淺析鍋爐水垢形成和水垢處理方法

次仁歐珠

日喀則市市場(chǎng)監(jiān)督管理局 西藏日喀則 857000

1 水垢的形成

鍋爐給水所含雜質(zhì)和礦物質(zhì)在持續(xù)濃縮與蒸發(fā)的情況下，在鍋爐的受熱面所形成的一種難溶固態(tài)附著物，就是所謂的水垢。

鍋爐水垢的形成是一個(gè)非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。鍋爐給水中含有的雜質(zhì)或者鈣鎂離子鹽等的礦物質(zhì)進(jìn)入鍋爐之后，吸收高溫?zé)煔馑纬傻臒崃?，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最后析出很難被溶解的物質(zhì)，而且在不斷受熱和蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生濃縮，最終變成固態(tài)沉淀物，附著在鍋爐結(jié)構(gòu)內(nèi)部，形成一種阻礙熱量傳遞的介質(zhì)。

2 水垢的種類與危害

由于給水和鍋水的組成、性質(zhì)以及生成水垢的條件不同，使水垢在成分上有很大的差別，按其化學(xué)組成分析，水垢有以下幾種：

2.1 水垢種類

2.1.1 碳酸鹽水垢

碳酸鹽水垢以碳酸鈣為主（CaCO3），少量的碳酸鎂。由于生成條件不同，有的生成堅(jiān)硬的硬垢，有的生成疏松海綿狀的軟垢，多數(shù)呈白色，也有微帶白色的，常在鍋爐水循環(huán)較慢的部位和給水的進(jìn)口處結(jié)生。碳酸鹽水垢具有多孔性，遇稀鹽酸時(shí)，大部分水垢可以溶解，并生成大量的氣泡，比較容易清除。

2.1.2 硫酸鹽水垢

硫酸鹽水垢的主要成分是硫酸鈣（CaSO4），又稱石膏質(zhì)水垢。特別堅(jiān)硬和致密，多為白色，也有微黃色的，常沉積在鍋爐內(nèi)溫度最高、蒸發(fā)量最大的蒸發(fā)面上。硫酸鹽水垢在稀熱鹽酸中溶解極慢，當(dāng)向溶液中加入10%的氯化鋇（BaCl2）時(shí)，能生成大量的白色沉淀（BaSO4）。

2.1.3 硅酸鹽水垢

硅酸鹽水垢成分比較復(fù)雜，當(dāng)水垢中的二氧化硅（SiO2）含量達(dá)20%以上，水垢非常堅(jiān)硬，導(dǎo)熱非常小，容易在溫度高的蒸發(fā)面上沉積。多為淡褐色，也有灰白色的，水垢表面帶有刺。它的主要成分是硬硅鈣石或鎂橄欖石；另一種軟質(zhì)的硅酸鎂，主要成分是蛇紋面。

2.1.4 混合水垢

混合水垢是由鈣、鎂的碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽以及鐵鋁氧化物等組成，很難指出其中哪一種是最主要的成分?；旌纤干s，可以分出層次，主要是由于使用不同成分的水質(zhì)生成的?；旌纤复蟛糠挚扇芙庠谙←}酸中產(chǎn)生氣泡，溶液中有殘留水垢碎片或泥狀物。

2.1.5 含油水垢

硬度比較小的給水中混入油脂后，就會(huì)產(chǎn)生含油的水垢。含油水垢成分很復(fù)雜，但油脂含量多在50%以上。含油水垢多呈黑色，有堅(jiān)硬的，有比較疏松的，常沉積在鍋爐內(nèi)溫度最高的部位上。含油水垢加入稀鹽酸后，再加入一定量乙醚，乙醚層呈淺黃色。

2.2 水垢的危害

2.2.1 導(dǎo)熱性變差

鍋爐鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)一般為50kcal/（m.h.℃），而水垢的導(dǎo)熱系數(shù)比鍋爐鋼板小數(shù)十倍到數(shù)百倍（見(jiàn)表1）。水垢之所以稱為鍋爐的百害之源，關(guān)鍵在于它的導(dǎo)熱性能太差，會(huì)產(chǎn)生金屬局部過(guò)熱的危險(xiǎn)。

2.2.2 影響安全運(yùn)行

鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)，金屬受熱后很快將熱量傳遞給給水，兩者溫差約30-100度左右。當(dāng)鍋爐結(jié)垢，金屬的熱量由于受到水垢的阻擋，很難傳遞給鍋水，水垢越厚，導(dǎo)熱性越差，因而受熱面的溫度急劇上升，金屬?gòu)?qiáng)度顯著下降，就會(huì)因過(guò)熱而開始蠕動(dòng)變形，從而導(dǎo)致鍋爐受壓部件鼓皰、爆管，甚至鍋爐燒壞，報(bào)廢。另外，若水管內(nèi)結(jié)存大量水垢，減小水流通截面，甚至堵塞水管，影響或破壞水循環(huán)，造成爆管事故。

2.2.3 大量浪費(fèi)燃料

鍋爐結(jié)垢后會(huì)使受熱面?zhèn)鳠崆闆r惡化，由于燃?xì)鉁囟鹊脑龈?，煙囪排出的熱量增高，鍋爐的熱效率降低，因而造成燃料的浪費(fèi)。經(jīng)測(cè)試，水垢厚度與浪費(fèi)燃料直接有關(guān)，例如：對(duì)工作壓力為1.4MPa的鍋爐，每結(jié)1mm厚的混合水垢，大約浪費(fèi)1.5-2%的燃料。

2.2.4 降低鍋爐出力

鍋爐出力，蒸汽鍋爐中也稱作額定蒸發(fā)量，用D表示，單位為t/h。鍋爐內(nèi)部結(jié)生水垢后，使局部受熱面的傳熱性能變差，要達(dá)到鍋爐的額定蒸發(fā)量或產(chǎn)熱量，就必須消耗更多的燃料，但爐膛容積和爐排空間是不變的，結(jié)垢厚度達(dá)到一定數(shù)值后，就會(huì)由于燃料理論消耗需求與實(shí)際供給的不平衡，降低鍋爐的出力。

2.2.5 縮短鍋爐壽命

鍋爐結(jié)垢后，不進(jìn)行及時(shí)處理或處理不當(dāng)，會(huì)使鍋爐受熱面受熱不均，產(chǎn)生熱應(yīng)變力，影響鍋爐使用壽命，機(jī)械或化學(xué)除垢，還會(huì)使受熱面受到不同程度的損傷，縮短了鍋爐的使用年限，結(jié)垢發(fā)生的垢下腐蝕亦會(huì)縮短鍋爐的使用壽命。

2.2.6 加大污染環(huán)境

由于水垢降低了鍋爐的效率，導(dǎo)致排煙熱量損失和鍋爐散熱損失的增加，同臺(tái)鍋爐要達(dá)到原先的出力，因?yàn)樗?，需要消耗更多的燃料，從而排放更多的有害物質(zhì)，使環(huán)境受到更加嚴(yán)重的污染。

3 清除水垢的方法

清除鍋爐水垢的方法很多，目前比較經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、迅速的除垢方法有：手工除垢、機(jī)械除垢和化學(xué)除垢法。最常見(jiàn)的化學(xué)（酸洗）除垢。

3.1 手工除垢

對(duì)松軟的水垢和泥渣，可采用手工除垢。其方法是用水沖洗清除。不能用水力清除的，可用手錘和專用工具清除，如刮刀、鏟刀等。

3.2 機(jī)械除垢

機(jī)械除垢主要是采用電動(dòng)洗管器和風(fēng)動(dòng)鏟、削工具，有時(shí)還配合水力進(jìn)行。機(jī)械除垢簡(jiǎn)便易行，成本低，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，易損壞受熱面金屬。

3.3 化學(xué)除垢

化學(xué)除垢通常采用酸洗和堿洗兩種方法。

（1）酸洗法-酸洗法除垢大部分是采用鹽酸來(lái)清洗的。酸洗液是由鹽酸再添加緩蝕劑組成的。這種酸洗方法既能消除鍋爐中的水垢，又極少腐蝕鍋爐。鍋爐酸洗后的處理方法：

a、應(yīng)立即投加軟水劑點(diǎn)火運(yùn)行，并使鍋爐點(diǎn)火后的堿度能保持在14-20mmol∕L.要加強(qiáng)排污，直至使鍋水的顏色及渾濁度達(dá)到正常時(shí)，再恢復(fù)正常的堿度和排污量標(biāo)準(zhǔn)。b、酸洗后鍋爐如不能馬上投入運(yùn)行時(shí)，一定要做好鍋爐的保護(hù)工作。嚴(yán)禁用清水浸泡或不采取停爐保護(hù)做法，以防止對(duì)鍋爐的腐蝕。

（2）堿煮法-堿煮除垢其效果比酸洗法差，但堿煮后由于水垢軟，對(duì)難以用鹽酸清除的水垢，在酸洗前可以用堿煮做一次預(yù)處理。堿煮法操作簡(jiǎn)單，副作用小，缺點(diǎn)是煮爐時(shí)間較長(zhǎng)，藥劑消耗量較多，效果也較差。

（3）純堿-栲膠法煮爐。對(duì)結(jié)碳酸鹽水垢的鍋爐，如無(wú)酸洗條件時(shí)，可采用純堿-栲膠法煮爐。純堿-栲膠法煮爐操作簡(jiǎn)便，無(wú)副作用，只是對(duì)碳酸鹽水垢有效。

4 結(jié)語(yǔ)

水垢是影響鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，也是縮短鍋爐使用壽命的罪魁禍?zhǔn)?。預(yù)防鍋爐水垢的形成，才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，防患于未然，做好鍋爐水質(zhì)檢測(cè)，配備和使用鍋爐給水水處理設(shè)備非常重要，可以預(yù)防和減少水垢的形成，降低給水硬度，延長(zhǎng)鍋爐使用壽命，保障鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。