鍋內結垢和鍋內水處理

1．水垢的形成及其危害。鍋爐管壁上產生的堅硬附著物，稱為水垢。產生水垢的原因是由于凝汽器不嚴、生水漏入凝結水中或水處理工作異常等，都可能增加鍋爐水中的硬度以及其他雜質。這些雜質在鍋爐運行條件下，就會附著在管壁上并逐漸形成堅硬的水垢。

    水垢比金屬的導熱能力小幾百倍。因此，鍋爐產生水垢就會造成熱損失，浪費大量燃料，同時也可以使金屬發生局部過熱，造成設備損壞。水垢，還能引起沉積物下的金屬腐蝕，危及鍋爐安全運行。

    2．水垢的分類及其生成的部位。水垢按其主要化學成分，分為鈣、鎂水垢，硅酸鹽水垢，氧化鐵垢，磷酸鹽鐵垢和銅垢等。

    不同類的水垢生成的部位不同：鈣、鎂碳酸鹽水垢容易在鍋爐省煤器、加熱器、給水管道等處生成；硅酸鹽水垢主要沉積在熱負荷較高或水循環不良的管壁上；氧化鐵垢zui容易在高參數和大容量的鍋爐內發生，這種鐵垢生成部位，絕大部分是發生在水冷壁上升管的向火側、水冷壁上升管的焊口區以及冷灰斗附近；磷酸鹽鐵垢，通常發生在分段蒸發鍋爐的鹽段水冷壁管上；銅垢主要生成部位是熱負荷很高的爐管處。

    二、鍋內水處理

    防止鍋內產生水垢的主要措施是做好補給水的凈化工作，消除凝汽器的泄漏，保證給水品質良好。此外，汽包鍋爐還要對鍋內的水進行處理。

    1．鍋內水處理原理。鍋內水處理是把化學藥品加進運行鍋爐的水中或給水中，防止在鍋內發生水垢。鍋內水處理一般分為堿性處理和中性處理。目前普遍采用的是磷酸三鈉的堿性處理。

    磷酸三鈉加到鍋爐水中，能解離出磷酸根離子()。在鍋爐水沸騰狀態和堿性較強的條件下，與水中的發生下列反應：

10Ca2+++2OH→Ca10(OH)2(PO4)6↓

                                            (堿式磷酸鈣)

    生成的堿式磷酸鈣沉淀呈泥渣狀，可隨鍋爐排污排掉。

    2．處理方法。處理方法是將濃度為1~5%的磷酸鈉溶液，用加藥泵連續地加入給水中，或用高壓加藥泵加到汽包的鍋爐水中。

    加到鍋爐水中的藥量應適當。藥量不足時，鍋爐水中的鈣、鎂就會形成水垢；藥量過多時，又會產生粘著性的磷酸鎂，或者引起蒸汽品質不良。各種類型鍋爐的鍋爐水余量，可根據表13-8控制。

表13-8鍋爐水磷酸根控制標準

第三節  停爐腐蝕和保護方法

    一、停爐腐蝕和危害

    鍋爐在停用期間受空氣中的水分和氧氣的作用，使金屬遭到腐蝕。

    停用期間的腐蝕，不僅使鍋爐管壁受到損傷，更嚴重的是在鍋爐再次啟動時，鍋內的腐蝕產物在運行條件下形成沉積物和沉積物下的腐蝕，以致發生爆管事故。這就增加了鍋爐停運時間，增加了檢修費用。

    二、停爐的保護方法

    鍋爐在停用期間的保護方法有：濕法保護和干法保護。

    1．濕法保護。這種方法是在鍋爐內部充滿不腐蝕金屬的保護液，杜絕空氣進入鍋內，防止空氣中的氧對金屬的腐蝕。比較常用的濕法保護有下列幾種：

    (1) 聯氨法。鍋爐在停運前，用加藥泵把聯氨加入給水中，使鍋內各部分充滿濃度均勻的聯氨溶液。溶液中過剩聯氨濃度為100~200ppm。

    如果聯氨保護液的pH值低于10，則用加氨方法，把pH值提高到10以上。

    鍋爐冷卻后，還需再往鍋內打入除氧水，使鍋內溶液保持充滿狀態，然后關閉與鍋爐相通的所有閥門，盡量防止空氣漏入。

    在停爐保護期間，如果發現聯氨濃度和pH值下降，應補加聯氨或氨。

    在鍋爐啟動前，應將聯氨溶液排入地溝，并對聯氨溶液加以稀釋，防止入畜中毒。

    (2) 氨液法。將給水配成800~1000ppm的氨溶液，用泵打入鍋爐，并在鍋爐汽水系統內進行循環，直到各部分溶度均勻為止。然后關閉鍋爐所有閥門，防止氨液漏出。

    如果發現氨的濃度下降時，應查找原因，采取措施，防止漏氨，并補加氨液。

    采用氨液保護時，應事先拆掉能與氨液接觸的銅部件，防止設備發生氨腐蝕。

    (3) 壓力保護法。鍋爐短期停用時，可以采用間斷升火保持壓力法或者采用給水保持壓力法。前者是在停爐后，用間斷升火的辦法保持蒸汽壓力為5~10公斤/厘米2；后者是在鍋爐充滿給水時，用給水泵頂壓，保持爐水壓力為10~15公斤/厘米2。

    采用間斷升火保持壓力法時，在保護期間爐水磷酸根和溶解氧應維持運行標準。采用給水保持壓力法時，應保持給水的溶解氧合格。

    由于近代高壓鍋爐的結構復雜，不可能把爐水全部放凈，所以目前無論是長期停爐或是短期停爐均采用濕法保護。如果在冬季鍋爐房氣溫低，有冰凍的可能，而又必須采用濕法時，應有防凍措施。

    2．干法保護。干法保護是把鍋內的水徹底放空，保持金屬表面干燥；或者金屬表面被氮氣(N2)覆蓋，防止金屬遭受潮濕空氣的腐蝕。干法保護有以下幾種：

    (1) 烘干法。當鍋爐停止運行后，鍋爐水水溫降至100~120℃時，開始放水。鍋內水放完后，利用爐膛的余熱或用鍋爐點火設備，在爐膛點火加熱，也可以用熱風使鍋爐金屬表面干燥。

    此法僅適用于短期鍋爐檢修時采用。

    (2) 干燥劑法。鍋爐采用烘干法進行烘干，并清理鍋爐附著的水垢和水渣，然后在汽包、聯箱等處放入無水氯化鈣、石灰或硅膠。無水氯化鈣或石灰應放在搪瓷盤中；硅膠可裝在布袋內。

    干燥劑放完后，并閉鍋爐所有閥門，防止潮濕空氣漏入。

    在鍋爐停用保護期間，定期檢查干燥劑的情況，發現失效應及時更換新的干燥劑或定期的更換干燥劑。

    此法適用于低壓或中壓小容量的汽包爐的長期停爐保護；高壓、大容量鍋爐停用時，不采用這種保護方法。

    (3) 充氮法。這種方法是將氮氣充入鍋內，并保持壓力在0.1公斤/厘米2表壓以上，以防止空氣侵入鍋內，保護設備不受氧腐蝕。

    鍋爐停止運行后，當鍋爐壓力降到3公斤/厘米2表壓時，將充氮管路用法蘭連接好，氮氣的減壓閥定在0.3公斤/厘米2表壓。關閉鍋爐壓力部分的所有閥門。鍋爐在冷卻時，壓力逐漸下降，當鍋爐壓力降到0.3公斤/厘米2表壓時，氮氣經充氮臨時管路進入鍋內。

    充氮時鍋爐的水可以放掉，也可以不放掉。未放水的鍋爐或鍋內有存水的部分，水中應加有一定量的聯氨并用氨調節其pH值在10以上。

    鍋爐在充氮保護期間，鍋內的壓力應保持在0.3~0.1公斤/厘米2表壓之間，防止空氣漏入。經常檢查氮氣的耗量，如果發現氮氣耗量大，應查找泄漏處并及時進行密封。

    氮氣的純度對保護效果有很大關系。一般要求氮氣純度在99%以上或更高。

    鍋爐啟動時，在上水和升火過程中，把鍋爐排氣門打開，使氮氣排入大氣。

干法保護，通常是在鍋爐較長時間退出運行或有冰凍危險時采用。