锅炉水质与安全节能运行

浅谈锅炉水质与安全节能运行
中图分类号：tk227
摘要：锅炉用水水质的好坏，直接影响到锅炉的安全、经济运行。

当锅炉用水水质不符合要求时，锅炉受热面就会结生水垢，因而不仅浪费大量的燃料，还会危及锅炉安全运行。

由于结生水垢，每年要浪费燃料达千万吨，并造成几十亿元的经济损失。

在能源日益紧缺的今天，加强锅炉水质管理，促进锅炉安全运行，降低能源消耗就显得尤为重要。

本文试图对锅炉水垢的危害及其预防作一介绍，以引起锅炉使用单位的高度重视。

关键词：锅炉水质安全节能
一、水垢的形成及性质
水是一种良好的溶剂，可以溶解许多杂质。

水中的杂质按颗粒直径大小分为悬浮物、溶解物、胶体物三大类。

水垢的形成是一个复杂的物理化学过程，其原因有两个方面：一是水中有钙、镁离子及其它重金属离子存在，是水垢形成的根本原因；二是固态物质从过饱和的炉水中沉淀析出并粘附在金属受热面上，是水垢形成另外原因。

当含有钙、镁等盐类杂质的水进入锅炉后，吸收高温烟气传给的热量，钙、镁盐类杂质便会发生化学反应，生成难溶固体物质析出。

所析出固体物质就会附着在锅筒、水冷壁管等受热面的内壁上，形成一层“膜”，阻碍热量传递，这层“膜”称之为水垢。

水垢的组成或成分是比较复杂的，通常都不是一种单一化合物，而是以一种化学成分为主，并同时含有其它化学成分。

按水垢的化
学成分，一般可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等几种。

二、水垢对锅炉安全、经济运行的危害
水垢是一种导热性能极差的物质，仅为锅炉钢材的十分之一到数百分之一。

从下表可以看出：
在各种水垢中，硅酸盐水垢最为坚硬，导热性能非常小，容易附着在锅炉受热面最强的蒸发面上，是危害最大的一种水垢。

（一）、从节能减排角度出发，锅炉水垢存在以下危害：
1 ，降低锅炉热效率，浪费大量燃料。

锅炉结生水垢后，受热面的传热性能变差，燃料燃烧时所放出的热量不能迅速传递给炉水，因而大量热量被烟气带走，造成排烟温度升高，增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。

实验数据表明，当结生水垢达1.5毫米时，就要多消耗6%的燃料；为5毫米时，燃料消耗就要达到15%；为8毫米时，燃料消耗量则增至34%。

就我国目前57.82万台锅炉来看，如果仅一部分锅炉结有不同程度的水垢的话，所浪费的燃料也是十分惊人的。

2 ，缩短锅炉使用寿命，浪费大量资金。

一般锅炉使用寿命，在正常使用条件下，能够连续运行20年左右。

而现在大部分使用单位的锅炉没有达到这一寿命，其原因是多方面的，其中之一就有水垢的影响。

锅炉结垢严重引发锅筒鼓包、水冷壁或对流管束爆管。

锅筒挖补修复后，要根据实际情况对其适当降压使用，以确保安全。

这样一来，对于要求蒸汽压力较高的单位来说，就不得不更换新的
锅炉。

有些单位也会因蒸汽压力过低而影响产品质量，甚至出现次品，直接影响经济效益。

有些锅炉因鼓疱面积过大且变形严重而不得不作报废处理；有的锅炉虽然可以修复，但因修理费用过高，无修理价值，也不得不报废。

当酸洗方法不当或酸洗频繁也会影响锅炉的使用寿命。

（二）、从锅炉运行安全角度出发，锅炉结生水垢存在以下危害：1 ，破坏水循环。

锅炉水循环有自然水循环和强迫水循环两种形式。

前者是靠上升管和下降管的汽水比重不同产生的压力差而进行的水循环。

后者主要是依靠水泵的机械动力的作用而迫使循环的。

无论是哪一种循环形式，都是经过设计计算的，也就是说保证有足够的流通截面积。

当炉管内壁结生水垢后，会使得管内流通截面积减少，流动阻力增大，破坏了正常的水循环，使得向火面的金属壁温升高。

当管路完全被水垢堵死后，水循环则完全停止，金属壁温则更高，长期下去就易因过烧发生爆管事故。

水冷壁管是均匀布置在炉膛内的，吸收的是辐射热。

在离联箱400毫米左右的向火面高温区，如果结生水垢，就最易发生过烧、鼓包、弯曲，严重时发生爆管事故。

2 ，引起金属过热，强度降低，危及安全。

锅炉受热面使用的钢材，一般均为碳素钢，在使用过程中，允许金属壁温在450℃以下。

锅炉在正常运行时，金属壁温一般在280℃以下。

当锅炉受热面无垢时，金属受热后能很快将热量传递给水，此时两者的温差约为30℃。

但是，如果受热面结生水垢，情况就不大一样了。

例如，当
工作压力为1.25mpa的锅炉受热面结有1毫米厚水垢时（混合水垢），金属壁温与炉水温差就会达到200℃左右。

也就是说此时金属壁温在钢材允许温度之内。

但当水垢达3毫米时，金属壁温则上升到580℃，远远超过了钢材的允许温度。

因而，这时钢材的抗拉强度就会由原来的4.0mpa下降到1.0mpa，锅炉受压元件就会在内压作用下发生过热鼓疱、变形、泄漏，甚至爆炸。

另外，金属壁温的升高会使金属伸长，如1米长的炉管，每升高100℃，伸长1.2毫米，这对于没有伸缩余量的受热面来说，就会引起炉管的龟裂。

三、水垢的预防
要保证锅炉不结垢或薄垢运行，就要加强锅炉给水处理，这是保证锅炉安全和经济运行的重要环节，也是促进节能减排工作的有效手段。

预防水垢生成，通常采用下列方法：
1，锅外水处理。

这种方法适用于各种锅炉。

目前锅外水处理效果可靠的有石灰+纯碱软化法，是向已经澄清的水中加入适量的生石灰和纯碱达到软化目的。

石灰——纯碱软化法有冷法和热法两种。

冷法是在室温下进行，使水中残余硬度降至1.5～2毫克当量/升。

热法是将水温加热到20～80℃，使水中残余硬度降至0.3～0.4毫克当量/升。

因此，应尽量采用热法，以提高软化效果。

离子交换软化法主要是依靠阳离子交换树脂进行软化处理。

由于交换树脂吸附能力强，能将游离在水中的钙、镁离子吸附，从而使锅炉给水硬度达到合格标准。

离子交换剂有无机和有机两大类。

2 ，锅内水处理。

此法主要是向炉水中加入化学药品，与炉水中
形成水垢的钙、镁盐形成疏松的沉渣，然后用排污的方法将沉渣排出炉外，起到防止（或减少）锅炉结垢的作用。

炉内加药水处理一般用于小型低压火管锅炉。

锅内水处理常用的药品有：磷酸三钠、碳酸钠（纯碱）、氢氧化钠（火碱、也称烧碱）及有机胶体（栲胶）等。

加药时，应首先将各种药品配制成溶液，然后再加入锅炉内。

通常磷酸三钠的溶液浓度为5～8%，碳酸钠的溶液浓度不大于5%，氢氧化钠的浓度不大于1～2%。

加药方法有定期和连续加药两种。

定期加药主要靠加药罐进行加药；连续加药则在给水设备前，将药连续加入给水中。

以上虽然介绍两种水处理方法，但笔者认为，水处理工作是否落实到实处，关键在于管理。

如果有了水处理设备而不用，等于没有水处理。

因而，这就需要锅炉使用单位领导树立“安全第一，预防为主”的思想，真正认识到水处理工作在锅炉安全运行、节能减排工作中的重要性。

使用单位要严格按gb/t1576—2008 《工业锅炉水质》标准办事，配备专职水处理操作工和化验人员，并建立健全水处理岗位和化验岗位责任制。

检验单位要严格执行《锅炉水处理监督管理规则》规定，促进锅炉运行的安全、经济、节能、环保。

在能源日益紧缺的今天，加强对锅炉用水质量的管理，促进节能减排工作的开展，保证锅炉安全、经济运行，无疑是一件利国利民的事。