热水锅炉结垢的危害和爆管原因及预防

麻日龙 李 艳

大同煤矿集团平旺物业管理公司现有热水锅炉7台，经常会有水冷壁管结生水垢现象，有的还发生爆管事故。发生爆管后，将爆裂的炉管切除，并对其进行分析，发现爆裂处上部已经被水垢堵死，堵死位置位于炉管拐弯处。

1 水垢生成的原因和腐蚀的防治

水垢的生成是极其复杂的物理-化学变化过程，就其根本原因来说，当然是由于使用超过国家水质标准的给水造成的；另外，与锅炉运行状况，锅炉结构、设计、制造、安装不合理，操作技术水平低等因素亦有直接关系。其主要原因有以下几个方面：

（1）由于锅水的不断蒸发，锅水中所含盐类不断浓缩，当达到钙、镁某些盐类的饱和浓度时，再继续蒸发浓缩，便会产生结晶析出，附着在锅炉受热面上形成水垢。

（2）由于给水中的钙、镁碳酸盐类（即暂硬）进入锅内，在高温下发生分解，析出难溶性物质，附着在管壁上形成水垢。

（3）由于钙、镁的某些盐类的溶解度随着温度的升高而降低，这样当低温给水进入锅内，由于受热温度升高而析出沉淀。例如CaSO4在0℃时的溶解度为0.756 g，而在100℃时却降为0.162 g，所以在锅炉受热面温度越高的部位，结生的水垢越厚越坚硬。

（4）由于锅炉排污不合理，不及时，锅内生成的黏结性的、松散的水渣类物质，结生成二次（再生）水垢，粘附在锅炉受热面上。

（5）循环水的pH 值低于10 极易发生氧腐蚀。为达到减缓氧腐蚀的目的，必须控制水系统中循环水的pH 值在10～12 之间。目前采用钠离子软化处理，正常情况下出水硬度≤0.03 mmol/L，而要求给水硬度＜0.6 mmol/L，因此采用钠离子软化处理可防垢。但软化水的pH 值在6.8～7.2 左右，因此单独采用软化处理可以防垢，但达不到防腐的最佳效果，此时可向补水箱投加碱性药剂，提高循环水的pH 值，从而达到防腐的目的。

2 锅炉结生水垢后的危害

2.1 锅炉钢板、管路因过热而被烧损

当锅炉结生水垢后，又要保持一定的出力（工作压力和蒸发量），只有增加火侧的温度才行。以试验数据可以看出，对于工作压力为1.4 MPa 的锅炉，火侧的温度为900℃～1 200℃，则水侧温度为197℃左右，没有结垢时的锅板温度只有215℃～250℃。当锅板结有0.8 mm～1.0 mm 的混合水垢，锅板温度比无垢时提高了134℃～160℃。当锅板温度达到315℃时，金属的各项塑性指标开始下降；当达到450℃时，金属就会因过热而蠕动变形。因此，水处理不好，锅炉结生水垢，是很容易使锅炉金属烧损的。

2.2 浪费大量燃料

锅炉结生水垢，由于水垢的导热系数小，若要保持出力不变，就必须提高锅炉火侧的烟气温度，从而增加煤耗，浪费燃料。据试验，锅筒及受热管内壁结生1 mm 水垢，就要多消耗燃煤2%～3%；结生2 mm水垢，多消耗4%左右燃煤；结生5 mm 水垢，浪费燃料6%～8%；结生8 mm 水垢，浪费燃料34%左右。

2.3 降低锅炉出力

当锅炉水侧结有水垢时，火侧的热量不能很快传递给水侧，就会降低锅炉的出力。

2.4 增加锅炉检修量

锅炉炉管结生水垢后非常难以清除，特别是由于水垢引起的锅炉的泄漏、裂纹、折损、变形、腐蚀等危害，不仅损害了锅炉，而且会耗费大量的人力、物力去检修，不但缩短了运行时间，也增加了检修费用。如果因水垢造成锅炉的锅筒鼓疱、爆管等事故，检修量更大。

2.5 危及安全

锅炉因水垢引起的事故占锅炉事故总数的比例是相当高的，大多数省市都在20%以上，不但造成设备损失，也威胁着人身的安全。

3 锅炉结垢的原理

水是锅炉的主要工质之一，俗称为“锅炉血液”。锅炉中使用的水必须进行水处理，其目的就是要通过一定的化学方法将水中杂质除掉，以保证锅炉安全经济运行。锅炉水中含有杂质可能对锅炉造成危害，表现为锅炉内结生水垢、水渣；腐蚀锅炉金属；水中的Ca2+、Mg2+的浓度总和称为水的硬度。在锅炉监察规程中明确规定，锅炉的用水硬度≤0.03 mmol/L。水中Ca2+、Mg2+以离子形态分布在水中。即使进行了软化处理的水，水中仍有部分硫酸根离子、碳酸氢根离子。碳酸氢根离子在水中始终在进行离解，即：

虽然这个过程中离解很微弱，但由于以下的反应作用，促使离解加强。

因此，在锅炉水中，总有不溶物质存在的条件，在加热条件下，水中的碳酸氢根离解加剧，离解速度加快，CO32-离子浓度增加，促使反应速度加快，不溶物增多，也就是在锅炉运行中，高温部位的管线内结垢是必然发生的。

4 供热系统的停用保护

设备在修理、备用和停用期间的腐蚀比运行腐蚀更严重，所以设备在供暖结束、管网检修完毕后必须进行保护，这种保护称为停用保护。停用保护有2 种方法，其一是干法保护。干法保护要求设备充分干燥，没有电解溶液存在，显然此法不太适用。其二是湿法保护，也就是设备停止运行时，将换热设备内充满水，一方面防止空气进入其内引起氧腐蚀，另一方面在水中加入某种防腐阻垢剂，从而达到防止腐蚀的目的。目前我公司使用YZ-101 防腐阻垢剂进行湿法停用保护，效果良好。此法有2 项好处，第一是投加药剂后可终止水系统中全部设备和管网的电化学腐蚀、化学腐蚀和生物腐蚀；阻止夏季水系统滋生细菌、藻类并剥离生物黏泥。第二是YZ-101 防腐阻垢剂可以使水系统中的老垢、老锈变得疏松，在秋季供暖运行时在最短的时间内可以全部除掉水系统中的老垢、老锈并育上保护膜，使设备优质低耗运行，从而达到延长设备使用寿命以及减少设备维修量的目的。

5 结束语

通过几年的锅炉运行管理实践，结合理论知识，笔者认为应以防止内部腐蚀为主，主要是保证水质和添加防腐缓蚀剂。对于新建、改建、扩建的锅炉和管道，在设计和安装时就要全面做好防腐保护工作，做到内、外部防腐措施同时进行。在日常维护中，按照规范，做好细节管理。

[1]任华.浅谈集中供热系统中腐蚀与堵塞的防护.区域供热，2011（3）：89-92.

[2]祁玉童.关于一台14 MW 热水锅炉爆管事故的启示.区域供热，2011（4）：75-78.