船用鍋爐水質改進方法探討與研究

蓋輝輝 傅振宇

摘 要：鍋爐是一種加熱水使之產生蒸汽的設備。鍋爐的作用隨著船舶主機的型式和種類的不同而有所變化。一般情況下，在蒸汽動力裝置船舶中，鍋爐產生過熱蒸汽用以驅動輪機的鍋爐稱為主鍋爐。在現代柴油機船舶動力裝置中，鍋爐產生飽和蒸汽用于加熱油料的鍋爐稱為輔鍋爐。無論是主鍋爐還是輔鍋爐都有著一個爐水循環系統。正常的水循環可以保證鍋爐蒸發受熱面的可靠冷卻，是鍋爐安全運行的基本條件之一。爐水循環系統中水質的好壞直接影響著鍋爐本體、蒸汽管系以及相關閥件的使用壽命，關系著鍋爐的安全。該文就如何改進船用鍋爐水質進行探討和研究，得出相應的改進方法，對延長鍋爐使用壽命，提高鍋爐安全具有一定意義。

關鍵詞：鍋爐 爐水循環 水質

中圖分類號：U66 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（c）-0081-02

某柴油機動力科考船長年在海上執行科學考察作業，船上配備有兩臺輔鍋爐用以加熱油料、生活熱水供應廚房蒸汽等相關作用。在航行過程中需要保持至少一臺鍋爐自動運行。長時間運行使得鍋爐的水質發生了惡化，對管系、閥件產生了一定的危害，直接影響了鍋爐的安全運行，鍋爐能否安全運行直接關系著船員的生活和科考作業的成敗，因此如何提高鍋爐運行的安全性、可靠性具有十分重要的意義。

1 鍋爐水質惡化的原因

以某科考船為例其鍋爐自動啟停是由蒸汽壓力所控制具體參數如下：蒸汽壓力≤0.6 MPa時燃燒器起動，蒸汽壓力≤0.55 MPa時小火轉大火，蒸汽壓力≥0.65 MPa時大火轉小火，蒸汽壓力≥0.70 MPa燃燒器停止。在這種工況下，鍋爐每天保持燃燒狀態時間在13～15 h左右。鍋爐產生的蒸汽主要用于燃油、滑油、熱水柜加熱以及廚房蒸箱，最后進過冷卻器冷凝成液態水回到爐水柜形成爐水循環，蒸汽在整個循環過程中有一部分被使用掉，一部分在各個出口處泄漏掉。所以在整個爐水循環過程中需要經常補水以確保有足夠充足的爐水保持循環。眾所周知，蒸汽的產生是由于水的蒸發，在蒸汽產生的過程中，水中的鹽分大多數并不會隨著水蒸氣一起蒸發。然而隨著蒸汽的使用和流失，爐水中的鹽分越來越高，這對鍋爐本體以及管系、閥件的腐蝕越來越大。另外，水循環過程中產生的鐵銹、懸浮物等固體顆粒會吸附在鍋爐本體上，影響鍋爐的受熱，加速金屬的腐蝕。

2 改善水質減小腐蝕的方法

某科考船鍋爐鍋內水循環屬自然循環。當鍋爐處于平衡狀態時，送進鍋爐的補給水與鍋水存在溫度差，因補給水溫度低、密度大所以沿鍋筒向下流動，受熱面一側的鍋水不斷吸收熱量密度變小所以流動方向向上，從而使鍋爐僅僅依靠補給水的密度不同實現了鍋內的水循環。為了使水質得到改善可以通過以下3個方法。

2.1 鍋爐排污

所謂排污，就是把鍋爐中含雜質多的鍋水排掉一部分，以干凈的給水來補充，使鍋筒內的水位保持不變。鍋爐分別設上排污閥和下排污閥。上排污是將鍋筒中濃度較高的鍋水及鍋水中的懸浮物排出。下排污是定期從鍋水循環系統的最低點排放鍋水，其目的是為了排除鍋內形成的水渣、泥渣、沉淀物和腐蝕產物。

鍋爐排污注意事項主要有以下幾個方面。

（1）排污的時間間隔應根據鍋水的水質來決定，建議每天進行一次。

（2）排污時應保持較高的水位，以免鍋爐缺水。

（3）排污時開啟排污閥10 s左右后即關閉，并重復3～5次。

（4）為保證排污效果，排污應在鍋爐低負荷時進行。

2.2 停爐保養

停爐的期間溶解氧的腐蝕比鍋爐運行時發生的溶解氧腐蝕嚴重得多，會使鍋爐整個汽水系統都遭到腐蝕。當金屬表面上有沉積物或水渣時，停用腐蝕過程會進行得更快。而且，停爐期間的腐蝕產物，在鍋爐運行時還會促使金屬繼續遭到腐蝕。

由上述可知，停用腐蝕的危害非常大。防止鍋爐水汽系統的停用腐蝕，對鍋爐的安全運行有重大的意義。為此，在鍋爐停用期間，必須對其水汽系統的內壁采取保護措施，這就是停爐保護。

由于停爐期間鍋爐所受到的腐蝕主要是汽水系統的溶解氧腐蝕，因此，只要減少從外界漏入的氧，或者減少氧與受熱面金屬接觸的機會，就能減輕腐蝕。

停爐保護的基本原則主要有以下幾個方面。

（1）不讓空氣進入停用鍋爐的汽水系統內。

（2）保持停用鍋爐汽水系統金屬內表面的干燥，使相對濕度小于20% 。

（3）在金屬表面造成具有防腐作用的薄膜（保護膜） 。

（4）使金屬內表面浸泡在含有除氧劑或其他保護劑的水溶液中。

2.3 化學堿洗清除水垢

鍋爐水垢的清除可在鍋爐打開人孔、手孔蓋進行檢查和清洗，在可能條件下用較徹底的化學堿洗方法。

開始堿洗前，先將鍋水由排污閥排泄3次，以排除鍋內污水及鍋底沉渣等。然后放出鍋水使鍋爐慢慢冷卻。冷卻后，打開手孔蓋通過手孔清除鍋底沉渣，通過人孔檢查鍋爐受熱面的積垢情況，并加以記錄。

檢查完畢后，關閉下部手孔蓋和有關閥門。注入清水，使水位升至水位表3/4處。從上部人孔投入已經充分溶解的堿洗藥劑，然后關閉上 部人孔蓋并可以開始點火。

每噸水用碳酸鈉8 kg，氫氧化鈉4 kg，用5倍于藥劑重量的水充分溶解后將堿液倒入鍋內。鍋內汽壓由零逐漸上升至工作壓力的一半，然后使其逐漸降至0.05 MPa，再由0.05 MPa升至工作壓力之半，如此反復地變更汽壓。使爐水產生循環作用，煮洗時間要保持15～36 h之久。在煮洗時應進行排污，每4 h一次，每次放出水量約為水位表1/2左右，隨后通過給水泵補入。在進行煮洗時，不得使用蒸汽安全閥排汽，其他汽閥也應嚴密關閉。 煮洗完畢后，放出全部鍋水，并打開上、下部手孔蓋用清水（最好是熱水）沖洗，以清除殘存于鍋內的堿液及污垢等。檢查堿洗效果，若情況良好，可關閉人孔、手孔蓋，鍋爐機組即可裝水準備運行。鍋爐清洗后 關閉好人孔和手孔蓋，并用給水泵泵水至工作壓力以檢查門蓋墊片的密封性，滿意后才可點火使用。

2.4 濕法保養

濕法保養適用于停爐期間不超過一個月的鍋爐。鍋爐停爐后，將鍋水放盡，清除水垢和煙灰。關閉所有的人孔、手孔、閥門等，與運行的鍋爐完全隔絕。然后加入軟化水至最低水位線，再用專用泵將配制好的堿性保護溶液注入鍋爐。堿性保護溶液的成分是：每噸鍋水中加碳酸鈉（又稱純堿）10 kg和磷酸三鈉5 kg；其他配方亦可：氫氧化鈉（又稱火堿）按每噸鍋水加8～10 k g；或碳酸鈉（又稱純堿）按每噸鍋水加20 kg；或磷酸三鈉按每噸鍋水加20 kg。 當保護溶液全部注入后，開啟給水閥，將軟化水灌滿鍋爐，直至水從空氣閥冒出。然后關閉空氣閥和給水閥，開啟專用泵進行水循環，使溶液混合均勻。保護溶液的作用是：使鍋爐受熱面表面不被 氧化腐蝕。在整個保養期間，要定期生微火烘爐，以保持受熱面外部干燥，要定期開泵進行水循環，使各處溶液堿度一致，還要定期取溶液化驗，如果堿度降低，應予補加。在冬季若有冰凍可能，不宜采用此法，否則鍋爐會因鍋水結冰而凍裂。

2.5 干法保養

當停爐時間較長時一般采用干法保養：在停爐后將鍋水放掉，清除水垢和煙灰，打開上、下部手孔蓋，用壓縮空氣將鍋筒內部吹干或用微火將鍋爐烤干，按每立方米2 kg無水氯化鈣的用量，用紗布將其包扎成幾包，通過下部手孔處放入鍋內，用來吸收鍋內潮氣，然后緊閉鍋爐手孔蓋和各閥件防止空氣漏入。此方法要定期對藥劑的吸潮情況加以檢查，若有潮解則應予以更換。開始時每月一次，以 后可隔3個月一次。在鍋爐啟用前，干燥劑應全部取出，切勿忘掉。

3 結語

鍋爐水質好壞直接關系著鍋爐的使用壽命，間接影響著船舶安全和船員生活。文章從鍋爐水質惡化的原因進行了初步研究，通過分析總結出通過排污、停爐保養、化學堿洗、干濕保養等手段改善鍋爐水質的一套方法。在某科學考察船上進行實際試驗，經過實踐表明措施能有效地改善鍋爐的水質，大大降低了鍋爐本體及管系、閥件的腐蝕，提高了鍋爐的使用壽命。

參考文獻

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