水垢对锅炉节能与安全运行的危害

   锅炉水质的好坏直接影响锅炉的节能降耗及安全运行，锅炉的节能减排已作为特种设备管理工作的一项新的重要内容。在2009年5月1日起施行的《特种设备安全监察条例》修改版中，强调了要重视安全的同时，必须重视特种设备的节能工作，第一次提出将对锅炉水质处理进行定期检验检测。

    水垢的形成

    锅水中的杂质经过不断蒸发和浓缩，在锅炉受热面上生成的固体附着物称为水垢。

   水垢在锅炉循环中的形成是一个复杂的物理化学过程。当含有钙镁离子及杂质进入锅炉，再吸收高温烟气带来的热量使水中钙镁离子盐等杂质发生化学反应、生成难溶物质析出，随着炉水的不断加热蒸发逐渐浓缩，当达到一定浓度时，析出物就会形成固态沉淀物吸附在锅炉锅筒、集箱及各个受热面的内表面上，形成一层“膜”阻碍热量传递，而这层膜就是水垢。

    水垢的危害

   1．浪费燃料。水垢的导热系数比钢铁的导热系数小数十倍到数百倍。因此锅炉结有水垢时，使受热面的传热性能变差，燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到锅水中，大量的热量被烟气带走，造成排烟温度升高，排烟热损失增加，锅炉的热效率降低。在这种情况下，为保持锅炉的额定参数，就必须更多地投加燃料，因此造成燃料的浪费。

   2．损坏受热面。结有水垢的锅炉，因为传热性能变差，燃料燃烧的热量不能迅速地传递给锅水，致使炉膛和烟气温度进一步升高。因此，受热面两侧的温差增大，炉管的温度升高。当受热面金属的温度超过正常工作条件的温度时，称为金属过热。金属温度升高会使金属伸长，1mm长的炉管每升高100℃，伸长1.2mm。这对于没有伸缩余量的受热面，产生温度应力，就会引起炉管的龟裂。从全国工业锅炉损坏和报废的事故原因来分析，因锅炉结垢，引起金属过热而造成的占有相当大的比例。这不仅影响正常生产和生活，浪费大量钢材，同时也危及人身和设备的安全。

   3．降低锅炉出力。当锅炉受热面结垢时，本来通过金属壁面传递热量变成了金属层和垢层两层壁传递热量，造成受热面的传热性能变差。此时吸热侧传热面积没有变化，而放热侧面积减小，也造成传热效果变差。由于锅炉的燃烧效率是由锅炉本身的构造、燃烧方式和燃料种类决定，即锅炉炉膛容积和炉排面积是一定的，无论投加多少燃料，燃料燃烧是受到限制的，锅炉的热效率也就不可能提高，因此，锅炉的出力就会降低。

   4．缩短使用寿命。锅炉受热面上产生水垢后，由于水垢处于锅炉受热面的水（或蒸汽）侧，使该侧的热阻增加，这样就会造成金属管壁得不到管内工质的良好冷却，而金属管壁外的烟气温度往往处于1000℃以上的高温加热状态，这样加速了金属的高温腐蚀过程，使金属管壁加快变薄。当低碳钢材超过450℃，钢材即产生蠕变，导致钢材的局部过热、变形、鼓泡、破裂、甚至爆破，使锅炉被迫停止运行。一般锅炉使用寿命，在正常使用条件下，能够连续运行20年左右。但现在大部分使用单位的锅炉没有达到这一寿命，其中最主要的原因之一就是水垢的影响。

   5．增加对环境的污染。由于水垢降低了锅炉的效率，就等同于增加了锅炉对环保的压力。实际上，由于水垢的生成，锅炉的效率下降，导致排烟热损失和锅炉散热损失的增加。要达到同样的锅炉出力，只能增加燃料的消耗量。由此，同一台锅炉将会排放更多的有害物质，使环境受到更加严重的污染。

   总之，锅炉在无垢状态下运行，其节能与减排效果是非常大的。可见，防止锅炉结垢是一项既能节能降耗又能保证安全运行的最有效、最基本的锅炉维护保养方法。

    （作者单位：新疆特种设备检验研究院）

    《中国质量技术监督》