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【摘 要】锅炉是工业生产和人民生活中广泛使用的特种设备，是生产蒸气或热水的热工设备之一。本文只要阐述了水垢的形成及性质，水垢对锅炉安全运行的危害，最后提出了预防水垢的主要措施
【关键词】锅炉水垢；形成；危害
锅炉是工业生产和人民生活中广泛使用的特种设备，是生产蒸气或热水的热工设备之一。锅炉工作时，受热面会结水垢，不仅浪费大量的燃料，还会危及锅炉的安全运行。加强对锅炉水垢的形成、危害及预防措施的研究，对于进一步减少经济损失、确保锅炉用水安全具有十分重要的意义。
一、水垢的形成及性质
据统计，目前全国有近40万余台锅炉，在每年事故统计中因水质不良，水垢严重引起的事故超过事故总数20%；由于结生水垢，每年浪费燃料达千万吨，并造成几亿元的经济损失。就我们延安市讲，全市共有锅炉近千台，每年因水质不良、水垢严重引起的事故超过事故总数的20%，每年因结生水垢浪费燃料高达几十万吨，造成的经济损失近千万元。水垢的形成是一个复杂的物理化学过程，有内因和外因两个方面：内因方面看，水中有钙、镁离子及其它重金属离子存在，是水垢形成的根本原因；外因方面来看，固态物质从过饱和的炉水中沉淀析出并粘附在金属受热面上形成的。当含有钙、镁等盐类杂质的水进入锅炉后，吸收高温烟气传给的热量，钙、镁盐类杂质便会形成，难溶物质便析出。随着炉水的不断蒸发逐渐浓缩，当达到一定浓度时，析出物就会成为固体沉淀析出，附着在锅筒、水冷壁管等受热面的内壁上，形成一层“膜”，阻碍热量传递，这层“膜”称之为水垢。水垢的组成成分是比较复杂的，一般包括碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等几种。在各种水垢中，硅酸盐水垢最为坚硬，导热性能非常小，容易附着在锅炉受热面内壁上，是危害最大的一种水垢。
二、水垢对锅炉安全运行的危害
水垢对锅炉运行安全有着很大的危害，主要有以下几个方面：
一是降低锅炉热效率，浪费大量燃料。锅炉结生水垢后，受热面的传热性能变差，燃料燃烧时所放出的热量不能迅速传递给炉水，因而大量热量被烟气带走，造成排烟温度升高，增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。在这种情况下，要想保住锅炉额定参数，就须更多地向炉膛投加燃料，并加大鼓风和引风来强化燃烧。其结果是使大量未完全燃烧的物质排出烟囱，无形中增加了燃料消耗。锅炉中水垢结生得越厚，热效率就越低，燃料消耗就越大。
二是引起金属过热，强度降低，危及安全。锅炉受热面使用的钢材，一般均为碳素钢，在正常运行时，金属壁温一般在280℃以下。当锅炉受热面无垢时，金属受热后能很快将热量传递给水，此时两者的温差约为30℃。有关资料显示，当工作压力为1．25Mpa的锅炉受热面结有1 毫米厚水垢时（混合水垢），金属壁与炉水温差就会达到200℃左右，当水垢是3毫米时，金属壁温则上升到 580℃，远远超过了钢材的适应温度，钢材的抗拉强度就会由原来的3．92Mpa下降到0．98Mpa，锅炉受压元件就会在内压作用下发生过热鼓疱、变形、泄漏，甚至爆炸。
三是破坏水循环。当炉管内壁结生水垢后，会使得管内流通截面积减少，活动阻力增大，破坏了正常的水循环，使得向火面的金属壁温升高。当管路安全被水垢堵死后，水循环则完全停止，金属壁温则更高，长期以往就易因过烧发生爆管事故。
四是增加检验量浪费大量资金。清除水垢必须采用化学药剂，如酸、碱等。水垢结生得越厚，消耗的药剂就越多，投进的资金也就越多。一般锅筒内垢消除比较简单方便，但若管内结垢，消除就相当困难。不仅如此，若发生爆管事故，换上一节新管时，焊接很不方便。锅筒鼓疱挖补时，要求高，时间长，施工更困难。总之，无论是化学除垢还是购买材料修补，都要花费大量的人力、物力和财力。
五缩短锅炉使用寿命。一些锅炉使用单位出于节约目的，会采取减少热量，导致蒸汽压力过低而影响产品质量，甚至出现次品，直接影响经济效益。有些锅炉因鼓疱面积过大不得不作报废处理；有的锅炉虽然可以修复，但因修理费过高，无修理价值，也不得不报废。当酸洗方法不当或酸洗频繁也会影响锅炉的使用寿命。此外，由于水垢中含有卤素离子，在高温下对铁有腐蚀作用，会使金属内壁变脆，并不断地向金属壁的深处发展，造成金属的腐蚀，缩短锅炉的使用寿命。
三、预防水垢的主要措施
保证锅炉不结垢或薄垢运行，不仅要树立科学使用锅炉的理念，更要加强锅炉的科学管理，这是锅炉安全和经济运行的根本保证。
第一，提高认识。水垢的产生是必然的，但正确的使用、及时的检测和必要的预防，对于锅炉运行安全、节约资金、用水安全等都有着重要的意义。无论是锅炉使用单位和检测单位，都应当高度重视锅炉水垢的预防工作，树立“预防为主、综合防治”的理念，最大限度减少锅炉水垢的危害，提高锅炉运行效益，确保锅炉运行安全。
第二，加强锅外水管理。在锅外水处理中，应采用热法，即将水温加热到20～80℃，使水中残余硬度降至0.3～0.4毫米克当量/升，以实现软化效果。特别是要采用离子交换软化法，依靠钠离子交换器中的交换树脂进行软化处理。由于交换树脂吸附能力强，能将游离在水中的钙、镁离子吸附，从而使锅炉给水硬度达到合格标准。
第三，采用合理水处理措施。主要是向炉水中加进化学药品，与炉水中形成水垢的钙、镁盐形成疏松的沉渣，然后用排污的方法将沉渣排出炉外，起到防止（或减少）锅炉结垢的作用。炉内加药水处理一般用于小型低压火管锅炉。加药时更要注意方法，对于蒸汽锅炉，最好采用连续加药法，这样可使炉内保持药液的均匀，使已形成的泥渣、泥垢等排出炉外，收到较好效果。
第四，加强锅炉作业人员技能培训监督管理工作。锅炉设备作业人员必须持证上岗，规范作业人员考核发证程序和制度，对锅炉作业人员进行定期培训，检查操作是否规范。
第五，正确操作锅炉。要严格按照锅炉操作规程，使用前要对锅炉本体、安全附件、给水设备、鼓风机等设备进行全面检查，锅炉使用过程中必须密切监视水位、压力和燃烧情况，随时检查锅炉部件是否有泄漏变形等异常现象，使用后要及时冲洗地板，擦净锅炉、水泵、风机等设备上的积灰、油脂，确保锅炉正常运转。
【关键词】锅炉水垢；形成；危害
锅炉是工业生产和人民生活中广泛使用的特种设备，是生产蒸气或热水的热工设备之一。锅炉工作时，受热面会结水垢，不仅浪费大量的燃料，还会危及锅炉的安全运行。加强对锅炉水垢的形成、危害及预防措施的研究，对于进一步减少经济损失、确保锅炉用水安全具有十分重要的意义。
一、水垢的形成及性质
据统计，目前全国有近40万余台锅炉，在每年事故统计中因水质不良，水垢严重引起的事故超过事故总数20%；由于结生水垢，每年浪费燃料达千万吨，并造成几亿元的经济损失。就我们延安市讲，全市共有锅炉近千台，每年因水质不良、水垢严重引起的事故超过事故总数的20%，每年因结生水垢浪费燃料高达几十万吨，造成的经济损失近千万元。水垢的形成是一个复杂的物理化学过程，有内因和外因两个方面：内因方面看，水中有钙、镁离子及其它重金属离子存在，是水垢形成的根本原因；外因方面来看，固态物质从过饱和的炉水中沉淀析出并粘附在金属受热面上形成的。当含有钙、镁等盐类杂质的水进入锅炉后，吸收高温烟气传给的热量，钙、镁盐类杂质便会形成，难溶物质便析出。随着炉水的不断蒸发逐渐浓缩，当达到一定浓度时，析出物就会成为固体沉淀析出，附着在锅筒、水冷壁管等受热面的内壁上，形成一层“膜”，阻碍热量传递，这层“膜”称之为水垢。水垢的组成成分是比较复杂的，一般包括碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等几种。在各种水垢中，硅酸盐水垢最为坚硬，导热性能非常小，容易附着在锅炉受热面内壁上，是危害最大的一种水垢。
二、水垢对锅炉安全运行的危害
水垢对锅炉运行安全有着很大的危害，主要有以下几个方面：
一是降低锅炉热效率，浪费大量燃料。锅炉结生水垢后，受热面的传热性能变差，燃料燃烧时所放出的热量不能迅速传递给炉水，因而大量热量被烟气带走，造成排烟温度升高，增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。在这种情况下，要想保住锅炉额定参数，就须更多地向炉膛投加燃料，并加大鼓风和引风来强化燃烧。其结果是使大量未完全燃烧的物质排出烟囱，无形中增加了燃料消耗。锅炉中水垢结生得越厚，热效率就越低，燃料消耗就越大。
二是引起金属过热，强度降低，危及安全。锅炉受热面使用的钢材，一般均为碳素钢，在正常运行时，金属壁温一般在280℃以下。当锅炉受热面无垢时，金属受热后能很快将热量传递给水，此时两者的温差约为30℃。有关资料显示，当工作压力为1．25Mpa的锅炉受热面结有1 毫米厚水垢时（混合水垢），金属壁与炉水温差就会达到200℃左右，当水垢是3毫米时，金属壁温则上升到 580℃，远远超过了钢材的适应温度，钢材的抗拉强度就会由原来的3．92Mpa下降到0．98Mpa，锅炉受压元件就会在内压作用下发生过热鼓疱、变形、泄漏，甚至爆炸。
三是破坏水循环。当炉管内壁结生水垢后，会使得管内流通截面积减少，活动阻力增大，破坏了正常的水循环，使得向火面的金属壁温升高。当管路安全被水垢堵死后，水循环则完全停止，金属壁温则更高，长期以往就易因过烧发生爆管事故。
四是增加检验量浪费大量资金。清除水垢必须采用化学药剂，如酸、碱等。水垢结生得越厚，消耗的药剂就越多，投进的资金也就越多。一般锅筒内垢消除比较简单方便，但若管内结垢，消除就相当困难。不仅如此，若发生爆管事故，换上一节新管时，焊接很不方便。锅筒鼓疱挖补时，要求高，时间长，施工更困难。总之，无论是化学除垢还是购买材料修补，都要花费大量的人力、物力和财力。
五缩短锅炉使用寿命。一些锅炉使用单位出于节约目的，会采取减少热量，导致蒸汽压力过低而影响产品质量，甚至出现次品，直接影响经济效益。有些锅炉因鼓疱面积过大不得不作报废处理；有的锅炉虽然可以修复，但因修理费过高，无修理价值，也不得不报废。当酸洗方法不当或酸洗频繁也会影响锅炉的使用寿命。此外，由于水垢中含有卤素离子，在高温下对铁有腐蚀作用，会使金属内壁变脆，并不断地向金属壁的深处发展，造成金属的腐蚀，缩短锅炉的使用寿命。
三、预防水垢的主要措施
保证锅炉不结垢或薄垢运行，不仅要树立科学使用锅炉的理念，更要加强锅炉的科学管理，这是锅炉安全和经济运行的根本保证。
第一，提高认识。水垢的产生是必然的，但正确的使用、及时的检测和必要的预防，对于锅炉运行安全、节约资金、用水安全等都有着重要的意义。无论是锅炉使用单位和检测单位，都应当高度重视锅炉水垢的预防工作，树立“预防为主、综合防治”的理念，最大限度减少锅炉水垢的危害，提高锅炉运行效益，确保锅炉运行安全。
第二，加强锅外水管理。在锅外水处理中，应采用热法，即将水温加热到20～80℃，使水中残余硬度降至0.3～0.4毫米克当量/升，以实现软化效果。特别是要采用离子交换软化法，依靠钠离子交换器中的交换树脂进行软化处理。由于交换树脂吸附能力强，能将游离在水中的钙、镁离子吸附，从而使锅炉给水硬度达到合格标准。
第三，采用合理水处理措施。主要是向炉水中加进化学药品，与炉水中形成水垢的钙、镁盐形成疏松的沉渣，然后用排污的方法将沉渣排出炉外，起到防止（或减少）锅炉结垢的作用。炉内加药水处理一般用于小型低压火管锅炉。加药时更要注意方法，对于蒸汽锅炉，最好采用连续加药法，这样可使炉内保持药液的均匀，使已形成的泥渣、泥垢等排出炉外，收到较好效果。
第四，加强锅炉作业人员技能培训监督管理工作。锅炉设备作业人员必须持证上岗，规范作业人员考核发证程序和制度，对锅炉作业人员进行定期培训，检查操作是否规范。
第五，正确操作锅炉。要严格按照锅炉操作规程，使用前要对锅炉本体、安全附件、给水设备、鼓风机等设备进行全面检查，锅炉使用过程中必须密切监视水位、压力和燃烧情况，随时检查锅炉部件是否有泄漏变形等异常现象，使用后要及时冲洗地板，擦净锅炉、水泵、风机等设备上的积灰、油脂，确保锅炉正常运转。