学文网【摘要】锅炉水垢的形成会降低锅炉的传热效率，影响锅炉的安全运行并缩短锅炉寿命，大大降低锅炉运行的经济性。本文对锅炉水垢的形成、种类及性质进行研究，分析了水垢的危害，对当前应用于清除锅炉水垢的方法进行了介绍，并提出了预防水垢的措施。
【关键词】锅炉；水垢；危害；化学清洗；预防
锅炉是以水为介质生产蒸汽或热水的热工主要设备，在人类生活和生产中起到重要作用。锅炉所用的水并不是绝对纯净的天然水，里面含有各种杂质，会引起水垢的生成。锅炉水垢的形成会降低锅炉的传热效率，影响锅炉的安全运行并缩短锅炉寿命，大大降低锅炉运行的经济性，所以对水垢的清除和预防是必须的。
1.水垢的形成
锅炉给水中含有一定量的钙、镁离子及其他重金属离子，锅炉运行期间，钙、镁等离子吸收热量，会与溶解在水中的二氧化碳发生化学反应，生成难溶物质析出。水在炉内被加热生成水蒸气，炉水中钙、镁碳酸盐的浓度越来越高，而且某些钙、镁盐的溶解度随着水温度的升高而降低，当达到一定浓度时，就会从水中分离出来形成固体沉淀。这些固体沉淀会附着在锅炉内表面上，随着厚度的增加成为阻碍热量传递的水垢。
2.水垢的种类和性质
按照化学成分的不同水垢可以分为以下几类：
2.1碳酸盐水垢
碳酸盐水垢是最常见的，这种水垢主要出现在水未沸腾处，颜色为白色，其主要组分为碳酸钙，也含有少量碳酸镁和氢氧化镁。碳酸盐水垢的硬度与水的pH值有关，pH值比较大时，为松软垢渣，pH值比较小时，则生成硬度大的水垢附着在锅炉内壁。
2.2硫酸盐水垢
硫酸盐水垢主要出现在锅炉热负荷较高的受热面，颜色为黄白色，其主要组分为硫酸钙、二水合硫酸钙以及一水合二硫酸钙，这种水垢坚硬且致密。
2.3硅酸盐水垢
硅酸盐水垢主要出现在锅炉受热最强的部位，如水冷壁内。颜色为灰白色，其主要组分为硅灰石、沸石以及少量镁橄榄石。硅酸盐水垢十分坚硬且导热性极差。
2.4含油水垢
含油水垢是在水中混入油脂之后形成的水垢，一般含油量在5%以上，外观呈黑色，质地比较松软，常沉积在锅炉温度最高的部位上，导热系数很小，只有0.1千卡/米・时・度。
2.5混合水垢
混合水垢的组分包括碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁、硅酸钙、硅酸镁、氧化铁以及四氧化三铁等，各种组分所占比例并不是确定的，混合水垢的性质随着组分不同而有着较大的差别[1]。
3.水垢的危害
水垢的导热性很差，其危害主要包括四个方面。
3.1降低锅炉传热效率，造成燃料浪费
水垢的导热性很差，导热系数只是钢材的1/50～1/30。水垢附着在受热面上后，热量传递困难，燃料产生的热量不能很好地传递给锅炉水，使锅炉水吸收热量减少，大量热量被烟气带走，造成热量浪费。为了使锅炉工作时达到其额定参数，则需要添加比正常工作时为多的燃料，从而造成了燃料浪费。据试验，在锅炉壁上生成1mm厚水垢，会多消耗5％～8％燃料，锅炉效率降低1％～2％。
3.2危及锅炉安全运行，缩短锅炉寿命
水垢导热性能极差，使受热面吸收的能量不能被及时传递给炉水，导致结垢的受热面工作温度增高，当温度超过了钢材所能承受的温度时，金属强度就会显著降低，导致金属过热变形，易使锅炉钢板鼓包或爆裂。如果不能及时除去水垢，会使锅炉壁遭到破坏，缩短锅炉使用寿命。
3.3降低锅炉经济运行
水垢的存在影响锅炉的正常运行，需要定时清除，而且水垢的存在会缩短锅炉寿命并影响其安全运行，需要增加检修量，浪费大量资金。清除锅炉水垢所需的各种化学药品采购和应用，也需要大量的人力和物力。
3.4增加大气污染
水垢的导热系数很低，使锅炉的热效率下降，大量热量被烟气带出，造成热量浪费。与无垢状态相比，锅炉额定工作参数下会排出更多的烟尘、二氧化硫以及其它有害物质，对大气的污染更为严重[2]。
4.水垢清除方法
4.1机械法除垢
机械法除垢即利用各种铲、削工具或专门的铣管器直接从锅炉壁上清除水垢，近年来利用高压水射流除垢得到广泛的应用。机械法除垢操作简单，易于实行，但是这种方法劳动强度大，清除不彻底，增加传热面的粗糙度，所以锅炉清洗通常以化学法为主。
4.2化学法除垢
4.2.1碱洗法
碱洗法就是根据实际情况，将不同品种、不同浓度（一般保持碱的质量分数在3%左右为宜）的碱液注入锅炉，然后在一定的压力下加热进行除垢。碱洗法比较简单，费用低，但需要较长时间才能达到除垢的效果。在实际中主要采用酸洗法除垢。
4.2.2酸洗法
由于价格原因，锅炉水垢酸洗以盐酸为主。盐酸能与水垢的组分如钙、镁碳酸盐及氢氧化物起作用，生成易溶于水的盐和挥发物。盐酸不但有溶解作用，而且能使附着在金属表面的氧化物剥离下来。酸洗采用的酸还有硫酸、硝酸、甲酸、乙酸等。酸洗前必须检查测定不同部位水垢的厚度，估算酸的用量及浓度。
虽然酸洗可以除去水垢，但也对金属有腐蚀性，所以在酸洗过程中需加入缓蚀剂以阻止或减缓对金属的腐蚀。常见的缓蚀剂有乌洛托品、若定、沈1-D等[3]。
5.水垢的预防
5.1锅内水处理
锅内水处理是指向炉水中加入化学药品，与炉水中的钙、镁离子形成疏松的沉渣，然后用排污的方法将沉渣排出炉外，起到防止锅炉结垢的作用，这种方法一般适用于小型低压锅炉。锅内水处理常用的药品有：磷酸三钠、碳酸钠、氢氧化钠及有机胶体等。采用锅内水处理方法时，需及时将化学反应生成的沉渣排出炉外。加药方法分为定期和连续加药两种，而对于蒸汽锅炉，建议采用连续加药法。
5.2锅外水处理
锅外水处理方法即是对加入锅炉的水进行软化，去除水中容易产生水垢的粒子，这种方法对各种锅炉都适用。其中一种锅外水处理方法为石灰-纯碱软化法，即向水中加入适量的生石灰和纯碱对水进行软化。石灰-纯碱软化法有冷法和热法两种。也可以采用离子交换法对所要加入的水进行软化，采用这种方法时须对水质定时进行检测，按时序进行树脂塔的切换和再生，并检验再生效果。其中离子交换剂分无机和有机两大类。
5.3合理操作锅炉排污
在锅炉运行中，由于蒸发作用锅炉水的钙、镁等离子的浓度越来越高，十分容易产生沉淀进而沉积为水垢。因此需要合理操作锅炉，根据锅炉水的离子浓度进行排污，减少水垢产生的几率。
6.结束语
水垢的产生不但影响锅炉的经济运行，而且危害生产安全，并加重空气污染。对水垢的预防以及水垢产生后的清除都是十分必要的。现在国内外对水垢的清洗都有了很多安全、经济的方法，但都还存在各自的问题，锅炉的物理清洗、微生物清洗方法正在尝试中。 [科]
【参考文献】
［1］姚继贤,张辉.工业锅炉防垢除垢技术[M].2006,8.
［2］李君喜.工业锅炉水垢的危害、防范措施及清除方法[J].现代企业教育.2006,(18):144-155.
［3］张德孝.锅炉水垢的清洗[J].清洗世界.2004,20(7):29-34.
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