浅谈水垢在锅炉运行中的危害及预防

张进强

摘要：在现代化的生产生活中，锅炉依旧是产生热力能源和取暖的主要设备。燃料在锅炉运行中的发热效率以及锅炉发热时的安全性，不仅与锅炉本身的性能好坏有关，而且与锅炉在运行中产生的水垢也有着密切的关系。文章对水垢在锅炉运行中的危害以及预防进行了探讨，阐明了水垢的产生以及其对锅炉的不利影响，供有关人员在工作中借鉴。

关键词：水垢；锅炉运行；热力能源；取暖设备；热效率；锅炉安全 文献标识码：A

中图分类号：TK227 文章编号：1009-2374（2016）17-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.030

现阶段，人们既困惑于如何解决锅炉水垢的产生这一问题，同时又对这个问题的认知存在着误区。往往采用的解决办法是盲目地进行清理，在这种解决方式下，不仅无法将锅炉中的水垢彻底清理干净，还可能会因为清理的不全面而产生炸炉的现象，存在着一定的不合理性和危险性。锅炉水垢的产生会降低燃料的利用率，增加生产成本，严重情况下会造成锅炉爆炸，对人们的生命财产安全造成很大的威胁。因此，应该从根本上探讨水垢在锅炉运行中的危害以及预防，找出解决水垢问题最有效的方法，考虑实践情况，应用到生产生活中，才能将产生负面影响的可能性降到最低，便于生产生活安全有效地进行。

1 水垢的形成原因及性质

1.1 水垢的形成原因

水垢是一种有害杂质，其形成是因为水中的矿物质和结晶体等经过各种复杂的化学反应产生固体沉淀并析出。水的硬度主要是指水中钙、镁离子沉淀肥皂水的能力，也就相当于水的硬度越大，水中存在的钙、镁离子越多。因此水的硬度越大，则产生的水垢越多。在锅炉运行过程中，水垢的形成主要有以下四种形式：

1.1.1 碳酸氢盐的受热分解。在硬度比较大的水中，存在着较多的碳酸氢盐，主要有碳酸氢钙、碳酸氢镁等，水在锅炉中不断加热的同时，碳酸氢盐受热分解，经过化学反应放出二氧化碳并形成不溶于水的碳酸钙、碳酸镁等物质，成为组成水垢的一部分。

1.1.2 水蒸发溶质析出。随着对锅炉中的水不断地加热，水变成水蒸气不断地蒸发，一些水中存在的本就不易溶于水的物质，比如说硫酸钙，因液体的减少而达到了饱和，只能以晶体的形式析出，成为了水垢的又一组成部分。

1.1.3 温度升高溶质析出。在水中溶解的物质中，有的溶质随水温度的升高，溶解度不断升高，然而有的溶质随着水温的升高，溶解度逐渐降低。锅炉中的水随着加热，其中随温度升高溶解度降低的溶质达到饱和状态而析出，成为了水垢的又一组成部分。

1.1.4 锅炉的锈蚀。在锅炉的长期使用过程中，难免会出现老化的现象，锅炉内壁出现铁锈的剥落，这些铁锈同样不溶于水，渐渐的沉淀，也是水垢形成的一部分。

1.2 水垢的性质

水垢的产生可以说是危害众多，这些危害的产生是由其本身的性质所决定的。水垢的组成成分复杂，一般由碳酸盐杂质、硫酸盐杂质和硅酸盐杂质组成，这些物质的物理化学性质是对锅炉产生危害的主要原因。

在锅炉生产过程中，主要考察的是其导热性和安全性是否良好。水垢对这两方面存在着较大的影响，碳酸盐是无机化合物，其本身的导热性很低，和钢材相比较而言，相差几百倍甚至几千倍。常见的水垢导热系数见表1：

同时，水垢作为黏附在锅炉内壁上的物质，其坚硬度对锅炉寿命的影响以及清理的难易程度有着重要的影响，水垢中存在的碳酸盐，硫酸盐以及硅酸盐等无机化合物，其本身的硬度较大，尤其是硫酸盐和硅酸盐，其坚硬程度以及粘附性都十分高，对水垢的清理造成了相当大的困难。常见的水垢坚硬程度以及吸附性见表2：

2 水垢在锅炉运行中的危害

经过上面对水垢有关性质的分析，可以看出水垢在锅炉运行中可以带来巨大的危害，主要有热效率、安全性和经济性三方面的危害。

2.1 水垢在热效率方面带来的危害

组成水垢的碳酸盐、硫酸盐以及硅酸盐等物质，因其具有十分低的导热性，隔热效果显著，随着水垢的逐渐增多，锅炉的热效率变得越来越低，当锅炉受热面存有水垢时，本来通过金属壁面传递热量变成了通过金属层和水垢面两层来传递热量，虽然此时传热面积变化不大，壁面两端的温差变化也不大，但是水垢面的导热系数非常小，传热壁面加厚，使得传热阻力大大增加，往往锅炉外部已经具有很高的温度，内部的水还没有沸腾，这样传热效率明显变低。水垢面为1mm厚，热效率会下降5%，燃料会增多8%，大大地增加了燃料的浪费。

2.2 水垢在锅炉安全方面的危害

水垢的组成成分具有很大的黏附性，在水垢形成的同时，会自然沉淀在锅炉的底部和两侧，长久以来，就会在锅炉内壁形成一层水垢层，在锅炉运行的过程中，外部对锅炉的金属层进行加热，然而由于水垢层的导热性很差，会出现外部的金属层被烧红，然而内部的水垢层温度比较低，两者存在较大的温差。此时，如果水垢出现裂缝，那么水就会渗透到外部温度很高的钢板上面，急剧蒸发，使得炉内压力突然增大，锅炉发生爆炸。经过计算，一个20吨水容量的锅炉，在5个大气压时爆炸的威力相当于330多公斤火药爆炸的威力。锅炉爆炸会造成大量的财产生命损失。

2.3 水垢在经济方面的危害

在经济方面，水垢的产生不仅会造成燃料的浪费，锅炉爆炸等大量的财产损失，对锅炉本身也是一种很大的危害，水垢的产生会使锅炉受热不正常，因为内外的温度差以及裂缝的产生，锅炉局部受热不均匀，锅炉壁局部变薄，降低锅炉的使用寿命，加快锅炉的腐蚀，使锅炉容易损坏，提高生产成本。

3 水垢产生的预防

3.1 水质的检测

水质的好坏是水垢产生多少的根本决定因素，在锅炉运行前对水进行处理是预防水垢的有效手段，应用化学反应，对水进行软化，也就是将水中的钙、镁等离子经过化学处理使其排除。这种方法从根本上解决了水垢问题，效果显著，但是要对水质进行定期的检查，操作比较麻烦。

3.2 定期的清理

为了避免水垢在锅炉运行中的危害，对锅炉内进行定期的检测，对于水垢进行及时的清理，保持锅炉内部的整洁干净，常用的清理水垢的方法有选用特殊的预处理清洗剂，一般将溶液浓度控制在2%～5%，也可以根据水垢的厚度来定，清除过程中可选择不加压长时间煮炉，清洗之后对炉渣要进行立即的清洗。这种方法的优点是简单方便易操作，但是无法从根本上解决问题，长期如此还是会造成锅炉的损坏。

3.3 向锅炉内投放化学物质

在锅炉运行过程中，也可以在炉内投入化学物质，这种化学物质可以与水垢中的钙盐、镁盐等发生化学反应，使其剥落形成残渣，通过特定的排污口排放出去。例如：对某厂小型低压锅炉进行水垢清理，采用锅炉内部水处理方法，采用火碱（氢氧化钠）、碳酸钠、磷酸三钠等药品，进行溶液的配置。一般情况下，火碱溶液浓度不大于2%，碳酸钠溶液浓度不大于5%，磷酸三钠溶液浓度为5%～8%。配置好溶液以后，采用连续加药的方法，将药液提前加入到水中，保持炉内药液均匀。在加药一段时间后，利用锅炉的排污系统，将形成的泥渣和泥垢排出，完成对该厂小型低压锅炉的水垢清理。

4 结语

在锅炉生产过程中，其内部的物理化学反应是很复杂的过程，在这个过程中，任何一个负面的因素都会造成锅炉运行的不稳定，从而会有意外的发生。水垢的产生是锅炉运行过程中最大的威胁因素，水垢的产生虽然是缓慢的，但是其影响是十分巨大的，从开始就注意和预防水垢的产生，做到及时的检测和解决，可以保证锅炉有效率地安全运行，提高锅炉的使用寿命，在工业大锅炉生产过程中更要加以注意，才能提高生产，减少成本。

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（责任编辑：王 波）