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锅炉的除垢与保养

发布时间：2011/4/16 阅读次数：945 字体大小: 【小】【中】【大】

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锅炉的除垢与保养

李　刚　范利海

　　关键词　锅炉　垢型　动态酸洗　钝化
　　中图分类号　TK228
　　我校锅炉用水是工业网管自来水，其水质pH值7．72，硬度为4．9 mmol／L，虽然采用了软化水处理设备，但由于设备性能较差，并且管理不健全，所以锅炉进水仍较正常指标（≤0．03 mmol／L）相差甚远。
　　近来，对锅炉进水水质抽样化验，结果为1．2 mmol／L，是正常值的40倍，经停炉检查结垢情况，发现结垢严重，垢层多为4～8 mm，最厚处达10 mm，且受热面有明显油污及铁锈，随即与郑州市锅检所水处理室联系（具有专业清洗证书），联合确立化学除垢方案，并经实施取得较好效果，现将整个过程介绍如下：

1　确定化学除垢方案

1．1　观察结垢情况，取样分析并作小型试验
　　打开锅筒人孔及联管手孔，发现锅筒、管壁及进水管口不同程度结垢，垢层多为4～8 mm，最厚处达10 mm。取样分析化验，为混合型垢（主要为硅酸盐垢及碳酸盐垢），小型试验得出不同水垢厚度应选择不同酸液浓度，对应关系如下：
　　水垢厚度(mm)
　　≤0．5　0．5～1．0　1．0～1．5　1．5～2．0　2．0～5．0　＞5
　　盐酸浓度（％）
　　3～5　5～6　6～7　7～8　9　10
　　考虑垢层情况，决定采用10％盐酸除垢，具体工艺参数见后。
1．2　除垢方法
　　据我校锅炉的特殊情况：对混合型垢，垢层较厚且很坚硬，决定采用静态浸泡（碱煮）加动态酸洗方式清除。

2　碱煮

2．1　作用　用来除去锅内垢层表面油污及碱溶性沉积物（硅酸盐垢），使水垢疏松，并改善被清洗表面的润湿性，为酸洗创造有利条件。
2．2　配方　采用磷酸三钠及氢氧化钠溶液。
首先锅炉的水容量7．2 t，并查取经试验得出的小型锅炉煮炉除垢加药量，见表1。

表1

药品名称	加药量kg／t_水
药品名称	水垢厚1～2mm	水垢厚3～4mm	水垢厚5mm以上
磷酸三钠 Na₃PO₄． 12H₂O	2～3	3～4	4～5
氢氧化钠 NaOH	1～2	2～3	3～4

　　计算出锅炉总加药量：磷酸三钠36 kg，氢氧化钠28．8 kg。将药用温水配制成溶液，在向锅炉进水至水位表下限时，将两种药液同时均匀地加入锅筒内，并向锅炉进水至水位表上限，然后关闭所有阀门，以待升火煮炉。
2．3　操作方法
　　加药完毕即可缓慢升火升压，用24 h把压力升至工作压力的一半（即405kPa），然后保温保压，维持24～28 h之后，让锅炉在常温下冷却，当表压为0时即从排污管放水，并打开所有人孔、手孔进行清扫冲洗，把炉内脱落的水垢全部清除炉外（防止水垢堵塞管道），然后关上人孔、手孔，用水清洗直至清洗系统中水的pH值降为8～9。

3　酸洗

3．1　作用　清除全部垢层和锈层，使锅炉恢复清洁表面。
3．2　原理与配方
　　经碱煮后，以碳酸盐为主的水垢，采用盐酸清洗即可将垢除掉而生成易溶的氯化物：
　　CaCO₃＋2HCl→CaCl₂＋CO₂↑＋H₂O
　　Mg（OH）₂＋2HCl→MgCl₂＋2H₂0
　　另外，盐酸能溶解金属表面氧化物，从而破坏金属与水垢之间的结合^［1］：
　　FeO＋2HCl→FeCl₂＋H₂O
　　Fe₂O₃＋6HCl→2FeCl₃＋3H₂O
　　Fe₃O₄＋8HCl→2FeCl₃＋FeCl₂＋4H₂O
　　加上盐酸与碳酸盐水垢作用产生的大量CO₂气体的气掀作用，很容易使附着在金属氧化物上面的水垢剥离而脱落从而达到除垢的目的。
　　应该注意，在盐酸与水垢作用的同时也和金属本身发生作用，使钢铁溶解成氯化亚铁，引起对金属的腐蚀^［1］：
　　Fe＋2HCl＝FeCl₂＋H₂↑
　　由于反应生成氢气，其部分扩散于大气中，部分可能扩散到钢板中使锅炉钢板发生氢脆，从而降低其机械强度，因此采用盐酸除垢时必须加入缓蚀剂，在保证除垢效果同时最大程度减轻对锅炉金属的腐蚀。故，据小型试验结果结合本台锅炉的实际情况具体配方为：
　　盐酸溶液10％　温度　50℃～60℃
　　酸洗时间（据反应情况决定）　一般不超过12h
　　缓蚀剂　SH－415　浓度　 0．2％～0．3％
3．3　酸洗工艺流程
　　由酸箱、酸泵、管道和锅炉本体组成酸洗循环回路，流程为：
酸箱→酸泵→锅炉下联箱→上升管→锅筒→酸箱
　　流程如图1示。

1.酸箱 2.酸泵 3.锅筒 4.上升管 5.左下联箱 6.右下联箱
图1

3．4　操作工艺过程
3.4.1　酸洗前准备工作：将酸洗锅炉与运行锅炉完全隔离，将压力表、安全阀、水位表加上隔板，并将系统管路联接如图1示。
3.4.2　试运行：酸洗系统联接后开泵加水，水满后循环10～20min，全面检查酸洗系统，确认不漏时可配制酸溶液。
3.4.3　酸洗：锅炉点火升温到50℃～60℃（不许超过60℃，否则酸液对钢铁腐蚀速度过大），将缓蚀剂、盐酸液注入设备并循环均匀，分别达到其浓度要求：盐酸10％，缓蚀剂0．2%～0．3％。（此时在酸箱中放入腐蚀试片并记录时间t₁），然后对锅筒、左水冷壁及锅筒、右水冷壁进行酸洗循环，如图示，1→2→5→3→1和1→2→6→3→1，每侧循环30～40min，保证流速0．2～0．5 m／s。每隔30min化验一次，当盐酸浓度低于3％时再补充盐酸使其浓度达8％左右，继续循环酸洗，直至两次化验而盐酸浓度不变（或差值小于0．2％），且基本无CO₂气泡产生，表明垢已溶完，酸洗即可停止（取出腐蚀试片并记录时间t₂，计算金属腐蚀速度^［2］）。

4　漂洗

　　酸洗结束后，立即放掉系统中的酸液，进行水冲洗，主要作用是清除残留的酸液，提高系统的pH值。
　　由于酸洗过程中结垢及锈层被完全除去，金属表面处于十分活泼状态，因此，要求水冲洗速度尽可能大，冲洗时间越短越好，当冲洗水中的pH＞4，透明且无悬浮杂质，经化验Fe^2＋、Fe^3＋＜20～30 mg／L时，即可进行最后一道工序，即钝化。

5　钝化

　　钝化工艺是酸洗锅炉必须采取的一项保护性措施，经酸洗后的锅炉金属表面非常活泼，当暴露于大气中很容易被腐蚀。因此，当漂洗符合要求后，即开始进碱液（磁性钝化剂Na₃PO₄），当锅炉内的碱液浓度达0．5％～1％时，进行碱煮、钝化，保持碱液出口温度60℃～70℃，流速0～0．2 m／s，循环7～8 h结束。
　　经过这种钝化工艺可使金属表面形成保护膜，防止金属表面在空气中锈蚀。最后将碱液放掉，向锅炉内进满水并循环20～30min，放掉再进水，如此反复多次直至清洗液pH＜9，至此，整个过程结束。

6　除垢效果

　　经过上述处理后，除垢率达90％以上，仅在炉内个别死角有部分残垢，并且金属也无损坏（经计算金属腐蚀速度小于10 g／（m²．h），其表面形成良好的钝化膜，达到劳动部关于低压锅炉化学清洗的有关要求^［2］，通过锅检所及锅炉使用单位的联合验收。

作者单位：李　刚　河南省纺织高等专科学校
　　　　　范利海　郑州锅炉检验所
本文联系人　李　刚　男　1964年生　讲师　450007　郑州市桐柏路62号院　空调教研室267号
收稿日期　1998－08－12

参考文献

　［1］　李晓光等.锅炉给水处理技术，大连理工大学出版社，第1版，1994：295～307
　［2］　劳动部文件，劳锅字(1989)11号.低压锅炉化学清洗规则，32～36.

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