注汽鍋爐水垢形成的原因分析與防治對策

楊勇

【摘 要】水垢是注汽鍋爐運行中常見的現(xiàn)象。油田鍋爐形成水垢會降低鍋爐的熱效率，造成較大的能源浪費，結(jié)垢嚴重時會發(fā)生爆管事故，不但影響鍋爐的正常運行，縮短正常使用壽命，還會發(fā)生嚴重的安全事故。本文介紹了注汽鍋爐水垢形成的原因與過程，分析水垢的形成原因、危害，闡述了水垢清理及防治對策。

【關(guān)鍵詞】油田;注汽鍋爐;水垢;危害;清理;防治對策

注汽鍋爐是油田對稠油的注蒸汽開發(fā)的專用鍋爐，一般為直流式高壓鍋爐，傳能介質(zhì)與普通鍋爐一樣為水，油田鍋爐形成水垢會降低鍋爐的傳熱效率，造成熱能和燃料能源的浪費，還會影響鍋爐正常、安全的運行，縮短正常使用壽命，從而降低鍋爐運行與工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟性，因此，必須重視鍋爐水垢的防治工作。

1.注汽鍋爐水垢形成的原因與過程

1.1水垢形成的原因。鍋爐用水中雜質(zhì)較多，水中的鈣、鎂鹽類因受熱分解、蒸發(fā)、濃縮，發(fā)生物理變化或化學變化，水的濃度達到一定程度時，在與水接觸的受熱面上會產(chǎn)生一層固態(tài)附著物，或是由于鍋爐中的水一次性蒸發(fā)完畢，水中的鹽類成分沉淀在鍋爐受熱面上.受熱面上的附著物與沉淀物為鍋爐水垢，隨著使用時間增長水垢厚度增加，阻礙熱能量的傳遞。

1.2水垢形成的過程

（1）水在加熱過程中不斷蒸發(fā)，鍋爐水中的鹽類物質(zhì)含量不斷增加;（2）水中部分鈣、鎂鹽類受熱后在水中溶解度下降，如CaSO4、Mg（OH）2、Ca（OH）2水濃度達到飽和后在受熱面上析出結(jié)晶，形成水垢;（3）部分鹽類受熱分解，形成難溶于水的沉淀物。

Ca（HCO3）2→CaCO3↓+H2O+CO2↑

Mg（HCO）2→MgCO3+H2O+CO2↑

MgCO3微溶于水，水溶液PH值呈弱堿性，MgCO3加熱時與水進一步反應(yīng)，生成比MgCO3更難溶于水的Mg（OH）2：

MgCO3+H2O等于Mg（OH）2↓+CO2↑

（4）鍋爐水中的鹽類、堿類物質(zhì)的相互反應(yīng)生成難溶于水的化合物沉淀結(jié)成水垢.如：

CaHCO3）2+2NaCl等于CaCO3↓+Na2CO3+H2OCaCl2+Na2CO3等于CaCO3↓+2NaCl

2.注汽鍋爐水垢的分類及性質(zhì)

2.1碳酸鹽水垢。碳酸鹽水垢是最為常見的水垢種類之一，主要成分是CaCO3，含少量MgCO3和Mg（OH）2多形成于水未煮沸時，呈白色。水的pH值會影響水垢的硬度與形態(tài)，當水溫較低pH值較大時，產(chǎn)生的是疏松的軟質(zhì)水垢;而當水溫熱度較高pH值較小時，產(chǎn)生的則是堅硬致密的硬質(zhì)水垢，附著于鍋爐內(nèi)壁。碳酸鹽水垢在5%的鹽酸溶液中可以大部分溶解，反應(yīng)時產(chǎn)生大量氣泡，充分反應(yīng)后溶液中的不溶物很少。

2.2硫酸鹽水垢。其主要成分是CaSO4，呈白色或微論文范文，堅硬致密，手感滑膩，多產(chǎn)生于鍋爐內(nèi)溫度最高、蒸發(fā)率最大的受熱面上.硫酸鹽水垢在鹽酸溶液中反應(yīng)時很少有氣泡，溶解較少，加入10%的氯化鋇溶液會產(chǎn)生大量白色沉淀物質(zhì)。

2.3硅酸鹽水垢。其成分較為復(fù)雜，主要成分是硅酸化合物，其中SiO2含量達20%以上，水垢呈白色或灰白色，堅硬，表面帶刺，主要形成于鍋爐溫度最高時.硅酸鹽水垢在鹽酸溶液中不溶解，加熱后其它組成成分緩慢溶解，產(chǎn)生透明砂粒狀沉淀物，加入1%的氫氟酸溶液可緩慢溶解.

2.4混合水垢。混合水垢成分混雜，沒有主體成分，因此其性質(zhì)根據(jù)成分不同差異較大.混合水垢在稀鹽酸溶液中可以大部分溶解，并產(chǎn)生氣泡，反應(yīng)結(jié)束后會存在殘留的水垢碎片或泥狀物。

2.5鐵垢。鐵垢的主要成分是鐵的氧化物和氫氧化物，多結(jié)生在鍋爐受熱最強的受熱面上，堅硬但易清除，鐵的氧化物一般呈紅棕色，氫氧化物呈棕色和紅褐色.鐵垢加稀鹽酸溶液可溶解，溶液呈黃綠色，加硝酸能快速溶解。

3、注汽鍋爐產(chǎn)生水垢的危害

3.1造成能源浪費。水垢的導(dǎo)熱性能僅是鋼材的幾十分之一，甚至是幾百分之一，因此燃料燃燒產(chǎn)生的熱量不能有效的傳遞給鍋爐中的水，大部分熱量被煙氣帶走，大大降低了鍋爐的傳熱效率;為了保證達到鍋爐工作時的額定參數(shù)，則要添加更多的燃料，也造成了一定程度的燃料浪費。

3.2影響鍋爐的安全運行，縮短使用壽命。水垢的導(dǎo)熱性差，水垢的產(chǎn)生阻礙了受熱面吸收的熱量向鍋爐水的傳遞，使受熱面的工作溫度高于正常運行的溫度.若運行溫度高于鍋爐受熱面的最高承受溫度，金屬由于過熱會降低工作強度，鍋爐運行產(chǎn)生的壓力會導(dǎo)致金屬鼓包、穿孔、甚至發(fā)生爆管事故，使鍋爐運行存在安全隱患.如果不及時清理水垢，長期高溫、高壓、高強度的工作會破壞鍋爐壁，影響鍋爐水循環(huán);水垢附著的金屬會逐漸腐蝕，不僅會縮短鍋爐的正常使用壽命，還會引發(fā)安全事故。

3.3降低鍋爐注汽干度。鍋爐產(chǎn)生水垢后，導(dǎo)熱系數(shù)降低，鍋爐要達到額定蒸發(fā)量（熱量）需要燃燒更多燃料.隨著水垢生成厚度的增加，爐膛容積的排面量與沒有水垢時一樣大，沒有變化，燃料消耗受限，因此降低了鍋爐的注汽干度。

3.4增加了能耗。鍋爐結(jié)生水垢后影響了正常的運行，降低了工業(yè)生產(chǎn)量，水垢的清理與檢修要停爐，大量的財力、人力與物力，大大降低了鍋爐的能耗和維修成本。

4、注汽鍋爐水垢的處理與預(yù)防措施

4.1鍋爐水垢的清理

（1）人工清理：通過人工清理鍋爐水垢需要錘、砸、刮、鏟等，最后將清理的殘渣沖洗干凈.人工清理水垢工作效率低，人員需求與勞動強度較大，隨著科學技術(shù)的提高，采用人工清理的越來越少。（2）機械清理：當鍋爐結(jié)有水垢后，停爐冷卻，通過專業(yè)的清洗工具進行清理，如帶有電機、螺旋鋼絲刷的專業(yè)洗管器械.如果水垢堅硬，可采用高壓水射流清洗，再用帶鋼絲刷的洗管器清洗，一般均可清理干凈.機械清理為物理法清理，但是只適用于清洗鋼管，不適用銅管，因為銅管容易被損傷。（3）化學除垢，即通過化學或電化學反應(yīng)將鍋爐金屬管壁上的水垢轉(zhuǎn)變成可溶性的鹽類溶解在清洗液中，隨著清洗液的排放而將水垢清理掉.常規(guī)水垢化學除垢：根據(jù)鍋爐的材質(zhì)選用能夠安全有效清理水垢的溶液，一般溶液濃度為5%～20%，也可根據(jù)水垢的厚度選擇合適的濃度進行清理。

4.2鍋爐水垢的預(yù)防

（1）鍋爐內(nèi)水處理：此方法是通過在鍋爐水中添加化學制劑與結(jié)成水垢的鈣鹽、鎂鹽反應(yīng)形成疏松的沉渣，通過排水將沉渣排除鍋爐，以減少或防止鍋爐結(jié)生水垢.在爐水中添加化學制劑一般用于小型低壓火管鍋爐.常用的化學藥品為磷酸三鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉及有機膠體等，加入鍋爐水的藥品應(yīng)配制成溶液，配制時注意溶液濃度，一般磷酸三鈉溶液濃度為5%～8%，碳酸鈉溶液不超過5%，氫氧化鈉溶液不高于1%～2%.添加藥品溶液有的是定期添加，通過加藥罐操作;有的是連續(xù)加藥，在給水設(shè)備前連續(xù)添加.蒸汽鍋爐的藥品添加最好是采用連續(xù)添加的方式，以保證鍋爐內(nèi)藥品溶液的均勻.凡是采用鍋爐內(nèi)水處理方法預(yù)防水垢的，需要加強鍋爐排污，將形成的殘渣、泥垢排出，以保證預(yù)防水垢產(chǎn)生的效果。（2）鍋爐外水處理：鍋爐外水處理防止水垢結(jié)生適用于各種鍋爐.向澄清的水中添加適量的石灰和純堿進行軟化，達到預(yù)防水垢結(jié)生的目的。冷軟化法是在室溫下進行，使水中殘余的硬度降至1.5～2mEp/L，熱法是將水溫加至20℃～80℃，將水中殘余硬度降至0.3～0.4mEp/L，熱軟化法降低水硬度的效果明顯優(yōu)于冷軟化法，采用熱軟化法可提高軟化效果。

5、結(jié)語

注汽鍋爐結(jié)垢降低了熱效率，增加了能耗，還存在一定的安全隱患，因此對鍋爐水垢清理和預(yù)防工作尤為重要。操作人員要了解結(jié)垢原因，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)垢程度及對鍋爐正常運行造成的危害，及時采取清理和預(yù)防措施，達到結(jié)垢，保障鍋爐正常運行的目的。

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