锅炉水质监测及处理常见问题与对策

乔建霞

（福建省特种设备检验研究院宁德分院 福建宁德 352100）

1 前言

随着我国工业化进程的加快，化工厂、石油开采、发电厂等工业领域都建有工业锅炉[1]，在工业锅炉的运行中都需要用到水，水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源，作为锅炉高温高压运行状态下热传导的主要介质，水质决定了工业锅炉是否能够长期安全运行。为避免锅炉因结垢、腐蚀、蒸汽质量恶化而造成不良后果，保障工业锅炉的安全长效运行[2]，重要措施之一就是开展对工业锅炉水的监测[3]，故本文对3家生产企业日常锅炉水质监测中遇见的常见问题与如何处理开展研究并提出对策。

2 工业锅炉水质监测及处理中存在的问题

工业锅炉的作用是进行能量转换[4]，在运行中，工业锅炉长期处于高温高压的工作环境中，部分企业在生产中由于水处理设备运行率低或作业人员操作水平不高等问题，导致锅炉水质不达标[5]。

2.1 锅炉水监测指标

在自然界中不存在“纯水”，所有的天然水中都含有各类杂质，对锅炉有危害的杂质主要有悬浮物、胶体物质、溶解物质等。其中悬浮物和胶体物质若未通过混凝、澄清、过滤等工艺进行去除，将会影响之后锅炉水的处理效果，影响蒸汽质量、结生泥垢、堵塞管道、污染离子交换树脂等；溶解物质大多以离子或溶解的气体状态存在于水中，其中对锅炉影响最大的主要有钙镁离子、溶解氧和二氧化碳等，是引起锅炉结垢和腐蚀的最主要原因。

按GB/T1576—2018《工业锅炉水质》标准[6]，工业锅炉给水评价的指标主要有：浊度，防止蒸汽污染和生成泥垢；硬度，防止锅炉结垢；pH，防止给水系统腐蚀；溶解氧，防止锅炉氧腐蚀；含油量，防止蒸汽污染及结生油垢；含铁量，防止高温受热面结生氧化铁垢及沉积物下腐蚀。锅水指标主要有：碱度，控制在一定范围内消除硬度，防止锅炉结垢、碱度过高，保证蒸汽质量良好；pH，防止金属保护膜被破坏、锅炉腐蚀；溶解固形物，防止汽水共腾，保证蒸汽质量；亚硫酸根，防止氧腐蚀；磷酸根，控制在一定范围内可以消除残余硬度，防止锅炉受热面结生硬垢；相对碱度，防止苛性脆化。

锅炉水处理的过程主要有：做好锅炉补给水处理，除去锅炉有害杂质；做好锅内加药处理，科学合理排污；及时化验监督，保证锅炉水汽质量符合国家标准；以防止锅炉结垢、腐蚀、蒸汽质量恶化为目的，做好锅炉停炉保养。

2.2 锅炉水监测中常见问题

结垢问题处理不当[7]。在工业锅炉工作的的过程中，结垢的产生是难以避免的，水垢的导热系数不足，只有钢板导热系数的1/50，因此水垢的出现会严重影响工业锅炉的导热和散热性能，使锅炉内的水无法充分吸收传导烟道和炉膛的热量，会给锅炉的运行带来危害：易引起金属局部过热而变形，进而产生鼓包，降低机械强度，严重时还会出现爆管事故；影响传热，降低锅炉出力、浪费燃料；使流通截面减小，严重时会堵塞管道、破坏水循环；产生垢下腐蚀，会缩短锅炉的使用寿命。引起结垢的主要原因是：未做好锅外水处理或锅内加药处理；锅炉排污不合理；未能及时排出水渣而形成二次水垢；部分企业对工业锅炉的特性了解不全面，在水处理环节上不够重视。

对腐蚀问题处理不当[8]。锅炉腐蚀会使金属构件变薄、凹陷、甚至穿孔，更为严重的腐蚀会使金属内部结构遭到破坏，使金属强度显著降低，同时，金属腐蚀产物转入锅内，会加速锅炉腐蚀。在工业锅炉中因水质问题出现的腐蚀主要有氧化腐蚀、酸碱腐蚀、沉积物腐蚀及停炉期间的腐蚀。氧化腐蚀主要因给水中溶解氧未除净而引起；酸碱腐蚀主要是因水处理过程中添加的软水剂不当导致，过多或过少地加入化学药品会导致水的酸碱性发生变化从而腐蚀锅炉；沉积物腐蚀主要是因水垢或水渣缝隙内渗入的锅水经高温浓缩而引起；停炉腐蚀主要是氧腐蚀，即未做好停炉保养，导致水汽侧的金属表面发生大面积腐蚀，其腐蚀程度往往超过运行时的腐蚀。因锅炉停用时金属温度低，其产物大多是输送的铁锈，锈蚀会成为腐蚀电池的促进因素，加快电化学腐蚀，极易导致锅炉恢复运行时发生故障，从而使锅炉减短使用寿命甚至提前报废。

蒸汽质量恶化问题处理不当。蒸汽质量恶化的主要原因是锅水中杂质浓度过高，严重者甚至会发生汽水共腾，不但恶化蒸汽质量，而且会影响锅炉的安全运行，当锅水中油脂、有机物或碱度过高、水渣较多时，更容易导致蒸汽质量污染；另外锅炉负荷过大、水位过高或水位和压力变化太剧烈，都会增加蒸汽带水，影响蒸汽质量。

2.3 锅炉水日常监测数据分析

本文对3家企业的工业锅炉水质进行监测，指标项目：给水：浊度、硬度、pH值、全碱度、电导率；锅水：酚酞碱度、全碱度、pH值、溶解固形物、磷酸根、相对碱度。水质监测结果见表1。

表1 工业锅炉水监测报告部分数据

3家企业的监测时间和类型：

企业A：抽样时间2021年3月22日，锅炉型号WNS10-1.25-Y.Q，额定蒸发量10 t/h，额定压力1.25 MPa，水处理方式为锅外处理。

企业B：抽样时间2021年4月15日，锅炉型号WNS15-1.25-Y.Q（7），额定蒸发量15 t/h，额定压力1.25 MPa，水处理方式为锅外处理。

企业C：抽样时间2021年5月14日，锅炉型号WNS8-1.25-Y（Q），额定蒸发量8 t/h，额定压力1.25 MPa，水处理方式为锅外处理。

分析表1数据可知，企业C的酚酞碱度、全碱度、磷酸根检测不合格，应适量投加磷酸盐等碱化剂，但不适宜加纯碱。虽然纯碱相对价格低廉，易购买使用，使用得当有较好地防垢效果，并兼有提高pH和碱度的作用，但只适用于低压、单纯加药处理的锅炉。因为碳酸钠的水解率随锅炉压力的增高而增大，水解率较大时，大量二氧化碳会对锅炉及蒸汽系统的金属造成腐蚀，磷酸盐作为锅内水处理药剂不仅使pH、碱度和磷酸根在合格范围内，防止锅炉结垢和防止锅炉腐蚀，还可以增加水渣流动性，促进老水垢疏松脱落，在金属表面形成保护膜，防止金属腐蚀。

3 工业锅炉水质监测对策和建议

应当加强对锅炉水的处理，使其进入锅炉前就已达标，严格遵守“预防为主、除垢为辅”的基本原则；加强对管理人员和水处理作业人员的专业技能培训，在帮助其提升素质的同时，敦促企业加强水质监管，确保选择合适的水处理方法，提升预防水平，构建工业锅炉安全生产的“防火墙”；特种设备监察机构和检验检测机构应当强化对企业的监管，巩固加强企业的水质监测和水处理设备的维护，保障工业锅炉的安全长效生产。

为全面提高工业锅炉水质监测水平，在实际工作中相关企业应当增强对锅炉水的检查意识，保证后续工作的顺利开展；为保证工业锅炉水内部能够具备良好的传热效果，相关企业应当定期组织专业技术人员负责日常巡查，主要查看其中的树脂是否出现失效、水质变化情况、再生周期、药品是否是在有效期范围内，不断完善锅炉水的处理效果；加强对管材质量和管道质量的全面审核，对于锅炉水的水处理设备要进行重点监督和检查，确保各个环节生产的水均能符合质量标准，以提高整体处理水平；在工业锅炉用水中应当进行入水环节的重点监督，在用水前先进行水质检测，选择合适的设备及手段，以优化当前的工作模式，适当的融入新的技术方案；在水质监测时，应当严格按照国家相关标准进行日常操作，保证锅炉水质达标，使锅炉可以更加稳定的运行。

4 结论

工业锅炉是一种常见的工业高压、高温设备，在运行过程中的水质关乎设备运行情况，需保障其在使用时处于安全、稳定状态。因此，为加强锅炉运行中的安全性能，应对锅炉中水质进行充分检验，重视锅炉用水的质量。水质浑浊或某种有机化合物含量过高会导致锅炉运行时出现蒸汽恶化、腐蚀、产生结垢等，减少锅炉使用寿命，致使零件损伤。企业应当加强锅炉检测的质量管理，引进专业的检验人员对锅炉用水质量进行预防和检测，采取专业的除垢技术，保障锅炉的性能安全。