再探立式燃煤鍋爐干熱除垢法

張恒生+丁鳳輝

摘 要：低參數立式燃煤鍋爐水質狀況普遍較差，結垢較嚴重，用戶自創了一種干熱法除垢新法。本文分析利弊，再一次總結完善。干熱法是利用鋼材和水垢受熱時的線膨脹系數不同，受熱后水垢崩裂的除垢新法，較好決了難溶水垢的難題，較化學除垢簡單徹底，且經過了實踐的探索，用戶宜謹慎操作。本文作歸納總結，剖析利弊，作為除垢方法的補充和借鑒。

關鍵詞：再探;立式;燃煤;鍋爐;水垢;干熱法;木材;溫度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.036

低參數立式燃煤鍋爐普遍應用于學校、賓館、醫院、浴室、飯店，豆腐作坊等，這些單位普遍設有完善的水處理設施和專業的化驗人員，且水質狀況很差，經濟條件不夠優越，用戶對水垢浪費燃料心痛不已，困則思變，用戶自創了一種干熱除垢新法，現作總結和剖析，作為除垢方法的補充和借鑒。

水垢和除垢方法有多種，物理，化學，各有利弊。傳統的化學防垢，需要有化學添加劑，針對不同的水垢類型進行配比，化驗人員且投放時間和劑量難以掌握，造成效果不穩定，對環境有污染。機械方法要增加清洗設備，使系統復雜，運行和維護費用增加，用戶自創的方法是干熱法（使水垢剝離崩裂）輔以堿煮（使殘存水垢松軟脫落，在金屬表面產生一層保護層）勞動強度小，效果優良。

1 水垢的危害

（1）浪費燃料，增加成本;（2）腐蝕鍋爐，影響安全運行;（3）降低鍋爐出率;（4）影響水循環縮短鍋爐的使用壽命。

水垢難以避免。GB1576規定：鍋外化學水處理給水總硬度不大于0.03mmol/L，不大于2t/h，且額定壓力不大于1.0MPa蒸汽和汽水兩用鍋爐可采用鍋內加藥處理，給水的總硬度不大于4mmol/L[1]。爐內加藥處理是在鍋爐定期清洗的情況下保證熱強度最大的受熱面上每年可積水垢厚度不超過1.5毫米，鍋外不超過0.5毫米，如果硬度再大，鍋爐的安全經濟運行很難保證。所以不可能完全清除給水水中的硬度和溶解在其中的鹽類，設備每年至少清理一次。無法使用軟化水或使用軟化水成本非常高的系統，采用機械方法和化學方法除垢，會使受熱面受到損傷，縮短鍋爐的使用壽命。

2 干熱法除垢機理

水垢的線膨脹系數比金屬低得多[1]。碳鋼的線膨賬系數溫度在20～600℃它的線膨脹系數α=0.0125mm/m℃，越是致密，越是堅硬的水垢，其膨脹系數越小，普通的日用陶瓷的線膨賬系數在20～800℃為0.0025～0.0045mm/m℃，水垢的成份與普通日用陶瓷相似，都是在高溫的環境下形成的，它的線膨脹系數相近，碳鋼線膨脹系數約為水垢的3～4倍。1米的長的鋼板每溫度每升高100℃，伸長1.25mm。從室溫加熱到600℃，伸長約7.5mm，水垢伸長約1.5mm多一點，水垢和金屬的面膨脹相差就更大。金屬和水垢同時受熱后，由于它們線膨脹系數相差很大，它們之間的貼合面產生切向應力，溫度在下降過程中又產生反向的剪切力，水垢的抗拉強度和抗折強度要比碳鋼低得多，這樣反復，水垢就會從金屬表面崩裂脫落。

3 干熱法除垢實例和操作過程剖析

用戶的爐型是LSG0.4-0.3-AⅡ，操作過程如下：

（1）打開排污閥，排盡鍋爐內部的積水;打開人孔、手孔，檢查孔以便加溫時鍋爐內部的殘余水汽蒸發，用木材小心緩慢加溫，使鍋爐內部干燥。不宜用煤碳，碳火太強，溫度難以控制。鍋爐的水垢在濕潤的狀態下，它的線膨賬系數比在干燥時的線膨脹系數大得多，水垢內表面均勻，受熱后水垢本身會略微擴張，具有延展性。所以在鍋爐正常運行狀態下，隨著鍋爐溫度的上升，由于水垢是在鍋爐長期運行中逐步慢慢形成的，和鍋爐受熱面貼合緊密，鍋爐鋼材受熱膨脹，水垢也同步膨脹，水垢的表面不會開裂。

（2）待水垢表面和鍋爐內部完全干燥后，小心緩慢加溫，讓鋼材自由伸縮，防止產生內應力，加熱到約600度左右，大約需要2小時左右。我們知道鋼材的是熱的良導體，鍋爐的底部受熱面受輻射和木材煙氣的對流熱量很快傳導給鍋體，只要加溫時控制好木材的火力，鍋底的局部溫度不會太高，由于溫度的上升，水垢比鋼材線膨脹系數相差很大，水垢和鋼材切合面產生剪切力。鍋爐用鋼一般為20g，含碳量小于0.22%。在鋼的熱處理工藝中，如果鋼材被加熱到臨界溫度723℃以下，不產生相變，這是個理論值，由于鋼的成份和加熱時有一定的過冷過熱度，實際應用時低于這個溫度，大約在660℃左右。低溫去應力退火（高溫回火），是將鋼加熱到A1以下，一般是在500～650以下。

（3）撤去木材熄火，讓鍋爐自然冷卻。冷卻過程中由于水垢同金屬的線膨脹系數相差很大，又產反向的剪切力，大部分水垢開裂脫落。用木制竹制耙子小心輕輕敲擊金屬壁面，從人孔、手孔、檢查孔清理脫落的水垢，

（4）堿煮。每立方米的爐水加入碳酸鈉8公斤（如果每噸爐水再加入磷酸三鈉1.4公斤就更好），點火升壓至1公斤（不小于24小時），再降壓。停止堿煮后，當爐水溫度降至70℃，排掉爐水，打開人孔手孔檢查孔，用帶壓自來水沖掉脫落的水垢（特別是管內水垢）清掃完后檢查水位表、汽水連通管、壓力表連接管、排污管是否暢通。用戶0.4噸鍋爐，清理出的水垢呈鱗片狀，最大厚度約4mm，清理出水垢約200斤左右;干熱使水垢崩裂，破壞了水垢和金屬之間的粘接，水垢大部分脫落、剝離，輔以堿煮使殘存的水垢松軟更易脫落，還會在金屬表面產生一層保護層（主要是棕紅色的Fe3O4）除垢率達99%，爐內非常干凈，勞動強度不大，效果很好;局限性：鍋爐除垢每一種方法都有其局限性。干熱法除垢只適用燃煤立式鍋爐，關鍵是掌握控制好加熱的溫度，避免過熱和過燒，防止鋼材性能變壞。用木材加溫，溫度易控制，不會鍋爐對鍋爐產生損害，毫無污染，費用低，操作簡單，效果優良;雖然用戶自創干熱法除垢在原理上可行，在空鍋時加溫采用木材，溫度較碳火易控制，但是應該采取措施，保證鍋爐受熱在控制的范圍內，不產生局部高溫。當今電子技術飛速發展，測量溫度己不是難題，數學式的測溫儀已非常便宜、使用方便;如果由于操作上的原因，如果效果不夠理想，還可以重復一次上面的方法。

4 結語

干熱除垢方法重中之重是干熱而非干燒，較好決了難溶水垢的難題，較化學除垢簡單、徹底。當今科技測溫己不是難題，干熱法除垢關鍵是掌握好加熱時的溫度，避免過熱、過燒，不對鍋爐鋼材產生破壞性的影響，用戶宜謹慎小心使用。本文作歸納總結，作為除垢方法的補充和借鑒。

參考文獻：

[1]楊東方，陳潔著.低壓鍋爐水處理技術問答[M].中國建筑工業出版社，1990（02）.

[2]金屬材料及熱處理[S].江蘇省鍋爐壓力容器專業技術人員培訓教材.endprint