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(一)鍋爐結(jié)垢的原因

含有硬度的水若不經(jīng)過處理就進(jìn)入鍋爐，運(yùn)行一段時(shí)間后，鍋爐水側(cè)受熱面上就會(huì)牢固地附著一些固體沉積物，這種現(xiàn)象稱為結(jié)垢。受熱面上黏附著的固體沉積物就稱為水垢。在一定條件下，固體沉淀物也會(huì)在鍋水中析出，呈松散的懸浮狀，稱為水渣。水渣可隨排污除去，但如果排污不及時(shí)，部分水渣也會(huì)在受熱面上或水流流動(dòng)滯緩的部位沉積下來(lái)而轉(zhuǎn)化成水垢(通常稱之為“二次水垢”)。

鍋爐結(jié)垢的原因，首先是給水中含有鈣鎂硬度或鐵離子，硅含量過高；同時(shí)又由于鍋爐的高溫高壓特殊條件。水垢形成的主要過程為：

1

受熱分解

在高溫高壓下，原來(lái)溶于水的某些鈣、鎂鹽類(如碳酸氫鹽)受熱分解，變成難溶物質(zhì)而析出沉淀。

2

溶解度降低

在高溫高壓下，有些鹽類(如硫酸鈣、硅酸鹽等)物質(zhì)的溶解度隨溫度升高而大大降低，達(dá)到一定程度后，便會(huì)析出沉淀。

3

鍋水蒸發(fā)、濃縮

在高溫高壓下，鍋水中鹽類物質(zhì)的濃度將隨蒸發(fā)濃縮而不斷增大，當(dāng)達(dá)到過飽和時(shí)，就會(huì)在受熱面上析出沉淀。

4

相互反應(yīng)及轉(zhuǎn)化

給水中原來(lái)溶解度較大的鹽類，在運(yùn)行中與其他鹽類相互反應(yīng)，生成了難溶的沉淀物質(zhì)。如果反應(yīng)在受熱面上發(fā)生，就直接形成了水垢；如果反應(yīng)在鍋水中發(fā)生，則形成水渣。而水渣中有些是具有黏性的，當(dāng)未被及時(shí)排污除去時(shí)，就會(huì)轉(zhuǎn)化成水垢。另外，有些腐蝕產(chǎn)物附著在受熱面上，也往往易轉(zhuǎn)化成金屬氧化物水垢。

上述這些析出的沉淀物質(zhì)黏結(jié)在鍋爐受熱面上就形成了水垢，溫度越高的部位，越易形成堅(jiān)硬的水垢。

(二)水垢的危害

水垢的導(dǎo)熱性很差，其導(dǎo)熱系數(shù)要比鍋爐鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)小幾十倍至數(shù)百倍，所以鍋爐結(jié)垢后就會(huì)嚴(yán)重阻礙傳熱并引起下列危害：

1

浪費(fèi)燃料，降低出力

鍋爐結(jié)垢后將嚴(yán)重影響受熱面?zhèn)鳠幔档蜔嵝剩档驼羝隽Γ黾尤剂舷摹?/p>

2

易引起事故，影響安全運(yùn)行

受熱面結(jié)生水垢后，金屬的熱量由于受水垢的阻礙而難于傳熱給鍋水，致使金屬壁溫急劇升高，當(dāng)溫度超過了金屬所能承受的允許溫度時(shí)，金屬?gòu)?qiáng)度顯著降低，從而導(dǎo)致金屬過熱變形，嚴(yán)重時(shí)將造成鼓包、裂縫，甚至爆管等事故。

3

堵塞管道，破壞水循環(huán)

如果水管內(nèi)結(jié)垢，就會(huì)減小流通截面積，增大水的流動(dòng)阻力，破壞正常的水循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)*堵塞管道，或造成爆管事故。

4

引起垢下腐蝕，縮短鍋爐壽命

鍋爐結(jié)垢后還會(huì)引起垢下腐蝕等危害。有些結(jié)構(gòu)緊湊或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鍋爐，一旦受熱面結(jié)垢，就極難清除，嚴(yán)重時(shí)只好采用挖補(bǔ)、割換管子等修理措施，不但費(fèi)用大，而且還會(huì)使受熱面受到嚴(yán)重?fù)p傷。所有上述這些危害都將大大縮短鍋爐的使用壽命。

另外，鍋爐結(jié)垢后，將增加清洗和維修的時(shí)間、費(fèi)用及工作量等，影響生產(chǎn)，減小鍋爐的有效利用率，降低經(jīng)濟(jì)性。

(三)水垢的清除

鍋爐應(yīng)以積極的防垢、防腐為本。但當(dāng)鍋爐結(jié)垢或腐蝕沉積物達(dá)到一定程度時(shí)，也應(yīng)及時(shí)清洗除去，以免對(duì)鍋爐安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。

清洗除垢的方法主要分為機(jī)械除垢和化學(xué)清洗兩大類，其中化學(xué)清洗又可分為堿煮除垢和酸洗除垢。現(xiàn)將鍋爐除垢的方法和要求簡(jiǎn)要介紹如下：

1

機(jī)械除垢

主要采用電動(dòng)洗管器、扁鏟、鋼絲刷及手錘等工具進(jìn)行機(jī)械除垢。此法比較簡(jiǎn)單，成本低，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，除垢效果差，易損壞金屬表面，只適用于結(jié)垢面積小，且構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于機(jī)械工具接觸到水垢的小型鍋爐。近年來(lái)，由于清洗的高壓水槍的應(yīng)用，使水力沖洗的機(jī)械除垢發(fā)展較快，這種高壓水力除垢的效果較使用原始的機(jī)械工具有很大的提高，且較為安全、方便。但

目前高壓水力除垢仍于結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的工業(yè)鍋爐。

2

堿洗(煮)除垢

鍋爐堿煮的作用主要是使水垢轉(zhuǎn)型，同時(shí)促使其松動(dòng)脫落。單純的堿煮除垢效果較差，常常需與機(jī)械除垢配合進(jìn)行。堿煮除垢對(duì)于以硫酸鹽、硅酸鹽為主的水垢有一定的效果，但對(duì)于碳酸鹽水垢，則遠(yuǎn)不如酸洗除垢效果好。堿洗煮爐也常用于新安裝鍋爐的除銹和除油污，有時(shí)也用于酸洗前的除油清洗或垢型轉(zhuǎn)化。

堿洗藥劑用量應(yīng)根據(jù)鍋爐結(jié)垢及臟污的程度來(lái)確定。一般用于除垢時(shí)的用量(每噸水的用量)為：工業(yè)磷酸三鈉5～10kg，碳酸鈉3～6kg，或氫氧化鈉2～4kg。這些堿洗藥劑應(yīng)先在溶液箱中配制成一定濃度，然后再用泵送人鍋內(nèi)，并循環(huán)至均勻。

堿煮除垢的方法與新鍋爐煮爐基本相同，只是煮爐結(jié)束后，應(yīng)打開鍋爐的各檢查孔，及時(shí)加以機(jī)械(或高壓水力)輔助清垢，以免松軟的水垢重新變硬。

3

酸洗除垢

目前在各種除垢方法中，以酸洗除垢效果較好，但酸洗工藝若不合適或控制不當(dāng)也會(huì)影響除垢效果或腐蝕金屬，有時(shí)甚至?xí)?yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行。為了確保鍋爐酸洗的安全和質(zhì)量，國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局專門制定頒發(fā)了《鍋爐化學(xué)清洗規(guī)則》，并規(guī)定：從事鍋爐化學(xué)清洗的單位必須取得省級(jí)及省級(jí)以上鍋爐壓力容器安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)的資格認(rèn)可，才能承擔(dān)相應(yīng)級(jí)別的鍋爐化學(xué)清洗。無(wú)相應(yīng)資格的任何單位和個(gè)人(包括用爐單位)，都不得擅自酸洗鍋爐。

鍋爐在酸洗前應(yīng)預(yù)先取有代表性的垢樣進(jìn)行化驗(yàn)，制定清洗方案；進(jìn)酸開始時(shí)須在鍋爐內(nèi)和酸箱內(nèi)掛入腐蝕指標(biāo)片(直到退酸時(shí)取出)；酸洗工藝流程及酸洗液的溫度、濃度、流速、酸洗時(shí)間等應(yīng)按清洗方案實(shí)施和控制；清洗過程中應(yīng)不斷取樣化驗(yàn)并如實(shí)作好記錄。清洗結(jié)束后，用爐單位、清洗單位和鍋爐安全監(jiān)察部門應(yīng)對(duì)清洗質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收。工業(yè)鍋爐的酸洗質(zhì)量要求如下：

(1)除垢率

1)清洗以碳酸鹽垢為主的水垢，除垢面積應(yīng)達(dá)到原水垢覆蓋面積的80％以上。

2)清洗硅酸鹽或硫酸鹽水垢，除垢面積應(yīng)達(dá)到原水垢覆蓋面積的60％以上。

如除垢率低于上述規(guī)定，或雖達(dá)到規(guī)定要求但鍋爐主要受熱面上仍覆蓋有難以清理的水垢時(shí)，應(yīng)在維持鍋水堿度達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)上限值的條件下，將鍋爐運(yùn)行一個(gè)月左右再停爐，用人工或高壓水槍清理脫落的垢渣和殘垢。由于經(jīng)酸洗后殘留的硬垢往往已有所松動(dòng)，當(dāng)鍋爐投入運(yùn)行后會(huì)逐漸地脫落，若不作再次清理極易發(fā)生事故，所以當(dāng)殘留垢較多時(shí)必須加以處理。

(2)鈍化膜   鍋爐清洗表面應(yīng)形成良好的鈍化保護(hù)膜，金屬表面不出現(xiàn)二次浮銹，無(wú)點(diǎn)蝕。

(3)腐蝕速度   用腐蝕指示片測(cè)量的金屬腐蝕速度的平均值應(yīng)小于6g／(m2·h)，且腐蝕總量不大于72g／m2。

(4)爐管暢通   清洗后鍋內(nèi)所有的水冷壁管和對(duì)流管等爐管都應(yīng)暢流無(wú)阻。如清洗前已堵塞的管子，清洗后仍無(wú)法疏通暢流的，應(yīng)由有修理資格的單位修理更換。

鍋爐的腐蝕及其防止

鍋爐水質(zhì)不良或停爐保養(yǎng)不當(dāng)常會(huì)引起金屬的腐蝕。鍋爐發(fā)生腐蝕后，不僅使金屬的有效厚度減薄，而且會(huì)使金屬內(nèi)部的金相組織遭到破壞，機(jī)械性能變差，造成鍋爐的承壓能力降低，使用壽命縮短，以至提前報(bào)廢。有的腐蝕會(huì)在人們毫無(wú)察覺的情況下對(duì)設(shè)備造成損壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生爆管事故，有的甚至?xí)l(fā)鍋爐爆炸等災(zāi)難性事故。因此，防止腐蝕也是保證鍋爐安全運(yùn)行的重要措施。

防止腐蝕的措施

工業(yè)鍋爐常見的腐蝕主要有氧腐蝕和垢下腐蝕，其防止的措施主要有：

1

搞好給水處理

給水中的溶解氧、鐵離子和過低的pH值都會(huì)促進(jìn)鍋爐金屬發(fā)生腐蝕。因此給水應(yīng)盡量除氧；給水pH值應(yīng)大于7；對(duì)于回收蒸汽冷凝水作給水的，應(yīng)注意控制鐵離子含量，有時(shí)用汽系統(tǒng)剛啟動(dòng)一段時(shí)間，凝結(jié)水中往往就含有黃色鐵銹水，這時(shí)應(yīng)適當(dāng)排放至含鐵量合格后才能作為鍋爐給水。

2

保持鍋水水質(zhì)達(dá)到合格

一般來(lái)說，鍋水中含鹽量和氯根含量過高，pH值和堿度過低或過高都會(huì)增加腐蝕。因此，在鍋爐運(yùn)行中應(yīng)做到合理排污，維持鍋水一定的pH值、堿度及PO43-含量，使鍋水水質(zhì)保持合格，不但可防止結(jié)垢，也有利于防腐。

3

防止垢下腐蝕

鍋爐受熱面結(jié)垢后，滲入垢下的鍋水會(huì)在高溫下極度濃縮，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生各種垢下腐蝕，但由于水垢的覆蓋往往難以察覺。因此，鍋爐結(jié)垢后應(yīng)及時(shí)清洗除去。

4

使金屬表面形成保護(hù)膜

對(duì)于新安裝的鍋爐，良好的煮爐效果應(yīng)能使金屬表面形成完整的鈍化保護(hù)膜。而在運(yùn)行條件下，當(dāng)鍋水保持合適的pH值(一般為10～12)和一定量的磷酸根及碳酸根時(shí)，也有助于金屬表面形成致密的保護(hù)膜，減緩腐蝕。但是如果鍋爐水質(zhì)控制不好，尤其是pH值過低或過高，常會(huì)破壞保護(hù)膜。

5

做好停爐保養(yǎng)

不少鍋爐的腐蝕常常是因?yàn)橥t保養(yǎng)不當(dāng)所造成的，而停爐時(shí)產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物又常會(huì)在鍋爐運(yùn)行時(shí)進(jìn)一步加速腐蝕。因此，停爐時(shí)必須按規(guī)定要求做好保養(yǎng)工作。

怎樣防止給水系統(tǒng)的腐蝕？

答案：給水系統(tǒng)腐蝕的主要因素是水中的氧和二氧化碳。因此防止給水系統(tǒng)的腐蝕應(yīng)從消除水中氧和二氧化碳著手，目前各電廠主要采取以下措施：

(1)給水除氧。主要采用熱力除氧，即用蒸汽加熱的方法，把水加熱到相應(yīng)壓力下的沸點(diǎn)，使水中的溶解氧解析出來(lái)。同時(shí)輔之以化學(xué)除氧，即向水中加入聯(lián)氨，以*消除水中的殘留氧。

(2)給水加氨處理。利用氨溶于水產(chǎn)生的堿性，提高、調(diào)整給水的 pH值，并控制其在8.5～9.2之間，使金屬表面生成穩(wěn)定的保護(hù)膜，從而阻止了腐蝕性介質(zhì)對(duì)給水系統(tǒng)金屬的腐蝕。另外，利用氨的揮發(fā)性，可使凝結(jié)水的 pH值大于8，防止了凝結(jié)水系統(tǒng)的二氧化碳腐蝕。

(3)降低補(bǔ)給水的碳酸鹽堿度。一般可采用水的 H－Na軟化，軟化水加酸和化學(xué)除鹽等，使水中碳酸鹽堿度降至0.01m mol／L以下。

鍋爐排污：

鍋爐排污的概念：

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1、為了控制鍋爐鍋水的水質(zhì)符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，使?fàn)t水中雜質(zhì)保持在一定限度以內(nèi)，需要從鍋爐中不斷地排除含鹽、堿量較大的爐水和沉積的水渣、污泥、松散狀的沉淀物，這個(gè)過程就是鍋爐排污。

2、排污方式：鍋爐排污分連續(xù)排污和定期排污兩種。連續(xù)排污又稱表面排污，要求連續(xù)不斷地從爐水鹽堿濃度zui高部位排出部分爐水，以減少爐水中含鹽、堿量，含硅酸量及處于懸浮狀態(tài)的渣滓物含量，所以連排管設(shè)在正常水位下80~100mm處，定期排污主要排除爐內(nèi)水渣及泥污等沉積物，所以其排污口多設(shè)置在鍋筒的下部及聯(lián)箱底部。定期排污操作過程時(shí)間短暫，應(yīng)當(dāng)選擇在鍋爐高水位、低負(fù)荷或壓火狀態(tài)時(shí)進(jìn)行排污。在小型鍋爐上，通常只裝設(shè)定期排污。

鍋爐水的含鹽量對(duì)蒸汽品質(zhì)有何影響? （為何排污）

鍋爐運(yùn)行時(shí),給水帶入鍋內(nèi)的雜質(zhì),只有很少部分被飽和蒸汽帶走,大部分仍留在爐水中。由于爐水不斷的蒸發(fā)、濃縮，如下... 

答案：鍋爐水含鹽量末超過某一數(shù)值時(shí)，對(duì)蒸汽品質(zhì)基本上沒影響，但當(dāng)鍋爐水含鹽量超過某一數(shù)值時(shí)，對(duì)蒸汽品質(zhì)的影響明顯增加。

(1)隨著鍋爐水含鹽量的增加，其粘度變大，使得水層中的水汽泡不易合并成大汽泡，因此在汽包水室中便充滿著小汽泡，而小汽泡在水中上升速度較慢，結(jié)果使水位膨脹加劇，汽空間高度減小，不利于汽水分離。

(2)當(dāng)鍋爐水中雜質(zhì)含量增高到一定程度時(shí)，在汽、水分界面處會(huì)形成泡沫層，泡沫層會(huì)導(dǎo)致汽空間高度減小，影響汽水分離，泡沫層太高時(shí)，蒸汽可直接把泡沫帶走，引起蒸汽大量帶水。

當(dāng)鍋爐水含鹽量提高到一定程度時(shí)，這兩方面的因素都會(huì)使汽水分離效果變壞，蒸汽大量帶水，造成蒸汽含鹽量急劇增加。

通過正確合理的排污排掉爐水中的雜質(zhì)、泥污、水垢，控制鍋水的堿度及含鹽量，使?fàn)t水水質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，保證了受熱面的清潔，滿足了合格的蒸汽品質(zhì)要求，延長(zhǎng)了鍋爐的使用壽命。

什么叫鍋爐水的"鹽類暫時(shí)消失"現(xiàn)象？它有哪些危害？

答案：當(dāng)汽包鍋爐負(fù)荷增高時(shí)，鍋爐水中的某些易溶性鈉鹽，從鍋爐水中析出，沉積在爐管管壁上，使它們?cè)阱仩t水中的濃度明顯降低，而當(dāng)鍋爐負(fù)荷減小或停爐時(shí)，沉積在管壁上的鈉鹽又被溶解下來(lái)，使它們?cè)阱仩t水中的濃度重新增高，這種現(xiàn)象稱為"鹽類暫時(shí)消失"現(xiàn)象，也稱為"鹽類隱藏"現(xiàn)象。

"鹽類隱藏"現(xiàn)象的危害性和水垢的相似，有以下幾點(diǎn)：

(l)能與爐管上的其它沉積物如金屬腐蝕產(chǎn)物和硅化合物等作用，變成難溶的水垢。

(2)傳熱性能差，可導(dǎo)致爐管金屬過熱、變形以至爆破。

(3)能引起沉積物下的金屬腐蝕。 

怎樣防止鍋爐水產(chǎn)生"鹽類暫時(shí)消失"現(xiàn)象?

答案：防止鍋爐水產(chǎn)生"鹽類暫時(shí)消失"現(xiàn)象，一般應(yīng)采取如下措施：

(l)改善鍋爐燃燒工況，使各部分爐管上的熱負(fù)荷均勻；防止?fàn)t膛內(nèi)結(jié)焦、結(jié)渣，避免爐管上局部熱負(fù)荷過高。

(2)改善鍋爐爐管內(nèi)鍋爐水流動(dòng)工況，以保證水循環(huán)的正常運(yùn)行。例如，取消水平蒸發(fā)管并把爐管的傾斜度增加到15℃～30℃以上。

(3)改善鍋爐內(nèi)的加藥處理，限制鍋爐水中的磷酸根含量。如采用低磷酸鹽處理或純磷酸鹽處理等。

(4)減少鍋爐爐管內(nèi)的沉積物，提高其清潔程度等。

何謂鍋爐內(nèi)沉積物下的腐蝕?如何防止？

答案：當(dāng)鍋內(nèi)金屬表面附著有水垢、水渣或金屬腐蝕產(chǎn)物時(shí)，在其下面會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，這種腐蝕稱為鍋爐內(nèi)沉積物下的腐蝕。這種腐蝕和鍋爐水的局部濃縮有關(guān)，因此也稱為介質(zhì)濃縮腐蝕。

防止這種腐蝕，一般采取下列措施：

(1)對(duì)新裝鍋爐或運(yùn)行后的鍋爐，都應(yīng)進(jìn)行必要的化學(xué)清洗。

(2)做好給水系統(tǒng)的防腐工作，減少給水中的銅、鐵含量。

(3)做好停備用鍋爐的防腐工作，防止在停備用時(shí)期鍋爐內(nèi)發(fā)生腐蝕。

(4)提高給水品質(zhì)，使給水帶入鍋爐內(nèi)的腐蝕性成分盡可能地降低。

(5)選用合理的鍋爐內(nèi)水處理方式，調(diào)節(jié)鍋爐水水質(zhì)，消除或減少鍋爐水中的侵蝕性雜質(zhì)。

何謂協(xié)調(diào) pH-磷酸鹽處理?

答案：協(xié)調(diào) pH-磷酸鹽處理是一種既嚴(yán)格又合理的鍋內(nèi)水質(zhì)調(diào)節(jié)方法。它不僅能防止鈣、鎂水垢的產(chǎn)生，而且能防止鍋爐爐管的腐蝕。這種處理實(shí)質(zhì)上是按照給水硬度和堿度的大小，向鍋內(nèi)加入不同比例的磷酸鹽，即磷酸三鈉和磷酸氫二鈉(或磷酸二氫鈉)。加入磷酸氫二鈉或磷酸二氫鈉主要是為了中和由給水帶入鍋爐水中的游離氫氧化鈉，反應(yīng)如下：

    Na2HPO4十 NaOH →Na3PO4十 H2O

而磷酸三鈉在水中能按下式建立水解平衡：

    Na3PO4十 H2O  Na2HPO4十 NaOH

所以，這時(shí)加入的磷酸三鈉除了可維持鍋爐水中有一定量的過剩磷酸根外，還因其水解能產(chǎn)生一定量的氫氧化鈉，也可維持鍋爐水的 pH值。當(dāng)鍋爐水產(chǎn)生局部蒸發(fā)濃縮時(shí)，水解平衡向著生成磷酸三鈉的方向進(jìn)行，這就不會(huì)使氫氧化鈉濃縮到對(duì)金屬有危害的程度，即使在很高的熱負(fù)荷下，也能防止金屬被濃堿所腐蝕。