1小時循環一次，每次循環1小時。

循環酸洗約5~7小時，（一般不超過6小時）在酸洗過程中，每隔15分鐘對酸液濃度進行化驗，以判斷酸洗終了的時間。

酸液濃度不斷降低，表示除垢過程在進行。若酸洗濃度很快降低到0.5%以下時，應補充酸液，使其濃度保持2~3%。若酸洗濃度降低的變慢，然后在一段時間內濃度不變表示水垢已基本除凈，即停止酸洗。（當兩次側定酸液濃度差小于0.2%，則表明應基本結束。酸洗結束后，應立即放出鍋內的酸液，通過輸水膠管防入沖渣溝內，以中和沖渣池內的堿性。用清水沖洗鍋內殘留的酸液，沖洗15~20分鐘。上水至最高水位，加熱至60，再加入0.2~0.3%的堿液（即每噸水加入2~3kg－NAOH）不加壓進行循環1~2小時。自然冷卻后，將堿液排至除塵溝內，以中和除塵水中的酸性。用清水沖洗1~2遍。

3.5 注意事項：要確認水垢的性質，厚度及覆蓋范圍。酸洗除垢必須在有經驗的技術人員領導下進行，并對酸洗的方案經小組反復評審，制定切實可行的酸洗方案。無論采用何種緩蝕劑都不可避免對鍋爐有輕微腐蝕作用。（20號鋼的腐蝕速度為0.85g/m2.h）故酸洗除垢不宜多次采用。（不超過10次）。對鉚縫.脹口等部位有裂縫或滲漏缺陷的鍋爐，必須清除這些缺陷，否則不允許酸洗除垢。酸洗時，操作人員應配戴好防護用品，（防酸手套、塑料圍裙、口罩、眼鏡），打開門窗，以防傷害身體：嚴禁在工作場所進行焊接，吸煙或取用明火，以防氫氣爆炸造成人身傷亡和其它損失。酸洗前應將鍋爐的供水年，蒸汽出口及排污管道用盲板可靠隔絕，打開排空閥，使酸洗時產生的氣體順利排出。酸洗溫度應控制在5為宜。酸洗過程中發現的問題和化驗數據一定要認真記錄。對無酸洗技術經驗的單位應委托酸洗專業隊伍承擔酸洗工作。

[1]徐立峰,徐立新.鍋爐除垢的節能效果分析[J].應用能源技術,2002，5.

[2]程芳琴.鍋爐的防渣除垢劑[J].山西技術.1996，(2)：48～49.

[3]姚繼賢,張輝主編.工業鍋爐防垢除垢技術[M].2006,8.