工業(yè)鍋爐不當(dāng)使用強(qiáng)酸除垢劑引起設(shè)備失效分析

丁利，張振頂，羅建剛，楊俊強(qiáng)，葉向榮，董進(jìn)寧

（廣州特種承壓設(shè)備檢測研究院，廣東 廣州 510000）

1 概述

蒸汽鍋爐作為一種常見的熱能動(dòng)力設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于食品、化工、建材等經(jīng)濟(jì)社會各個(gè)部門和人們的生活。鍋爐內(nèi)部存在著大量的高溫高壓的蒸汽，工作條件惡劣，經(jīng)長期運(yùn)行后，水處理工作及日常管理不到位極易引起鍋內(nèi)結(jié)水垢，降低鍋爐熱效率，嚴(yán)重結(jié)垢甚至?xí)鸨āＲ虼耍茖W(xué)合理的鍋爐清洗除垢是保障鍋爐安全運(yùn)行的重要措施，但不當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)清洗會破壞設(shè)備本體，產(chǎn)生安全隱患。本文重點(diǎn)對一臺工業(yè)鍋爐不當(dāng)使用強(qiáng)酸除垢劑引起的運(yùn)行失效問題進(jìn)行分析。

2 失效情況簡介

某木業(yè)加工廠的一臺4噸蒸汽鍋爐，不當(dāng)添加強(qiáng)酸類除垢劑除水垢，引起靠近鍋筒給水管一側(cè)的多條水冷壁管與下集箱連接的焊縫位置產(chǎn)生腐蝕穿孔泄漏；且部分水冷壁管經(jīng)過換管維修，未能提供維修質(zhì)量證明資料，存在重大安全隱患。根據(jù)TSG G0001-2012《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第5.4.1.2中B級及以下鍋爐重大修理第（2）條規(guī)定：鍋爐受熱面管子的更換數(shù)量大于該類受熱面管子（含水冷壁管、對流管、過熱器管、省煤器管、煙管等）的10%，并且大于等于10根，屬于鍋爐重大維修。使用單位鍋爐給水不當(dāng)使用強(qiáng)酸類除垢劑和私自換管維修未報(bào)鍋爐重大維修告知等情況存在重大安全隱患。該爐型號：DZG4-1.25-WⅡ2，投用日期2012年1月5日，制造日期：2010年11月29日，制造單位：廈門市東雁鍋爐設(shè)備有限公司。事后經(jīng)換管維修監(jiān)檢的水冷壁管共48根（全爐水冷壁管82根），其中爐前方向左側(cè)水冷壁管前起第2、3、4、5、6、7、8條水冷壁管，右側(cè)水冷壁管前起第1～41條（右側(cè)全部）進(jìn)行了換管維修。經(jīng)更換后的水冷壁管與下集箱的連接處角焊縫進(jìn)行了滲透無損檢測，對鍋爐本體進(jìn)行了耐壓試驗(yàn)（見圖1、2）。

3 問題原因及風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 水質(zhì)問題

使用單位日常鍋爐水質(zhì)管理存在問題，鍋爐長時(shí)間使用不合格的水引起鍋筒、水冷壁管等受熱面產(chǎn)生水垢,影響鍋爐安全性和經(jīng)濟(jì)性。鍋爐水垢形成的主要原因如下：

受熱分解：水垢的主要成分是Ca(HC03)2、MgC03、CaC03等鈣、鎂鹽類，在加熱中這些鹽類受熱分解，從易溶于水的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶于水的物質(zhì),并附著于金屬表面結(jié)為水垢,鈣、鎂鹽類分解過程如下：

鍋爐水蒸發(fā)和濃縮使一些鹽類超過了其溶解度，隨著水中溶解鹽類的含量不斷增加，當(dāng)達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，易在蒸發(fā)面生成水垢。

水中溶解度較大的鹽類同其他鹽類或堿類發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成難溶于水的化合物，產(chǎn)生水垢。比如：Ca(HC03)2+2NaOH=CaC03↓+N4C03+H20CaCl2+Na2C03=CaC03↓+2NaCl

隨著鍋水溫度的升高，一些鹽類的溶解度下降，如CaS04、CaSi03等。

當(dāng)鍋內(nèi)的水渣如Mg3(P04)、2Mg(OH)2等過多且排污不及時(shí)，泥渣易轉(zhuǎn)變?yōu)樗浮?/p>

3.2 鍋爐酸洗未添加緩蝕劑

鍋爐使用強(qiáng)酸類除垢劑沒有相應(yīng)添加緩蝕劑，引起嚴(yán)重腐蝕行為，造成靠近鍋筒給水管一側(cè)的多條水冷壁管與下集箱連接的焊縫位置產(chǎn)生腐蝕減薄穿孔泄漏。除垢劑抽樣化驗(yàn)結(jié)果表明（見圖3～5）：pH值≤1，屬于強(qiáng)酸類液體。

圖1 被更換的舊水冷壁管

圖2 更換的新水冷壁管

圖3 使用單位使用的除垢劑

圖4 除垢劑現(xiàn)場抽樣

圖5 除垢劑樣品化驗(yàn)結(jié)果pH值≤1.0

酸洗除水垢主要是利用酸溶解水垢達(dá)到清洗的目的，必須在鍋爐停運(yùn)后進(jìn)行。同時(shí)酸洗除水垢必須要加入適量的緩蝕劑，所選用緩蝕劑的緩蝕效率一般大于96%。緩蝕劑的作用是為了防止酸洗過程中鍋爐本體的腐蝕，保證被酸洗的鍋爐在除垢的同時(shí)，不被酸類腐蝕。鍋爐在清洗時(shí)不應(yīng)只考慮費(fèi)用問題，更要重視清洗的質(zhì)量。許多使用單位僅僅通過目測來判斷鍋爐的清洗是否合格。為控制腐蝕速率和腐蝕量大小，應(yīng)了解腐蝕速率及腐蝕量的測量方法，在監(jiān)督清洗單位作業(yè)過程中要懸掛腐蝕試片，而且懸掛后應(yīng)立即測量。

3.3 其他原因

清洗循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性、清洗中是否進(jìn)行化學(xué)檢驗(yàn)、清洗后是否進(jìn)行科學(xué)的鈍化處理等都會影響設(shè)備運(yùn)行安全。同時(shí)一些清洗單位純粹為追求經(jīng)濟(jì)利益，導(dǎo)致鍋爐清洗行業(yè)或多或少存在不規(guī)范現(xiàn)象。而這些問題會對鍋爐的節(jié)能生產(chǎn)、安全運(yùn)行及環(huán)境保護(hù)等產(chǎn)生負(fù)面影響。

4 結(jié)語

鍋爐管理不善引起鍋內(nèi)大量結(jié)水垢，不僅不利于換熱，也容易造成安全隱患。重視水質(zhì)管理，積極清理鍋爐積結(jié)的水垢是改善鍋爐安全節(jié)能運(yùn)行的重要措施。但應(yīng)特別注意鍋爐清洗時(shí)，企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格把控施工單位的施工工藝和方案，并加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)督，尤其是鍋爐酸洗時(shí)需要添加緩蝕劑，防止腐蝕設(shè)備本體，避免發(fā)生為了清除水垢而產(chǎn)生更嚴(yán)重的安全問題。同時(shí)鍋爐使用單位應(yīng)重視法律法規(guī)，鍋爐屬于特種設(shè)備，重大維修除了請有資質(zhì)的施工單位作業(yè)外，還應(yīng)當(dāng)及時(shí)告知相關(guān)行政部門，向檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)報(bào)維修監(jiān)督檢驗(yàn)。