浅谈水质不良对工业锅炉的危害及对策

浅谈水质不良对工业锅炉的危害及对策摘要：水是工业锅炉的主要介质，被誉为锅炉的血液。水质的优劣直接关系到锅炉能否安全经济运行。水质不良会造成锅炉结垢和腐蚀。锅炉的结垢和腐蚀造成的事故约占事故总数的70%以上，造成巨大的经济损失，锅炉参数越高，因结垢和腐蚀而产生的损失越严重。论文通过对造成锅炉结垢和腐蚀的原因进行了分析与探讨，并对防止结垢、降低腐蚀速度提出了相应的对策，对提高锅炉设备的安全经济性，延长锅炉的使用寿命以及节能减排有重要意义。

关键词：水质；工业锅炉；结垢；腐蚀

中图分类号： tk223 文献标识码： a 文章编号：

1引言

以水为介质的工业锅炉作为动力源和热源是生产和人民生活中广泛使用的能源转换设备。在锅炉内，水吸收燃料燃烧放出的热量而产生热水（热水锅炉）或蒸发为蒸汽。如果使用的水质不良，水中含有较多的有害杂质，这种水不经任何处理进入锅炉，则必然会使运行中的锅炉产生结垢、金属腐蚀等危害。因此，锅炉水处理工作是确保锅炉安全、经济运行，延长锅炉使用寿命的重要措施，尤其在当前提倡节能减排的形势下，锅炉水处理发挥着重要作用，也是锅炉最基础的技术管理工作。为了保证锅炉水处理的有效性，我国于1979年颁布了第一版锅炉水质标准，其编号为gb1576-79《低压锅炉水质标准》，使我国的锅炉水处理工作走向科学化、正规化。

在三十年的生产实践中，分别于1985年、1996年、2001年及2008年进行修订，逐渐完善，并更名为《工业锅炉水质标准》。笔者所在单位，天津市特种设备监督检验技术研究院，2008年度共对本市在用锅炉3260台进行了锅炉水质检验，其中1336台次锅炉水质不合格，占总数的40.98%。主要问题存在于锅炉给水硬度、溶解氧以及锅水碱度、ph、溶解固形物招标。新四区及五县超过60%的锅炉未进行水处理，直接使用地下水及自来水作为锅炉的给水。锅炉普遍存在结垢现象。平均一至三年进行一次酸洗除垢作业，既浪费能源又污染环境，同时降低锅炉使用寿命。从统计数据看，加强锅炉水质监督管理工作任重道远。

2水垢的形成及其危害

水垢的形成过程

实践经验表明，如果锅炉给水硬度不合格，水进入锅炉运行一段时间后，经过不断地蒸发、浓缩，当达到过饱和程度时，在锅炉受热面上就会结生一些不溶性固态附着物，这种以固体析出的沉淀物即称为水垢。水垢的结生是一个复杂的物理化学过程。工业锅炉中常结生钙、镁水垢，以碳酸盐水垢居多。锅炉受热面上结生的水垢，有一次水垢和二次水垢之分，一次水垢又称初生水垢。一次水垢是生成水垢的钙、镁盐类直接在锅炉受热面上析出的产物，而二次水垢则是钙、镁盐类在锅水中形成水渣以后，重新附着在受热面上的产物。

水垢对锅炉的危害

锅炉钢板、管路因过热而被烧损

人们称水垢是锅炉的“百害之源”，关键是水垢的导热性能很差。物质的导热性能一般用其导热系数（λ）的大小来衡量，即单位时间内、单位温度差、垂直通过单位厚度导热介质的热量（千卡/米˙小时·℃）。水垢的导热系数比锅炉钢板小数十倍到数百倍。其中混合水垢是由多种金属盐类和金属氧化物构成，很少有单一类型水垢的垢样。当锅炉受热面结有水垢时，传热情况变坏，使炉管从火焰、烟气吸收的热量不能很好地传递给水，从而使受热面温度升高，金属强度下降，容易造成锅炉炉管起鼓包、变形以至爆破。此外，炉管结垢后管内流通截面积减小，水循环阻力增大，严重时会破坏正常的锅炉水循环和冷却，造成炉管烧损。

浪费燃料降低锅炉出力

当锅炉结有水垢时，会使锅炉受热面的传热情况变坏，排烟温度升高（排烟损失增加），由于水垢导热系数很低，阻碍了传热，从而降低了锅炉热效率，增加燃料消耗或降低锅炉出力。试验证明对于工作压力为1.4兆帕的锅炉，结生一毫米厚的混合水垢，可浪费燃料5-8%。

增加锅炉检修量并危及安全

锅炉受热面结垢后，非常难以清除，需经常清垢或酸洗锅炉，而酸洗锅炉很容易给锅炉造成腐蚀，同时酸洗废液的排放对环境造成污染。特别是水垢引起锅炉的金属蠕胀、裂纹、泄漏、爆管等故障，不仅损害了锅炉寿命，而且需要大量的人力、物力进行检修，

同时也威胁着人身安全，影响了安全生产。

防止工业锅炉结垢的措施

钠离子交换水处理

目前，根据天津市的水质情况，绝大部分工业锅炉可以采用钠离子交换的水处理方法，使锅炉给水软化，防止锅炉结生水垢。当含有钙镁离子的原水，流经离子交换器（软木器）中的钠离子树脂层时，水中的钙镁等阳离子被树脂中的钠离子所置换，从而将在锅炉内形成水垢的钙、镁盐类，转换为易溶性钠盐，而使水得到软化。经钠离子交换树脂软化后的水质，其硬度可以降低至

0.03mmol/l以下，甚至可以完全消除，使水质达到gb1576—2001《工业锅炉水质标准》的要求。根据水源和锅炉参数的不同，除了上述钠离子交换以外，还可以采用氢离子交换法，阴阳离子交换法，电渗析除盐法，反渗透除盐法等。

锅内加药处理法

国家工业锅炉水质标准（gb1576—2001）规定额定蒸发量≤2吨/小时，且额定蒸汽压力＜1.0兆帕的蒸汽锅炉，以及额定功率≤4.2兆瓦非管架式承压的热水锅炉和常压热水锅炉可以采用锅内加药

处理。锅内加药处理具有投资少，对原水水质适用范围广、操作简单，易于实行等优点。锅内加药水处理方法的实质是针对产生水垢的原因和过程，向锅内投加适当的化学药剂，使水中能够形成水垢的物质在锅内变成松散的非粘结性的、可流动的水渣，沉降于锅筒或联箱的底部，通过排污排出锅炉，达到防止或减缓水垢生长或金

属腐蚀的目的。锅炉的腐蚀与防护

3锅炉腐蚀

金属表面与周围介质发生化学或电化学作用而遭到破坏的现象成为腐蚀。锅炉金属的腐蚀严重威胁锅炉的安全运行，因此日益引起人们的重视。

3.1氧对锅炉的腐蚀

水中溶解氧气是加速电化学腐蚀的重要因素。氧腐蚀在锅炉中主要是起阴极去极化作用。氧气是强烈的去极剂，能够吸收阴极的电子。在含有氯离子的电解质溶液中（锅水），铁原子失去2个电子，变成二价铁离子，氯和水得到电子而变成氢氧根离子。二价铁离子于氢氧根离子结合成氢氧化亚铁。fe(oh)2在水溶液中很不稳定，容易与水中溶解氧发生进一步反应：

4fe(oh)2+2h2o+o2→4fe(oh)3↓

由于生成三价的氢氧化铁沉淀，致使阳极处溶液中的fe2+浓度降低，起到了“去极化”的作用，从而加剧腐蚀，而且随着溶解氧浓度的增加，腐蚀速度随之加快。因此，水中溶解氧存在时，便会造成锅炉设备及管道的氧腐蚀，金属表面则出现大小不等的小鼓包，清除掉腐蚀产物后，金属表面则出现大小不等的凹坑。有的呈溃疡状蚀坑，严重者出现穿孔泄漏。氧腐蚀易发生在给水管道和锅炉省煤器中，有的锅炉没有省煤器或省煤器是铸铁制造，当给水不采取除氧措施时，溶解氧可以大部分或全部进入锅炉内，其中一部分被蒸汽带走，造成蒸汽管路及凝结水管路腐蚀，另一部分氧则造