锅炉水垢的形成及危害

编号：SM-ZD-88919 锅炉水垢的形成及危害Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives

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锅炉水垢的形成及危害

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目前漳州市的工业锅炉中约有40%无给水处理设施，尤其是小蒸发量锅炉更为普遍。有些即使有水处理设备，也时有因操作管理不当或无管理，而使水处理设施形同虚设。炉内仍有不同程度的水垢形成。以20xx年的漳州市的检验情况来看。水垢不合格的约占总检验数的60%以上，且有相当一部份锅炉的垢厚为1～3mm左右，有的竟高达8mm以上；这些炉不但耗能严重，而且严重危害到锅炉的安全运行。下面从几个方面来说明锅炉水垢的产生及危害：

1、水垢的形成

含有杂质的给水未进行处理就进入锅炉，在锅炉运行一定时间后，经过不断的蒸发、浓缩。当锅水中的杂质(溶解固形物)的浓度达到饱和程度时，就会产生沉淀。粘附在锅筒及管壁上形成一层白色硬皮，称为水垢，水垢形成的主要原因是由于锅炉给水中含有溶解度较小的钙、镁盐类，也就是所谓硬度。

在锅炉内钙、镁盐生成的沉淀物有两种形式存在：一种是形成坚硬的水垢，牢固地附着于管壁及锅筒壁上。还有一种是形成沉渣，沉渣可能粘结于壁上，也可能悬浮在水中，它又分为两种：①流动性的沉渣；这种沉渣可用排污的方法排掉。②粘性的沉渣。易粘结于管子斜度小或水流速度低的地方，而形成二次水垢。

1.1初生水垢的结生过程

1.1.1受热分解

含有硬度的给水进入锅炉后，在加热过程中，一些钙、镁盐类由于受热分解，使溶于水的物质转变为固相晶粒，附着于锅炉钢板上结为水垢。

1.1.2溶解度降低

一些如CaSO4、CaSiO3等结垢物质。属于具有负溶解度系数的物质，即随温度的升高，溶解度降低，因此非常容易在蒸发面上温度最高的部位沉积为水垢。

1.1.3相互反应

给水中原来溶解度较低的盐类，在锅炉的个体条件下，和其他盐类相互反应，生成了难溶的化合物。

1.1.4水的蒸发、浓缩

由于锅炉水的不断蒸发、浓缩，水中溶解盐的浓度不断增大，当达到过饱和程度时，在蒸发面上析出晶母或以原有的水垢颗粒为结晶中心。生长为水垢。

1.1.5金属表面的离子化

洁净的锅炉蒸发面，由于金属离子化(Fe0→Fe2+)，使锅炉金属表面带负电符。而一些结垢物质，常带正电荷。这样由于静电吸引作用。使结垢物质沉积在金属表面而结生水垢。

1.2再生水垢的结生过程

再生水垢是指生成水垢的盐类，在形成泥垢以后，重新附着于蒸发面上的产物。

1.2.1泥垢的转化

锅炉水中呈悬浮状态的泥渣为泥垢：含有泥垢的物质，如Mg(OH)2、Mg3(PO4)2等，性质很粘，如排污不及时，很容易粘附在蒸发面上转化为水垢。

1.2.2相互反应

已形成的泥垢和水垢之间，或泥垢与金属腐蚀物之间。

在锅炉蒸发面上的高温条件下，进行了局部反应，使泥垢转化成了水垢，如：

CaCO3+MgSiO3→CaSiO3↓+MgCO3

泥垢水垢水垢

MgCO3+H2O→Mg(OH)2+CO2↑

水垢

1.2.3锅炉运行状况

锅炉蒸发强度高、循环性能好，锅炉水中的泥垢呈悬浮状态。就难以转化为水垢，如果锅炉蒸发强度低、循环性能差。泥垢易沉积在蒸发面上，就比较容易转化成水垢。

2、水垢的种类

2.1钙、镁水垢

在钙、镁水垢中，以钙镁盐类为主。有时可达90%以上。按其成份又可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢和混合垢四种。

2.2氧化铁垢

氧化铁垢的主要成份是铁的氧化物。其次有少量的金属铜、铜的氧化物及钙、镁、硅和磷酸盐。氧化铁垢大都发生

在大型锅炉热负荷最高的喷燃器和燃烧带附近的管壁上。氧化铁垢的外表面呈咖啡色。内层呈灰色，垢下常有少量白色盐类，铜及铜的氧化物在铁垢中是均匀分布的。

3、水垢的危害

3.1水垢引起的传热损失

水垢的导热系数比钢铁的导热系数小几十倍甚至几百倍，使受热面的传热性能变差，燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到锅水中，使大量的热量被烟气带走，造成排烟温度升高。排烟热能损失增加，使锅炉的热效率降低，而为了保持锅炉的出力必须加大燃料的投入，提高炉膛和烟气的温度从而造成燃料的损失。从下表可以看出，当垢厚在1mm 时，燃料损失大约增加10%，我国目前大约有60万台工业锅炉，消耗的燃料几乎占我国煤炭总产量的1/3，若以50%的运行锅炉结垢1mm厚的话，那么煤的损失量也是一项惊人的数据。

3.2由于结垢给锅炉的安全运行带来严重的隐患。

锅炉如结有水垢，又要保持一定的出力，这样只有增加火侧的温度才行。由下面“壁温与水垢的关系”图中可以看

出，水垢越厚。导热系数越差，锅炉火侧的温度就得越高。经试验得出数据，对于工作压力为1.37MPa的锅炉，火侧的温度在900℃～1200℃之间，水侧的温度为197℃，在没有结生水垢时的锅炉钢板温度只有215℃～250℃。同类型的锅炉。当锅炉钢结有0.8-1.0毫米的混合水垢时，钢板温度比无垢时提高了134℃-160℃。20#钢板当达到315℃时，金属的各项塑性指标开始下降，当达到450℃时，金属会因过热而蠕动变形。因此水处理不好，锅炉结生水垢。很容易使锅炉金属应力超过材料屈服限而产生事故或使钢板烧坏。例如：锅炉水垢常常生成在热负荷很高的水冷壁管上，因水垢的导热性差，导致金属管壁局部温度大大升高。当温度超过金属所能承受的允许温度时，金属因过热而蠕变，强度降低。在管内工作压力下，金属管会发生鼓包、穿孔和破裂，引起锅炉管子的过热和爆管事故。

3.3水垢导致金属发生沉积物下腐蚀。

锅炉内有水垢附着的条件下，从水垢的孔、缝隙渗入的锅水，在沉积的水垢层与金属之间急剧蒸发。在水垢层下，锅水中的溶解物可能被浓缩到很高的浓度。其中，有些物质