工業鍋爐、發電鍋爐防垢劑的研究與應用

李艷雷　辛小敏　李青松　辛小波

摘要：鍋爐給水過程中，通過加藥處理防止鍋爐結垢，其中發電鍋爐采用凝結水、鹽水及加藥再處理等方式，目的是防止汽輪機或鍋爐結垢積鹽。國內為了有效防止發電鍋爐或工業鍋爐結垢積鹽，投入大量財力和人力，至今沒有找到防止鍋爐積鹽結垢的方式。為了提高經濟效益和安全運行，汽輪機和鍋爐仍然需要在停產后進行除垢。文章分析鍋爐積鹽結垢成因的基礎，介紹了APSF分離劑的應用。

關鍵詞：工業鍋爐；發電鍋爐；防垢劑；加藥處理；汽輪機；除垢 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG174 文章編號：1009-2374（2015）04-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0304

鍋爐能否正常運行的關鍵在于用水處理。由于自來水和天然水中無機鹽含量較高，在鍋爐正常運行中會形成諸多水垢，嚴重制約著鍋爐的運行效率和出力，同時也會導致鍋爐爆管或燒壞等安全事故。本文詳細論述了鍋爐加藥的重要性，通過實際應用實踐，論述APSF分離劑在鍋爐用水中對結垢物質進行分解和清除，實現工業鍋爐、發電鍋爐無垢運行。

1 鍋爐積鹽結垢的成因

鍋爐給水的處理方法有爐內處理和爐外處理兩種，爐外處理受到設備和投資限制費用較高。而爐內處理簡單快捷，也能達到防止結垢產生的目的。因此，國內普遍采用爐內加藥的方式進行結垢積鹽處理。其中，最常見的方式為在鍋爐中增加磷酸三鈉、氫氧化鈉以及碳酸鈉。近幾年來，隨著鍋爐技術和科學技術的飛速發展，APSF分離劑被逐漸應用到鍋爐除鹽除垢中，由于APSF分離劑不會形成二次水垢且能實現無垢運行，逐漸被廣泛應用。

1.1 鍋爐給水硬度導致積鹽結垢

在鍋爐給水過程中，GB/T1576-2008為工業鍋爐水質，GB/T12145-2008為蒸汽動力火力發電設備水汽質量，除工業鍋爐以外，內部加藥處理過程中使用除鹽水和軟化水，增加了水之重的殘余硬度。這些殘余硬度導致鍋爐水蒸發后形成結晶，當物質飽和后會被鍋爐蒸汽帶進汽輪機和過熱器，導致出現積鹽結垢現象。

1.2 鍋爐自身金屬腐蝕導致積鹽結垢

當鍋爐在高溫運行狀態下，受到金屬元素影響，會對鍋爐產生電化腐蝕物。運行過程中，受到水流及摩擦刺激也會產生磨損物。在給水過程中，殘留腐蝕物會隨著蒸汽進入汽輪機和過熱器，引發積鹽結垢現象。

1.3 鍋爐不合格或給水不合格導致積鹽結垢

當工業鍋爐內使用軟化水后，pH值會低于國家標準，使得鍋爐在pH10～12之間運行，受到排污影響會導致鍋爐蒸汽內含有大量污垢，而出現堵管或鼓包現象。如當鍋爐水堿度合格，但排污量過大時，也會出現結垢積鹽現象。鍋爐在使用除鹽水過程中，陰床出水不合格，會加入大量NH4OH調整pH值，在補水過程中會出現酸性運行現象。其反應如下：

NH4Cl和（NH4）2SO4在鍋爐中加熱分解，NG3發揮后，剩余HCl和H2SO4會造成鍋爐水酸性運行。其反應如下：

NH4Cl-NH3+HCl

（NH4）2SO4-2NH3+H2SO4

1.4 傳統藥劑不能防止鍋爐積鹽結垢

1.4.1 受選擇性影響，傳統藥劑不能防止鍋爐積鹽結垢。鍋爐運行過程中，傳統加藥是使得鍋爐水與藥發生化學反應，使之生成流動性較好的結垢物質，并通過排污的方式將鍋爐積鹽結垢排出鍋爐之外。按照國家規定GB/T1576-2008為工業鍋爐水質，GB/T12145-2008為蒸汽動力火力發電設備水汽質量，發電鍋爐和工業鍋爐在使用鹽水和軟化水過程中，雖然給水達到標準，但依然存在硬性物質。當藥劑與硬性物質發生化學反應之后，就會形成Mg3（PO4）2以及Ca3等物質。同時，水垢形成后，受到藥物影響和pH值影響會形成新的化學反應，在鍋爐受熱面形成結垢。當鍋爐使用合格鹽水時，加Na3PO4處理鍋爐硬度，按照物質溶度積排列順序，

Fe（OH）3的溶度積小于物質結垢的溶度積，從而導致鍋爐水中會出現鐵離子沉淀，由于不能及時將化學反應出現的磷酸鹽排出，在有氧情況下就會生成難以處理的氧化鐵。因此，鍋爐加磷酸鹽只能處理鎂、鈣等污垢卻不能及時將氧化鐵清除。從鍋爐用藥情況分析，在一定條件下，傳統藥劑有效，但傳統藥劑不能及時清除化學反應生成的水垢。因此，傳統藥劑不能防止鍋爐結垢。

1.4.2 傳統藥劑不能防止二次結垢。鍋爐加藥的目的在于讓鍋爐水與藥劑發生化學反應，從而形成泥垢。但傳統藥劑會導致泥垢在鍋爐受熱面發生二次結垢，不能防止鍋爐二次積鹽結垢。發電鍋爐和工業鍋爐在使用除鹽水過程中，都以通過控制Fe+和SiO2控制蒸汽質量和給水質量，當Fe+和SiO2被蒸汽帶入機輪機或過熱器時，就會使得Fe+和SiO2混合并形成結垢。

2 APSF分離劑的應用原理

防止鍋爐結垢或腐蝕的有效方式就是在鍋爐水中加藥。鍋爐給水在各項指標控制中，都會帶有微量殘余硬度，在運行過程中，鍋爐自身產生的腐蝕物也會產生鍋爐積鹽結垢。在鍋里中加藥是有效防止積鹽結垢的水處理方式。受到傳統鍋里加藥的影響，對鍋爐結垢物質以選擇和防止二次結垢為主。本次研究中，以分離水垢顆粒的方式為主，用APSF分離劑解決了傳統藥劑使用上的缺陷，實現了鍋爐污垢運行。

2.1 水垢被分離劑分離成泥垢

在鍋爐中使用APSF分離劑，能有效將水垢分解成泥垢，防止鍋爐積鹽結垢。當加入APSF分離劑之后，不會與鍋爐水和分離劑發生化學反應。而是當結垢物質形成結晶后，分離劑就會在水垢表面附著，將水垢分解成泥垢，通過排污的形式防止鍋爐結垢。被分離的物質經過汽輪機、過熱器進入凝結水，通過鍋爐排污排出鍋

爐外。

2.2 避免二次結垢

鍋爐中的水垢被分解成泥垢之后，利用受熱膨脹系數除去鍋爐內部的水垢。APSF分離劑有效解決了傳統藥劑不能防止二次結垢的弊端，實現了無垢運行。韶關市水泥廠在應用APSF分離劑一年后，清洗鍋爐時發現，老垢全部脫落且管內和爐壁上未出現新生結垢，在鍋爐爐膽處有一層泥漿，可以用水沖洗，且沒有出現任何腐蝕現象。與沒有應用APSF分離劑時進項比較發現，APSF分離劑應用效果良好。

3 應用建議分析

3.1 效益與應用

除工業鍋爐以外，發現鍋爐也可以使用APSF分離劑，過濾都達到了防止結垢、除垢以及無垢運行的要求，如，山東某化工公司三臺熱電鍋爐在運行過程中除去氧化鐵垢后，節約了停產經濟損失和酸洗除垢約300多萬元。廣西鋼鐵公司燃氣發電鍋爐在使用APSF分離劑后，至今汽輪機、鍋爐都在無垢運行。河南某公司為了防止鍋爐結垢，對鍋爐進行加藥處理，排污水顏色為紅色，污垢排除后紅色消失。上述三家公司在使用APSF分離劑過程中，有效防止鍋爐腐蝕，在不影響鍋爐運行安全的情況下，做到了運行不留污垢。

3.2 標準加藥含鹽量增加

APSF分離劑在使用過程中，由于產品屬于復合劑因此會造成鍋爐水含鹽量較高。但在使用過程中能有效防止鍋爐積鹽結垢，但不影響鍋爐安全運行。

3.3 凝結水無須再處理

發電鍋爐凝結水再處理的目的就是防止鍋爐積鹽結垢。在使用分離劑過程中能有效防止鍋爐積鹽結垢，不需要進行凝結水二次處理，如，發電鍋爐受使用環境限制導致處理條件較差，可以選擇APSF分離劑，不僅能達到無垢運行且水處理效果也相對較為滿意。

值得注意的是，帶垢鍋爐在使用APSF分離劑過程中，鍋爐會出現嚴重堵管事故，因此，APSF分離劑需要在除垢后使用。

4 結語

綜上所述，APSF分離劑生產工藝簡單且成本較低，適用于各種工業鍋爐或發電鍋爐內水處理，且防垢效果顯著具有一定的緩蝕作用，有效提升了經濟效益，降低了鍋爐能，對過濾安全運行和經濟運行提供了重要保障，在節約能源降低成本的同時，帶來了巨大的經濟

效益。

參考文獻

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作者簡介：李艷雷（1973-），男，河北衡水人，新興鑄管股份有限公司武安工業區采購中心招標辦主任工程師，研究方向：鋼鐵企業成本控制。

（責任編輯：秦遜玉）