注汽锅炉水垢形成的原因分析与防治对策

杨勇

【摘 要】水垢是注汽锅炉运行中常见的现象。油田锅炉形成水垢会降低锅炉的热效率，造成较大的能源浪费，结垢严重时会发生爆管事故，不但影响锅炉的正常运行，缩短正常使用寿命，还会发生严重的安全事故。本文介绍了注汽锅炉水垢形成的原因与过程，分析水垢的形成原因、危害，阐述了水垢清理及防治对策。

【关键词】油田;注汽锅炉;水垢;危害;清理;防治对策

注汽锅炉是油田对稠油的注蒸汽开发的专用锅炉，一般为直流式高压锅炉，传能介质与普通锅炉一样为水，油田锅炉形成水垢会降低锅炉的传热效率，造成热能和燃料能源的浪费，还会影响锅炉正常、安全的运行，缩短正常使用寿命，从而降低锅炉运行与工业生产的经济性，因此，必须重视锅炉水垢的防治工作。

1.注汽锅炉水垢形成的原因与过程

1.1水垢形成的原因。鍋炉用水中杂质较多，水中的钙、镁盐类因受热分解、蒸发、浓缩，发生物理变化或化学变化，水的浓度达到一定程度时，在与水接触的受热面上会产生一层固态附着物，或是由于锅炉中的水一次性蒸发完毕，水中的盐类成分沉淀在锅炉受热面上.受热面上的附着物与沉淀物为锅炉水垢，随着使用时间增长水垢厚度增加，阻碍热能量的传递。

1.2水垢形成的过程

（1）水在加热过程中不断蒸发，锅炉水中的盐类物质含量不断增加;（2）水中部分钙、镁盐类受热后在水中溶解度下降，如CaSO4、Mg（OH）2、Ca（OH）2水浓度达到饱和后在受热面上析出结晶，形成水垢;（3）部分盐类受热分解，形成难溶于水的沉淀物。

Ca（HCO3）2→CaCO3↓+H2O+CO2↑

Mg（HCO）2→MgCO3+H2O+CO2↑

MgCO3微溶于水，水溶液PH值呈弱碱性，MgCO3加热时与水进一步反应，生成比MgCO3更难溶于水的Mg（OH）2：

MgCO3+H2O等于Mg（OH）2↓+CO2↑

（4）锅炉水中的盐类、碱类物质的相互反应生成难溶于水的化合物沉淀结成水垢.如：

CaHCO3）2+2NaCl等于CaCO3↓+Na2CO3+H2OCaCl2+Na2CO3等于CaCO3↓+2NaCl

2.注汽锅炉水垢的分类及性质

2.1碳酸盐水垢。碳酸盐水垢是最为常见的水垢种类之一，主要成分是CaCO3，含少量MgCO3和Mg（OH）2多形成于水未煮沸时，呈白色。水的pH值会影响水垢的硬度与形态，当水温较低pH值较大时，产生的是疏松的软质水垢;而当水温热度较高pH值较小时，产生的则是坚硬致密的硬质水垢，附着于锅炉内壁。碳酸盐水垢在5%的盐酸溶液中可以大部分溶解，反应时产生大量气泡，充分反应后溶液中的不溶物很少。

2.2硫酸盐水垢。其主要成分是CaSO4，呈白色或微论文范文，坚硬致密，手感滑腻，多产生于锅炉内温度最高、蒸发率最大的受热面上.硫酸盐水垢在盐酸溶液中反应时很少有气泡，溶解较少，加入10%的氯化钡溶液会产生大量白色沉淀物质。

2.3硅酸盐水垢。其成分较为复杂，主要成分是硅酸化合物，其中SiO2含量达20%以上，水垢呈白色或灰白色，坚硬，表面带刺，主要形成于锅炉温度最高时.硅酸盐水垢在盐酸溶液中不溶解，加热后其它组成成分缓慢溶解，产生透明砂粒状沉淀物，加入1%的氢氟酸溶液可缓慢溶解.

2.4混合水垢。混合水垢成分混杂，没有主体成分，因此其性质根据成分不同差异较大.混合水垢在稀盐酸溶液中可以大部分溶解，并产生气泡，反应结束后会存在残留的水垢碎片或泥状物。

2.5铁垢。铁垢的主要成分是铁的氧化物和氢氧化物，多结生在锅炉受热最强的受热面上，坚硬但易清除，铁的氧化物一般呈红棕色，氢氧化物呈棕色和红褐色.铁垢加稀盐酸溶液可溶解，溶液呈黄绿色，加硝酸能快速溶解。

3、注汽锅炉产生水垢的危害

3.1造成能源浪费。水垢的导热性能仅是钢材的几十分之一，甚至是几百分之一，因此燃料燃烧产生的热量不能有效的传递给锅炉中的水，大部分热量被烟气带走，大大降低了锅炉的传热效率;为了保证达到锅炉工作时的额定参数，则要添加更多的燃料，也造成了一定程度的燃料浪费。

3.2影响锅炉的安全运行，缩短使用寿命。水垢的导热性差，水垢的产生阻碍了受热面吸收的热量向锅炉水的传递，使受热面的工作温度高于正常运行的温度.若运行温度高于锅炉受热面的最高承受温度，金属由于过热会降低工作强度，锅炉运行产生的压力会导致金属鼓包、穿孔、甚至发生爆管事故，使锅炉运行存在安全隐患.如果不及时清理水垢，长期高温、高压、高强度的工作会破坏锅炉壁，影响锅炉水循环;水垢附着的金属会逐渐腐蚀，不仅会缩短锅炉的正常使用寿命，还会引发安全事故。

3.3降低锅炉注汽干度。锅炉产生水垢后，导热系数降低，锅炉要达到额定蒸发量（热量）需要燃烧更多燃料.随着水垢生成厚度的增加，炉膛容积的排面量与没有水垢时一样大，没有变化，燃料消耗受限，因此降低了锅炉的注汽干度。

3.4增加了能耗。锅炉结生水垢后影响了正常的运行，降低了工业生产量，水垢的清理与检修要停炉，大量的财力、人力与物力，大大降低了锅炉的能耗和维修成本。

4、注汽锅炉水垢的处理与预防措施

4.1锅炉水垢的清理

（1）人工清理：通过人工清理锅炉水垢需要锤、砸、刮、铲等，最后将清理的残渣冲洗干净.人工清理水垢工作效率低，人员需求与劳动强度较大，随着科学技术的提高，采用人工清理的越来越少。（2）机械清理：当锅炉结有水垢后，停炉冷却，通过专业的清洗工具进行清理，如带有电机、螺旋钢丝刷的专业洗管器械.如果水垢坚硬，可采用高压水射流清洗，再用带钢丝刷的洗管器清洗，一般均可清理干净.机械清理为物理法清理，但是只适用于清洗钢管，不适用铜管，因为铜管容易被损伤。（3）化学除垢，即通过化学或电化学反应将锅炉金属管壁上的水垢转变成可溶性的盐类溶解在清洗液中，随着清洗液的排放而将水垢清理掉.常规水垢化学除垢：根据锅炉的材质选用能够安全有效清理水垢的溶液，一般溶液浓度为5%～20%，也可根据水垢的厚度选择合适的浓度进行清理。

4.2锅炉水垢的预防

（1）锅炉内水处理：此方法是通过在锅炉水中添加化学制剂与结成水垢的钙盐、镁盐反应形成疏松的沉渣，通过排水将沉渣排除锅炉，以减少或防止锅炉结生水垢.在炉水中添加化学制剂一般用于小型低压火管锅炉.常用的化学药品为磷酸三钠、碳酸钠、氢氧化钠及有机胶体等，加入锅炉水的药品应配制成溶液，配制时注意溶液浓度，一般磷酸三钠溶液浓度为5%～8%，碳酸钠溶液不超过5%，氢氧化钠溶液不高于1%～2%.添加药品溶液有的是定期添加，通过加药罐操作;有的是连续加药，在给水设备前连续添加.蒸汽锅炉的药品添加最好是采用连续添加的方式，以保证锅炉内药品溶液的均匀.凡是采用锅炉内水处理方法预防水垢的，需要加强锅炉排污，将形成的残渣、泥垢排出，以保证预防水垢产生的效果。（2）锅炉外水处理：锅炉外水处理防止水垢结生适用于各种锅炉.向澄清的水中添加适量的石灰和纯碱进行软化，达到预防水垢结生的目的。冷软化法是在室温下进行，使水中残余的硬度降至1.5～2mEp/L，热法是将水温加至20℃～80℃，将水中残余硬度降至0.3～0.4mEp/L，热软化法降低水硬度的效果明显优于冷软化法，采用热软化法可提高软化效果。

5、结语

注汽锅炉结垢降低了热效率，增加了能耗，还存在一定的安全隐患，因此对锅炉水垢清理和预防工作尤为重要。操作人员要了解结垢原因，及时发现结垢程度及对锅炉正常运行造成的危害，及时采取清理和预防措施，达到结垢，保障锅炉正常运行的目的。

【参考文献】

[1]孙翰霖.锅炉中水垢对其安全运行的影响分析[J].电源技术应用，2013（11）： 459.

[2]田瑶君.浅谈锅炉水垢的危害及处理[J].计量与测试技术，2010（8）：15，17.