一台小型工业锅炉结垢的原因分析与解决对策

李玉英 莫家国 李小良

（广西壮族自治区特种设备检验研究院桂林分院 桂林 541004）

一台小型工业锅炉结垢的原因分析与解决对策

李玉英 莫家国 李小良

（广西壮族自治区特种设备检验研究院桂林分院 桂林 541004）

水垢是一种热的不良导体，严重影响锅炉运行的安全性与经济性。本文根据某企业一台小型工业锅炉结垢的情况，分析了水垢样品成份及其生成原因，并有针对性地提出解决对策。为该台锅炉提供了良好的水处理方式及防垢、防腐措施，对工业锅炉的安全运行、节能降耗具有一定的意义。

工业锅炉 水垢 原因 对策

水垢是热的不良导体，导热系数仅为钢材导热系数的1/10～1/100。以CaCO3水垢为例，当锅内水垢厚0.5mm时，可造成3.5%左右的热损失[1]，同时影响锅炉的安全运行。

1 锅炉结垢概况

桂林某企业一台型号为DZG1-0.7-AⅡ2锅炉在2014年锅炉内部检验发现：锅炉锅筒、烟管、水冷壁管结水垢2～3mm左右，覆盖率约90%，锅筒和集箱堆积垢渣30mm左右。可见该锅炉水垢已经达到《锅炉化学清洗规则》规定的化学清洗条件，需要对其进行化学清洗除垢方后可投入使用[2]。

2 水垢样品分析

为了保证取样具有代表性和合理性，从锅炉的锅筒、烟管和水冷壁处分别取样，并对所取样品分别编号为1#、2#和3#。水垢样品情况见表1。

表1 水垢样品

将上述的样品分别称取一定量垢样置于6%的盐酸水溶液中。结果发现：1#、2#和3#水垢全部溶解，同时伴有一定量气泡产生，但是1#垢样品经盐酸溶解后的溶液呈无色，2#垢样品经盐酸溶解后的溶液呈淡绿色；3#垢样品经盐酸溶解后的溶液呈浅砖红色。据此可判定，1#垢样品主要是碳酸盐垢，而2#和3#垢样品为碳酸盐垢与铁垢的混合水垢。

3 水垢生成的原因分析

3.1 水质情况

锅炉运行一段时间后，在炉管上往往会粘附一层白色硬皮，俗称水垢。水垢的主要成分是溶解度较小的钙、镁盐类，其形成的主要原因是锅炉给水中的硬度[3]偏高，而锅水pH值和碱度等防垢的重要指标[4]偏低。因此本文主要分析了给水硬度、锅水碱度和pH三个指标。

●3.1.1 往年水质监测情况

2011年～2014年水质检验报告中给水硬度、锅水碱度和pH三个指标情况见表2。

表2 2011年～2014年水质监测情况

从表2可以看到，2011年～2014年水质监测结论都不合格。除了2012年3月水质监测给水硬度＜0.030mmol/L外，其他监测给水硬度都在2～6mmol/L之间，其中2011年4月、2013年3月、2013年10月和2014年3月监测的水质属于中等硬度水，锅水碱度和pH都比较低。

●3.1.2 现场水质监测情况

在该企业锅炉现场抽取的原水、水箱水和水处理设备出水硬度情况见表3。

表3 现场取样监测情况

从表3可以看到，水处理设备出水不合格，给水箱和水处理设备出口的水样硬度都在3～5mmol/L之间，属于中等硬度水。

由表2和表3可见：该企业水质一直处于不良状态，给水硬度远高于GB/T 1576—2008《工业锅炉水质》的规定[5]；水处理设备出水基本不合格，说明运行不正常；水箱水的硬度比水处理设备出水高，说明水箱水受到污染。

3.2 水处理设备运行及维护情况

该企业配备的水处理设备是一台出力为2t/h的钠离子交换器。从表3发现，该锅炉的原水硬度为6.5 mmol/L，而该水处理设备要求原水硬度≤6.0mmol/ L，可见水处理设备配备不合理，也是出水不合格的重要原因之一。

同时现场发现，水处理设备树脂罐里的部分树脂颜色呈红黑色甚至深黑色。取出少量深黑色的树脂浸泡于8%HCl中，经过3h后，溶液颜色变成黄绿色，且树脂颜色转浅，据此判定为铁污染。由此可推断，铁污染是本文中水处理设备出水不合格的另一个重要原因。

现场原水和交换器出水的铁离子含量分析结果见表4。

表4 铁离子含量

从表4可见，交换器出水的铁离子含量是原水的50倍，并远高于GB/T 1576—2008的要求。同时发现交换器盐水罐的材质为钢制材料，部分内衬遭腐蚀脱落。因此可推断，树脂铁离子中毒主要是由于交换器钢质材料的盐水罐内衬腐蚀脱落造成的。离子交换树脂对阳离子的吸附是有选择性的，其选择顺序为：Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞K+＞Mg2+＞NH4+＞Na+＞H+。如果有铁离子存在时，树脂将优先吸附铁离子而中毒失效，无法吸附Ca2+和Mg2+离子，从而不能达到软化作用。

在现场还发现，水箱水面有大量漂浮物，水箱上部没有加装盖子，而是暴露于空气中，加上该锅炉的燃料是木材，易产生大量的木粉尘。由此可推断，水箱水硬度比水处理设备出水高的主要原因是水箱没有很好的防护装置，导致木粉和灰尘等落于水箱中。

3.3 排污情况

笔者从该企业锅炉运行记录表发现，锅炉每天运行8～10个小时，排污次数为2～3次。对于运行时间不长的低压锅炉，如果排污次数为2～3次易造成排污过量，加上给水硬度过高，从而导致碱度和pH过低。如果锅水碱度和pH过低，不利于防垢。因此锅水中需要维持一定的碱度和pH，使之与硬度反应。只有足够的碱度和pH才能生成容易排出的水渣从而达到防垢目的。

由此可见，该锅炉结垢的主要原因是水质不良和排污不科学，而水质不良主要是由于水处理设备配备不合理、运行不正常和维护不当造成。

4 对策

4.1 选择正确的水处理方式

对于原水硬度高的锅炉，应根据锅炉出力采取串联两台钠离子交换器的方式；对于只配备一台水处理设备，而出水硬度未达到≤0.030mmol/L，可同时采用锅内加药处理，交换器出水硬度可不必严格控制，也能达到防垢、防腐效果。

4.2 做好水处理设备日常维护保养工作

平时应注意设备及管道的防腐，对有锈蚀的交换器需及时进行除锈并涂刷防腐层，锈蚀严重的管道应及时更换。对含铁量高的水源水，宜先进行除铁预处理。盐水罐最好用非钢制材料制作，还应注意再生剂的质量。同时做好水箱的防尘工作。

4.3 定期做好水汽质量的监测并进行合理排污

根据《锅炉水（介）质处理监督管理规则》的规定，定期做好水汽质量常规的化验分析[6]，然后根据取样化验分析的结果，科学、合理地进行排污。卢黎明等曾提出在锅水碱度尽可能大的情况下进行排污措施[7]。科学、合理地排污不仅能防止锅炉结垢，保证蒸汽品质，而且能减少排污热损失，提高锅炉效率。

5 结论

1）该台锅炉结垢的主要原因是水质不良和排污不科学，而水质不良主要是由于水处理设备配备不合理、运行不正常及维护不当造成。

2）对于原水硬度高的锅炉，可采取串联两台钠离子交换器的方式；或者可同时采用锅内加药的处理方式，也能保证良好的水质，达到防垢、防腐的效果。

3）做好水处理设备日常维护保养、水汽质量的定期监测，科学、合理地排污不仅能防止锅炉结垢，保证蒸汽品质，而且能减少排污热损失，实现节能降耗，提高锅炉效率，保障锅炉运行的安全性与经济性。

[1] 王保卫，翟玉华.浅谈锅炉水垢与燃料消耗[J].工业锅炉，1996，(1):46-49.

[2] TSG G5003—2008《锅炉化学清洗规则》[S].

[3] 王剑松.锅炉给水硬度监测的重要性及分析方法［J］.计量与测试技术，2011，38(8):78-79.

[4] 马泽培.锅水碱度和pH值的相关性研究［J］.特种设备安全技术，2010，(1):56-57.

[5] GB 1576—2008《工业锅炉水质》[S].

[6] TSG G5001—2010《锅炉水（介）质处理监督管理规则》[S].

[7] 卢黎明，郑文龙，宋世荣等.锅炉如何进行正确的定期排污［J］.中国特种设备安全，2009，25(9):95-97.

[8] 邢志辉.锅水中氯根测定中应注意的问题[J].中国特种设备安全，2014，30（2）64—66.

[9] 周国胜.锅炉水质管理中存在的问题[J].中国特种设备安全，2012，28（8）58—60.

Reason Analysis and Solution of a Small Industrial Boiler Scaling

Li Yuying Li Xiaoliang
(Guangxi Special Equipment Supervision and Inspection Institute Guilin branch Guilin 541004 )

Incrustation is a poor conductor of heat, which could seriously affect boiler operation safety and economy.In this paper, according to a small industrial boiler scaling of one company, the scale sample composition and its generating reason was analyzed, and the countermeasures were put forward.Some good water treatments were taken to protect the boiler from scaling, corrosion with certain significances for the industrial boilers safe operation and energy saving.

Industrial boilers Water scale Reasons Solutions

X933.4

B

1673-257X(2015)06-58-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2015.06.012

李玉英(1983～)，女，硕士，工程师，从事锅炉水质监测工作。

2015-01-09）