鍋爐水垢的清洗

1、鍋爐水垢的清洗張德孝（西安交通大學(xué)清洗中心，陜西西安710049）摘要介紹了鍋爐水垢的形成、種類和性質(zhì)、危害、清洗的方法和作用原理、操作步驟及注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞 鍋爐 水垢 清洗中圖分類號(hào)tq621.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼bcleaning of boiler scalezhang dexiao(cleaning center of xian communication university ,xian,shanxi710049)abstract the formation, variety,character,harm,cleaning method,cleaning funcation princip

2、les,cleaning operation steps and some caution aspects of boiler scale were described in this paper.key words boiler ; scale; cleaning鍋爐是各工業(yè)部門(mén)、城市居民和公共設(shè)施的主要熱能動(dòng)力設(shè)備。鍋爐按其功能分為采暖鍋爐、工業(yè)鍋 爐和發(fā)電鍋爐；按其使用壓力分為低壓鍋爐、中壓鍋 爐、次高壓鍋爐、高壓鍋爐、亞臨界參數(shù)鍋爐和超臨 界參數(shù)鍋爐；按工作介質(zhì)的循環(huán)方式分為自然循環(huán)鍋 爐、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐；按燃料分為燃煤、燃 氣、燃油、電力鍋爐。不管鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中采取任 何水

3、處理方法，也只能有限地減少爐內(nèi)結(jié)垢和延長(zhǎng)鍋 爐運(yùn)行時(shí)間，不能保證鍋爐永不結(jié)垢。另外鍋爐給水 還會(huì)帶入腐蝕金屬的氧化物，使金屬受熱面上發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)，造成垢下腐蝕。由于水垢和腐蝕，造成了鍋 爐導(dǎo)熱性下降、排煙溫度增高，使燃料消耗量增加、鍋爐效率下降、金屬過(guò)熱；金屬過(guò)熱也會(huì)使強(qiáng)度下降，造成局部變形、鼓泡，使鍋爐受到嚴(yán)重破壞，甚至引起爆炸事故。因此鍋爐清洗是非常重要的。鍋爐運(yùn)行期間，受熱面管壁經(jīng)常產(chǎn)生一層白色固體的附著物，這就是人們常說(shuō)的水垢。水在爐內(nèi)被加 熱到飽和溫度時(shí)，不斷蒸發(fā)、濃縮，使?fàn)t水中鈣、鎂 碳酸鹽的濃度越來(lái)越高，當(dāng)超過(guò)溶解度時(shí)，就會(huì)從水 中分離出來(lái)，大部分附著在鍋壁和管道上，影響傳熱，

4、 有的沉淀在鍋底，易于排污排除。水在爐內(nèi)加熱后，重 碳酸鈣鹽受熱分解轉(zhuǎn)化為難溶于水的碳酸鈣，重碳酸 鎂分解成為碳酸鎂，而碳酸鎂分解又轉(zhuǎn)化為難溶于水的氫氧化鎂。 隨著鍋爐水溫度的提高，碳酸鈣、硅酸收稿日期：2004-05-10作者簡(jiǎn)介：張德孝（1938-），男，陜西藍(lán)田人，高級(jí)工程師，從事清洗行業(yè)管理、技術(shù)培訓(xùn)和鑒定工作。 水垢的形成鈣在水中溶解度下降，故有一部分此類鹽就從水中析導(dǎo)熱性很差，容易在鍋爐輻射受熱面聚集。例如，水出來(lái)形成水垢。冷壁內(nèi)最易沉積此垢。4）含油水垢：外觀發(fā)黑，當(dāng)給水混入油脂后，就 會(huì)結(jié)生含油的水垢，這種水垢比較疏軟，常沉積在鍋 爐溫度最高的部位上。5）泥垢：泥垢是在泥水中含

5、有流動(dòng)性的固型物， 當(dāng)泥垢含量較大時(shí)，也易有少量附在鍋爐蒸發(fā)面上， 形成難以用水沖掉的再生水垢，一般均沉積鍋底，隨 排污排出。以上僅為水垢的大致分類，水垢的詳細(xì)種類只有 通過(guò)物理、化學(xué)分析的方法才能確定。目前發(fā)現(xiàn)的水 垢已有幾十種。要清除水垢，首先要了解水垢的主要成分。水垢簡(jiǎn)易判斷方法見(jiàn)表。由于給水含鹽和爐水的組成性質(zhì)以及生成水垢的具體條件不同使生成的水垢的種類和性質(zhì)就不同，按 水垢化學(xué)成分可分為以下幾種。1）碳酸鹽水垢：顏色為白色，在堿性爐水中 ph 10，則形成松軟垢渣沉淀；若爐水 ph 過(guò)低，則生 成堅(jiān)硬的水垢附著在鍋爐壁上。2）硫酸鹽水垢：外觀黃白色，是堅(jiān)硬和質(zhì)密的水 垢，常附著在鍋爐

6、蒸發(fā)面上。3）硅酸鹽水垢：外觀灰白色，這種垢非常堅(jiān)硬，表 水垢的簡(jiǎn)易鑒別方法碳酸垢硫酸垢 硅酸垢 油垢 鐵垢白色白色和黃白色 灰色和灰白色 黑色棕褐色海綿狀石膏狀 玻璃狀 柔軟狀 粘片加 5%6% 鹽酸后產(chǎn)生大量氣泡和易松散沉淀物投放鹽酸極慢，而向溶液中加入 10% 的氯化鋇后，立即很快產(chǎn)生大量白色沉淀 投入鹽酸難溶解，若用堿液鑒別可在800 下溶解或加氫氟酸可溶解 加入乙醚后，乙醚層變淺黃，或加入有機(jī)溶劑即可溶解，另外目光也可看清 加入鹽酸后，便可溶解，而且呈黃色物力，而且使受熱面受到損失，降低鍋爐壽命。水垢影響鍋爐的正常運(yùn)行，具體危害如下。1）水垢的導(dǎo)熱性能很差，比碳鋼的導(dǎo)熱性能低3050

7、 倍。受熱面有水垢后，熱能傳遞困難，致使鍋 爐水吸熱量減少，鍋爐的蒸發(fā)量降低，排煙溫度升高， 造成排煙熱損失增大。據(jù)試驗(yàn)，在鍋爐壁上生成 1mm 厚水垢多耗煤 58，鍋爐效率降低 12。2） 受熱面結(jié)垢后，受熱面壁溫增加，強(qiáng)度降低， 嚴(yán)重時(shí)引起金屬過(guò)熱，容易發(fā)生爆炸事故。3）水垢的各種化學(xué)鹽類，在不同條件下對(duì)金屬起 著腐蝕作用。4）清除水垢不但增加了檢修費(fèi)用，浪費(fèi)了人力、清除水垢前應(yīng)了解水垢的性質(zhì)和垢厚，水垢性質(zhì)可根據(jù)外觀及水源水質(zhì)判斷，最好是經(jīng)過(guò)化學(xué)分析鑒 別。結(jié)垢的厚度應(yīng)當(dāng)按水垢平均厚度來(lái)考慮。一般除 垢方法可分兩大類。4.1手工及機(jī)械除垢 這種方法可使用手錘、鏟刀、刮刀、金屬刷子、洗管器

8、等工具用人力直接從鍋爐壁上除去水垢。這 種方法操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)行，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)時(shí)間 長(zhǎng)，易受鍋爐結(jié)構(gòu)型式的限制，除垢時(shí)鍋爐壁易受機(jī)械損失。302004年第 7 期4 鍋爐水垢的清除3 水垢的危害水垢的主要成分 顏色 形狀 簡(jiǎn)易的鑒別方法 水垢的種類和性質(zhì)4.2 化學(xué)除垢間才能疏軟、龜裂和剝離。4.2.1 堿洗法）燒堿噴射法：用質(zhì)量分?jǐn)?shù) 50%60% 的燒堿 熔液 25 kg，加熱到80 左右，裝在噴霧器內(nèi)，從 手孔和人孔處向鍋爐壁、爐管等處噴射，經(jīng)過(guò)23 h 后，再用溫水噴射一次洗去堿溶液及落掉的水垢片。 操作時(shí)要作好防護(hù)工作，以免發(fā)生事故。）堿煮法：根據(jù)結(jié)垢程度，確定用藥量，一般 可保持

9、堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 3% 左右為宜，堿煮藥劑用量可參照表（詳細(xì)情況仍應(yīng)根據(jù)反應(yīng)方程進(jìn)行計(jì)算）。4.2.2 酸洗法國(guó)內(nèi)外比較成熟的水垢的清洗是酸洗除垢。此法 比較有效、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、迅速。酸洗用酸有鹽酸(hcl)、硫酸(h so )、硝酸(hno )、氨基磺酸(nh so h)、磷24323酸 (h po )、甲酸(hcooh)、乙酸(ch cooh)、羥基343乙酸(ch ohcooh)、檸檬酸(h c h o )、edta23 6 5 7(乙二胺四乙酸)等。其它酸費(fèi)用過(guò)高，故一般用鹽酸。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在酸洗除垢工作中，采用了不少的新技 術(shù)，如用檸檬酸、檸檬酸氨和氨基磺酸等方法，也有 的用特殊的有機(jī)酸和

10、表面活性劑等。在用酸洗設(shè)備方 面，目前大部分用耐酸泵、進(jìn)、出水管道、藥劑槽等， 也有一些單位嘗試使用全自動(dòng)清洗平臺(tái)。）酸洗除垢的原理() 溶解作用：鹽酸能與鈣、鎂離子、碳酸鹽和 氫氧化物起作用，生成易溶于水的氧化物：表2堿煮藥劑用量（每噸水加入藥量/kg）9 個(gè)月以內(nèi)較多銹蝕還有水垢苛性鈉純堿 磷酸三鈉231015233415202356253056caco +2hcl=cacl +h o+co 3222在無(wú)磷酸三鈉時(shí)，可用na co 代替。 對(duì)有嚴(yán)重的23鐵銹和污垢的鍋爐，表 2 中藥量可以增加 50以上。 堿煮時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)。() 鍋爐進(jìn)藥前應(yīng)將水上到最低可見(jiàn)水位，堿煮 過(guò)程維持最高水位

11、，但堿水不可進(jìn)入過(guò)熱器中。() 堿煮過(guò)程要對(duì)水位進(jìn)行分析，每12 h取水 樣分析一次，直到磷酸鹽含量達(dá)到穩(wěn)定時(shí)為止。隨著 用清水換水，使?fàn)t水達(dá)到運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，查爐時(shí)間一般為3060 h。() 堿煮過(guò)程要逐漸加壓到0.070.1 mpa時(shí)，維 持一段時(shí)間再降壓，然后升到工作壓力的 75。() 為防止堿灼傷，需備2的硼酸和2的高錳 酸鉀溶液。() 堿洗后應(yīng)立即洗沖沉積物和泥渣，以防止再 次硬化?？傊?，堿洗比較簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，但水垢需要長(zhǎng)時(shí)mgco +mg(oh) +4hcl=2mgcl +3h o+co 32222() 剝離作用：鹽酸不但能溶解鍋爐金屬表面的氧化物，而且能使附在金屬表面的氧化物剝離下來(lái)：

12、feo+2hcl=fecl +h o22fe o +6hcl=2fecl +3h o2 332fe o +8hcl=2fecl +fecl +4h o3 4322() 疏松作用：夾雜碳酸鹽的永久性水垢、鹽酸與碳酸鹽化合產(chǎn)生大量的二氧化碳，伴隨一定的攪拌 作用使水垢疏散和脫離。2）緩蝕劑的應(yīng)用 酸既能除垢，但卻又腐蝕金屬，所以為使金屬避免腐蝕，須在酸液中加緩蝕劑，以防止金屬腐蝕，因 此緩蝕劑對(duì)所有工業(yè)清洗是重要的，而且對(duì)鍋爐除垢 更是關(guān)鍵，常見(jiàn)緩蝕劑如下。() 烏洛托品 ：學(xué)名六亞甲醛四胺，白色固體，用于黑色金屬硫酸或鹽酸溶液體系，可顯著抑制腐2004 年第 7 期31鍋爐出廠后 新鍋爐有 除鐵

13、銹外 藥劑類別() 若丁：是我國(guó)最早仿制的酸性介質(zhì)緩蝕劑，由鄰二甲苯硫脲、糊精、氯化鈉和皂角粉混合而成。適 用黑色金屬 / 鹽酸、硫酸或磷酸體系。一般使用質(zhì)量 分?jǐn)?shù)0.20.4。()沈1-d ：是一種我國(guó)早期仿蘇聯(lián)的緩蝕劑產(chǎn) 品，是苯胺、甲醛的縮合物，適用鋼鐵 / 鹽酸體系。 ()lan-5：硝酸酸洗緩蝕劑，由苯胺、烏洛托品等組成，適用于鋼鐵 / 硝酸體系。()lan-826：多用酸洗緩蝕劑，是一種目前廣泛 應(yīng)用的高效多能的緩蝕劑，適用多種金屬 / 多種酸的 體系。()tprl-6edta 清洗專用緩蝕劑：由國(guó)家電力 公司西安熱工研究所生產(chǎn)，用于多種金屬 / 無(wú)機(jī)酸和 有機(jī)酸體系。緩蝕劑的選擇

14、原則如下。 ()緩蝕率高，緩蝕率一定要在98以上； ()易溶于酸液中；()穩(wěn)定性好； ()低毒，對(duì)環(huán)境污染少或無(wú)污染； ()能阻氧向鋼鐵的擴(kuò)散； ()不影響酸類對(duì)除垢的影響。）酸洗除垢的技術(shù)條件() 鍋爐通過(guò)檢查必須要酸洗后，應(yīng)對(duì)有結(jié)垢的 爐管樣品進(jìn)行靜態(tài)浸泡和強(qiáng)制循環(huán)酸洗的小型試驗(yàn)， 然后確定切實(shí)可行的酸洗方案。() 若鍋爐壁內(nèi)部表面有嚴(yán)重的潰瘍性腐蝕，應(yīng) 先將損傷比較嚴(yán)重的部分進(jìn)行切換后再進(jìn)行清洗，否 則在酸洗過(guò)程中可能會(huì)引起滲透，影響酸洗工作順利 進(jìn)行。）酸洗系統(tǒng)的確定 酸洗系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)鍋爐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、污臟的部位和程度以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的條件而定。通常有種方法。內(nèi)，根據(jù)情況保持一定的溫度（一般酸

15、洗在常溫下進(jìn)行，需要加溫，一定不可超過(guò)(551) ，否則對(duì)鍋 爐材質(zhì)有腐蝕）；讓酸液在爐內(nèi)浸泡一定的時(shí)間，然 后將酸液排出爐內(nèi)。此法缺點(diǎn)是在爐內(nèi)酸液濃度均 勻，效果不理想，其次是脫落的垢片積于鍋筒、管內(nèi) 的底部，可能堵塞管道；優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單。() 強(qiáng)迫循環(huán)酸洗：采用這種系統(tǒng)時(shí)酸液一般從 下聯(lián)箱進(jìn)入，再?gòu)牧硪换芈返南侣?lián)箱回至酸箱(此法應(yīng) 配酸洗溶液箱、流量計(jì)、輸酸管道和耐酸防腐泵等，最 好用先進(jìn)的清洗平臺(tái))。強(qiáng)迫循環(huán)酸洗法是酸洗鍋爐的 趨勢(shì)。）酸洗工藝條件() 酸洗溫度越高，水垢清除的效果越好，但是 對(duì)金屬的腐蝕會(huì)因溫度的升高而加速。故前述鍋爐酸 洗溫度一定不能超過(guò)(551) ，最好在常溫下進(jìn)行

16、。 以下舉例說(shuō)明于表。從表可以明顯看出，酸洗溫度應(yīng)加控制，一般 控制在(55 1)為宜。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最好在常溫下進(jìn)行，對(duì)此應(yīng)特別注意。表酸洗溫度對(duì)低碳鋼腐蝕速率的影響203040506070800.320.420.600.901.73.055.671.31.71.92.85.39.517.7() 鹽酸的濃度應(yīng)根據(jù)水垢的性質(zhì)及水垢的厚度選擇，為了減少酸洗時(shí)對(duì)金屬的腐蝕，鹽酸的質(zhì)量分 數(shù)一般為 46，最大不超過(guò) 12。為了有效清除硫酸鹽和硅酸鹽水垢，應(yīng)先用堿煮322004年第 7 期溫度 腐蝕速率 腐蝕速率的比較/ /(gm-2h-1) /倍數(shù)(先起疏軟、龜裂、剝離、轉(zhuǎn)型作用)，然后再進(jìn)行酸v 緩蝕

17、劑體積，m3 ；洗。若單純進(jìn)行硅酸鹽水垢和硫酸鹽水垢清洗可在鹽酸中加少量氫氟酸，質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)嚴(yán)格控制在 0.51% 為宜。() 酸洗的時(shí)間：酸液和金屬面接觸的時(shí)間越長(zhǎng) 越對(duì)金屬有腐蝕，因此酸洗中凡是靜態(tài)浸泡應(yīng)保持在48 h，強(qiáng)制循環(huán)保持在24 h，最多不可超過(guò)12 h。 水垢過(guò)厚可適當(dāng)延長(zhǎng)，具體判斷應(yīng)定期（30 min）抽 測(cè)酸液濃度 *，當(dāng)兩次分析酸液濃度相差很小時(shí)，即 認(rèn)為反應(yīng)結(jié)束。() 緩蝕劑的添加量應(yīng)與酸液濃度有一定的比例。 所用緩蝕劑的品種不同添加量也不同，一般應(yīng)遵循說(shuō)明 書(shū)操作。6）鍋爐酸洗除垢的工藝過(guò)程() 檢查爐體及管道，如有腐蝕、穿孔或裂縫應(yīng) 先修補(bǔ)，并作好檢查記錄，在可能情況

18、下拍片，以便 日后考查和比較清洗效果。垢樣應(yīng)進(jìn)行分析。() 根據(jù)確定的清洗方案和系統(tǒng)，計(jì)算必要的清 洗藥劑和貯備設(shè)備。酸洗時(shí)鹽酸的用量可按式（1）計(jì)算：a 緩蝕劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，。() 按照所采用的酸洗方法進(jìn)行準(zhǔn)備和安裝(即準(zhǔn) 備防護(hù)用具及循環(huán)管道設(shè)備等安裝)，同時(shí)可進(jìn)行酸洗 前鍋爐的沖洗工作(先沖凈爐內(nèi)水渣及泥垢，以防止浪 費(fèi)酸液，降低酸洗效果)() 必須準(zhǔn)備足夠量的配藥及沖洗用水，以免由 于酸洗過(guò)程水量不足而影響酸洗工作的順利進(jìn)行；同 時(shí)還要對(duì)酸的濃度和質(zhì)量進(jìn)行檢查，以免混有其它酸 和藥劑。() 一切準(zhǔn)備好，經(jīng)有關(guān)人員檢查后，回酸管路 開(kāi)始正常運(yùn)行。()酸洗 進(jìn)酸：把配好的緩蝕劑按規(guī)定的條件注

19、入鍋爐，要在半小時(shí)內(nèi)把酸進(jìn)完，為提高酸洗除垢效果，可將 進(jìn)酸管路接在水垢較厚的地方。浸泡或循環(huán)：進(jìn)酸完即為浸泡，在此過(guò)程中每隔 半個(gè)小時(shí)取樣化驗(yàn)一次，直至兩次化驗(yàn)濃度差低于20% 為止?；厮?排酸) ：浸泡，循環(huán)結(jié)束后，應(yīng)在半小時(shí)內(nèi) 排掉爐內(nèi)酸液，以防對(duì)鍋爐的腐蝕。中和余酸和水沖洗 ：酸液排完后，要中和沖洗， 先用冷水沖洗幾次，再把鍋爐上滿水加入 1的純堿 煮半小時(shí)后中和余酸，放出堿后，再用清水沖洗，直 至排水水清為止。鈍化處理：使鍋爐表面形成良好鈍化膜，防止鍋 爐運(yùn)行期腐蝕。() 清洗評(píng)價(jià)：檢查鍋爐及酸洗效果，以達(dá)國(guó)家 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為宜。() 鍋爐清洗后的保養(yǎng)q =vc /c（1）1式（1）中，

20、q 所需酸量，kg；v 酸液的體積，m3 ；c 鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，；1c 工業(yè)鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，。緩蝕劑的用量按式()計(jì)算：wva式()中()w 緩蝕劑用量，kg；* 定期測(cè)定酸液濃度的方法：取 10 ml 酸液稀釋到 250 ml，再?gòu)闹腥〕?100 ml，加入 5檸檬酸銨溶液 5 ml，加 2 滴 0.1甲基橙指示劑。用 1 mol/l 的 naoh 滴定到出現(xiàn)橘黃色，每消耗 1 mol/l naoh溶液相當(dāng)于含鹽酸 0.931。2004 年第 7 期33采用濕保養(yǎng)法，即將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10的堿性保護(hù)液注入鍋爐，其水溶液成分為氫氧化鈉2 kg/t或磷酸三鈉 鈉5 kg/t；鍋爐長(zhǎng)期使用可采用干法保養(yǎng)。清洗結(jié)束后，應(yīng)對(duì)汽包和聯(lián)箱、管道中的污物、泥渣、沉積物等徹底清理清洗，廢液排除一定要按綜合環(huán)保 標(biāo)準(zhǔn)辦理。）鍋爐清洗必須要有相應(yīng)的專業(yè)資質(zhì)單位來(lái)實(shí)施，電力系統(tǒng)鍋爐清洗一般應(yīng)有 a、b 資質(zhì)證，至少 須有 c 級(jí)證；對(duì)于低壓鍋爐清洗必須獲有省級(jí)以上批 準(zhǔn)的資質(zhì)證件。）在鍋爐清洗前，工廠一定要作出清洗規(guī)劃，在 清洗工程中，甲乙兩方必須密切配合，在安裝臨時(shí)管線、閥門(mén)、儀表時(shí)特別要注意安全，以防在清洗時(shí)破鍋爐的清洗國(guó)內(nèi)外盡管已采取比較安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的方法，但從環(huán)保和安全的角度考慮，