淺談鍋爐結垢的原因及處理措施

謝君雄

摘 要：鍋爐在現代人們生活中起著重要的作用，鍋爐運行的好壞直接影響到人們的日常生活，要想保證鍋爐能夠正常運轉，就需要科學司爐，確保運行穩定。鍋爐在運轉時，隨著水溫升高或蒸發濃縮，就在鍋爐內受熱面的側金屬表面形成固體硬質附著物，使得大量水垢聚結，容易導致停爐影響供氣供熱，嚴重則會引發鍋爐爆破事故，只有加強安全意識，加大對水垢監測力度，才能確保可靠的安全生產、運行。文章主要針對鍋爐運行中的結垢原因進行探討，提出相關解決對策及措施。

關鍵詞：鍋爐；結垢；清除

引言

就我國目前來看，鍋爐給水的水質難以保證過濾到位，當遇到給水不好時，鍋爐運行一段時間后，在鍋爐內側受熱面或與水接觸的管壁上就會產生出許多黃色沉淀物。這種沉淀物的成分各有不同，密度堅硬的為水垢；呈懸浮狀態存在爐水中或沉積在汽包、下聯箱等水流緩慢處的，稱其為水渣或泥渣，不同的沉淀物成因不同。

1 鍋爐結垢原因

水垢和水渣是鍋爐最主要的兩種沉淀物，他們的成因大體相同，多是由于鈣和鎂的某些鹽類所構造，主要成因就是這些物質水中的濃度遠遠超出標準溶解度，導致大量沉淀，造成鍋爐結垢。

（1）分解水在高溫下加熱，在形成蒸發的過程中，過多的鈣、鎂、鹽類相互發生化學分解反應，形成難溶于水的物質，導致物質析出，日積月累便不斷加厚增多。（2）在一定濕度標準下，產生蒸發濃縮，而已知和鹽類在水中溶解度是一定的、標準的，但不斷蒸發導致爐水大量濃縮揮發，而使水中可溶性鈣、鎂鹽類的濃度越來越大，如果達到了溶度積時，則形成了過飽和溶液，導致物質從水中析出產生結垢現象。（3）鍋爐在操作運行時，爐水不斷加熱，同時受熱蒸發影響，水量不斷發生濃縮變化，這是自然情況，是不可避免的現象，所以只要水中有構成硬度的物質就會使鍋爐結垢。隨著溫度不斷增加，溶解度降低，大多數物質的溶解度隨溫度的升高增大，形成正溫度系數；少數物質溶解度卻是隨溫度的升高而減小，形成負溫度系數。

2 水垢的種類

水垢按不同的成因分為多種，其構成成分均相當復雜，成因也各有不同，一般情況下，都是多種化合物的混合體，一般我們把水垢分為如下幾種形式。

2.1 硫酸鈣水垢

硫酸鈣水垢硬度較高，是堅硬致密的一種水垢，一般常沉積在鍋爐受熱最高的地方，面積較大，不易清除，附著力較強。形成的原因是水中溶解硫酸鈣含量超出了50%以上。

2.2 硅酸鹽水垢

硅酸鹽水垢多集結在熱應力較大的蒸發面上，形成大面積的沉積物，這種水垢硬度最大，非常堅硬同時不具備導熱性，影響鍋爐供熱效果，也是最難清除的一種頑固性水垢。成因多是指SiO2含量在水中占20%以上形成的。

2.3 碳酸鹽水垢

碳酸鹽水垢在鍋爐濕度不高的地方生成，大多附著在鍋爐溫度最低的部位，一般由兩種形態構成，一種是硬度高的硬質水垢，另一種是疏松海綿狀的軟質水垢。成因多為碳酸鈣含量在水中的比例超過50%以上。

2.4 混合水垢

混合水垢在熱力作用下，是極容易導熱的水垢，其導熱系數比較大，一般容易混淆為碳酸鹽水垢。成因主要是由CaCO3、Mg（OH）2、CaSO4、CaSiO3等多種成分綜合構成，無法斷定由哪一種最先形成，所以說是一種成分最復雜的水垢。

2.5 含油水垢

含油水垢是指水中含油量較大時，恰好水的硬度又比較小時，形成的黑色疏松含油水垢，一般情況下，其油質含量可占5%以上，這種水垢多沉積在爐內溫度最高的部位，這種水垢相當不好清除，附著力較強。

3 水垢的危害性

水垢不論是哪種均是熱的不良導體，也就是說其導熱性能非常弱，嚴重的影響水濕度升高。通常燃料在爐膛內完全燃燒以后，會形成較高的熱能效應，通過鋼板、鋼管等導熱介質陸續傳給爐水，使爐水濕度不斷增加。基于這種熱能的傳遞效果考慮，主要決定因素還是介質的傳導效果，介質導熱效果好壞直接決定了水的溫度是否合乎標準要求，一般情況下，我們可以使用導熱系數（λ）表示，也就是在一定的計算時間周期內，每個單位面積上，垂直通過導熱介質的熱量大小，我們可以使用單位千卡/米·小時·℃來計算。假如設定鍋爐鋼板導熱系數是50千卡/米·小時·℃，水垢導熱系數是遠遠低于這個數值的，導熱能力相當小，據計算，其與鍋爐鋼板比較導熱系數要小數十倍左右，有的甚至高達數百倍，二者相差較大，嚴重的影響了導熱速度和質量，不同的水垢導熱系數是不同的，如何按化學成分看，含油水垢和硅酸鹽水垢導熱系數最小，也就是說，導熱能力遠遠達不到技術標準要求，對鍋爐的運轉也存在相當大的危害，隱患較多。不同的水垢導熱系數間也存在差異，同一種化學成分形成的水垢，由于形成時間、形成規模、形成條件的不同，有疏松多孔的、也有致密堅實的，雖然兩者成分相同，但表現在水垢導熟系數不同。那么因水垢導熱系數過小，極易引發不良后果，表現如下：（1）影響安全運行。水垢的導熱性不好，導致金屬表面的熱量不能很快的傳遞，造成金屬受熱面溫度短時間內快速增長，金屬表面強度降低，使鍋筒和管壁變形、鼓皰、裂紋，甚至爆破，極大的威脅運轉安全，埋下許多安全隱患。（2）影響水循環。如果是發生在水冷壁內的結垢現象，就會導致水的流通截面狹窄變小，極大的增加了水的流動阻力，如果不被發現，時間長了，就會造成管子的堵塞，使水無法流動通暢，極大的導致水循環能力變弱。（3）浪費燃料。燃料是成本中最大的支出，如果水垢的導熱性能很差，金屬受熱面傳熱情況發生惡化，就會大大降低鍋爐供熱效率，影響供熱效果，通過大量燃燒燃料，才能提高溫度，極大的浪費了燃料，增加了運轉成本。（4）縮短鍋爐壽命。水垢結存越多，時間越久，導致鍋爐金屬長期腐蝕，造成金屬損壞和泄漏事故發生。

4 水垢的清除

4.1 堿法除垢

這種方式有一定的腐蝕性，一般是針對硫酸鹽和硅酸鹽水垢使用的方式，這種方法不能完全把水垢溶解，只能讓水垢在一定時間內自行軟化，形成疏松物質后，使用機械法進行清除。這種方法也有一定的局限性，對容器的選擇較大，如果是脹接鍋爐，需要事前檢查有沒有泄露或不嚴密的地方，如果發現不嚴密就需要進行合理處置，不能因為除垢，而造成脹接處堿液濃縮度過大，對容器形成腐蝕損壞。

4.2 橡 栲膠除垢

通過大量的實踐證明，橡 栲膠除垢優點較多，一般具有簡便、經濟、安全的優點，而且不能損壞鍋爐。橡 栲膠能夠有效的改變水垢晶型結構，可以使水垢產生疏松效果，讓水垢與金屬之間發生脫離，這種方法應用較廣泛開展，不但用于鍋爐水處理防垢，還用于對鍋爐除垢過程中。

4.3 機械除垢

機械除垢選用在結構簡單的小型鍋爐上，主要是人工使用特殊扁鏟、鋼絲刷和機動銑管器，徹底除掉水垢的一種簡單易行的方法。當發現疏松水垢時，要停爐把水放凈，用清水反復沖洗。

4.4 酸洗除垢

必須使用安全可靠的酸洗設備，才能有效的清除鍋爐水垢，不會腐蝕鍋爐，酸洗液主要是由鹽酸加緩蝕劑配比合成的。

5 結束語

綜上所述，只有在使用鍋爐過程中及時檢查發現水垢，并通過適當方法清除，才能保證鍋爐受熱面不結水垢，確保鍋爐處于無垢或薄垢狀態下，對發現的故障及時解決，進一步提升鍋爐工作效率，保障運轉穩定可靠。

參考文獻

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