特种设备锅炉中水垢的危害及其预防

1、特种设备锅炉中水垢的危害及其预防Through the process agreeme nt to achieve a uni fied action policy for differe nt people, so as tocoord in ate acti on, reduce bli ndn ess, and make the work orderly.编制：审核：批准：特种设备锅炉中水垢的危害及其预防简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整 体计划目标统一，行动协调，过程有

2、条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅 读内容。锅炉是工农业生产和人民生活中广泛使用的特种设备，是生产蒸气或热水的热工设备之一，其传能介质原料是水。锅炉用水水质的好坏，对其安全运行及能源消耗有很大的影 响。当锅炉用水不合要求时，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。据有关资 料介绍，目前全国有近 40万余台锅炉，在每年的事故统计 中，因水质不良，水垢严重引起的事故超过事故总数的20% ；由于结生水垢，每年要浪费燃料达千万吨，并造成几亿元的 经济损失。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。一、水垢的形成及性质水垢的形成是

3、一个复杂的物理化学过程，其原因有内因 和外因两个方面。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也叫内因；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 的外因。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 成难溶物质析出。随着炉水的不断蒸发逐渐浓缩，当达到一 定浓度时，析出物就会成为固体沉淀析出，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

4、其水垢的化学成分，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。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（钢材的导热系数为 46.558 .2w/m .k）, 是“百害之源”。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 害最大的一种水垢二、水垢对锅炉安全、经济运行的危害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。在这种情况下，

5、要想保住锅炉额定参数，就必须更多 地向炉膛投加燃料，并加大鼓风和引风来强化燃烧。其结果 是使大量未完全燃烧的物质排出烟囱，无形中增加了燃料消 耗。大家知道，锅炉炉膛容积和炉排面积是一定的，无论投 加多少燃料，燃料燃烧是受到限制的，因而锅炉的热效率也 就不可能提高。锅炉中水垢结生得越厚，热效率就越低，燃 料消耗就越大。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40余万 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、引起金属过热，强度降低，危及安全。锅

6、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 C以下。锅炉在正常运行时，金属壁温一般在280 C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 C。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），金属壁与炉 水温差就会达到200 C左右。也就是说此时金属壁温在钢材 允许温度之内。但当水垢是3毫米时，金属壁温则上升到580 C,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 3 . 92Mpa下降到0 . 98Mpa，锅炉受 压元件就会

7、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 C,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。实测数据表明，金属壁 温是随着水垢厚度增加而增加的，水垢越厚，金属壁温就越 高，因而事故发生的机率就越大。3、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

8、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。当管路安 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，就最易发生鼓疱、泄漏、弯曲、爆 破等事故。4、增加检修量，浪费大量资金。锅炉一旦结垢，就必须 要清除，这样才能保证锅炉安全经济运行。因此，清除水垢 就必须要采用化学药剂，如酸、碱等。水垢结生得越厚，消 耗的药剂就越多，投入的资金也就越多。 例如，1T/H型锅炉 若平均结垢3毫米，除一次垢就需药剂 0.5吨，加上人工费， 就需资金2500元左右

9、。按照锅炉吨位的不同，吨位增加， 所需药剂就增加三分之一，资金也相应增加。一般锅筒内结 垢，消除略方便，但若管内结垢，消除就相当困难。不仅如 此，若发生爆管事故，换上一节新管时，焊接很不方便。锅 筒鼓疱挖补时，要求高，时间长，施工更为困难。一次大的 鼓疱挖补修复，就要耗费资金 1至2万元左右。总之，无论 是化学除垢还是购买材料修理，都要花费大量的人力、物力 和财力。5、缩短锅炉使用寿命。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。但为什么现在大部分使 用单位的锅炉没有达到这一寿命呢？其原因是多方面的，其 中之一就有水垢的影响。锅筒发生鼓疱，挖补修复后，应该 对其适当降压使用

10、，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。另外，因为水垢中含有卤素的离子，在 高温下对铁有腐蚀作用，会使金属内壁变脆，并不断地向金 属壁的深处发展，造成金属的腐蚀，缩短锅炉使用寿命。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。预防水垢生成， 通常采用下列方

11、法来预防：1、 锅外水处理。这种方法适用于各种的锅炉。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. 52毫克当量/升。热法是将水温加热到2080 C,使水中残余硬度降至 0.30.4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 依靠钠离子交换器中的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。无机交换树脂只能进行表面交换，软化效果差，使用较 少。而有机交换树脂的特点是颗粒核心结构疏松，交换反应 在颗粒表面和内部同时可进行，软化效果好，故使用较多。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58%，碳酸