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[摘 要]重视对工业锅炉除垢的危害及预防措施的研究，利于锅炉安全运行、保证蒸汽质量、节约能源。
[关键词]工业锅炉；除垢技术；现状展望
中图分类号：TK228 文獻标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）35-0022-01
1 水垢对锅炉安全、经济运行的危害
1.1 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，就必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。大家知道，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，因而锅炉的热效率也就不可能提高。锅炉中水垢结生得越厚，热效率就越低，燃料消耗就越大。实验数据表明，当结生水垢达1.5毫米时，就要多消耗6%的燃料；为5毫米时，燃料消耗就要达到15%；为8毫米时，燃料消耗量则增至34%。就我国目前40余万台锅炉来看，如果仅一部分锅炉结有不同程度的水垢的话，所浪费的燃料也是十分惊人的。
1.2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，在使用过程中，允许金属壁温在450℃以下。锅炉在正常运行时，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℃。但是，如果受热面结生水垢，情况就不大一样了。例如，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。也就是说此时金属壁温在钢材允许温度之内。但当水垢是3毫米时，金属壁温则上升到580℃，远远超过了钢材的允许温度。因而，这时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。另外，金属壁温的升高会使金属伸长，如1米长的炉管，每升高100℃，伸长1.2毫米，这对于没有伸缩余量的受热面来说，就会引起炉管的龟裂。实测数据表明，金属壁温是随着水垢厚度增加而增加的，水垢越厚，金属壁温就越高，因而事故发生的机率就越大。
1.3破坏水循环。
锅炉水循环有自然水循环和强迫水循环两种形式。前者是靠上升管和下降管的汽水比重不同产生的压力差而进行的水循环。后者主要是依靠水泵的机械动力的作用而迫使循环的。无论是哪一种循环形式，都是经过设计计算的，也就是说保证有足够的流通截面积。当炉管内壁结生水垢后，会使得管内流通截面积减少，流动阻力增大，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，长期下去就易因过烧发生爆管事故。水冷壁管是均匀布置在炉膛内的，吸收的是辐射热。在离联箱400毫米左右的向火面高温区，如果结生水垢，就最易发生鼓疱、泄漏、弯曲、爆破等事故。
1.4增加检修量，浪费大量资金。
锅炉一旦结垢，就必须要清除，这样才能保证锅炉安全经济运行。因此，清除水垢就必须要采用化学药剂，如酸、碱等。水垢结生得越厚，消耗的药剂就越多，投入的资金也就越多。例如，1T/H型锅炉若平均结垢3毫米，除一次垢就需药剂0.5吨，加上人工费，就需资金2500元左右。按照锅炉吨位的不同，吨位增加，所需药剂就增加三分之一，资金也相应增加。一般锅筒内结垢，消除略方便，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，施工更为困难。一次大的鼓疱挖补修复，就要耗费资金1至2万元左右。总之，无论是化学除垢还是购买材料修理，都要花费大量的人力、物力和财力。
1.5缩短锅炉使用寿命。
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。但为什么现在大部分使用单位的锅炉没有达到这一寿命呢？其原因是多方面的，其中之一就有水垢的影响。锅筒发生鼓疱，挖补修复后，应该对其适当降压使用，以确保安全。这样一来，对于要求蒸汽压力较高的单位来说，就不得不更换新的锅炉。有些单位也会因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且变形严重而不得不作报废处理；有的锅炉虽然可以修复，但因修理费用过高，无价值，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。另外，因为水垢中含有卤素的离子，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，缩短锅炉使用寿命。
2 APSF分离剂的应用原理
防止锅炉结垢或腐蚀的有效方式就是在锅炉水中加药。锅炉给水在各项指标控制中，都会带有微量残余硬度，在运行过程中，锅炉自身产生的腐蚀物也会产生锅炉积盐结垢。在锅里中加药是有效防止积盐结垢的水处理方式。受到传统锅里加药的影响，对锅炉结垢物质以选择和防止二次结垢为主。本次研究中，以分离水垢颗粒的方式为主，用APSF分离剂解决了传统药剂使用上的缺陷，实现了锅炉污垢运行。
2.1 水垢被分离剂分离成泥垢
在锅炉中使用APSF分离剂，能有效将水垢分解成泥垢，防止锅炉积盐结垢。当加入APSF分离剂之后，不会与锅炉水和分离剂发生化学反应。而是当结垢物质形成结晶后，分离剂就会在水垢表面附着，将水垢分解成泥垢，通过排污的形式防止锅炉结垢。被分离的物质经过汽轮机、过热器进入凝结水，通过锅炉排污排出锅炉外。
2.2 避免二次结垢
锅炉中的水垢被分解成泥垢之后，利用受热膨胀系数除去锅炉内部的水垢。APSF分离剂有效解决了传统药剂不能防止二次结垢的弊端，实现了无垢运行。韶关市水泥厂在应用APSF分离剂一年后，清洗锅炉时发现，老垢全部脱落且管内和炉壁上未出现新生结垢，在锅炉炉胆处有一层泥浆，可以用水冲洗，且没有出现任何腐蚀现象。与没有应用APSF分离剂时进项比较发现，APSF分离剂应用效果良好。
3 应用建议分析
3.1 效益与应用
除工业锅炉以外，发现锅炉也可以使用APSF分离剂，过滤都达到了防止结垢、除垢以及无垢运行的要求，如，山东某化工公司三台热电锅炉在运行过程中除去氧化铁垢后，节约了停产经济损失和酸洗除垢约300多万元。广西钢铁公司燃气发电锅炉在使用APSF分离剂后，至今汽轮机、锅炉都在无垢运行。河南某公司为了防止锅炉结垢，对锅炉进行加药处理，排污水颜色为红色，污垢排除后红色消失。上述三家公司在使用APSF分离剂过程中，有效防止锅炉腐蚀，在不影响锅炉运行安全的情况下，做到了运行不留污垢。
3.2 标准加药含盐量增加
APSF分离剂在使用过程中，由于产品属于复合剂因此会造成锅炉水含盐量较高。但在使用过程中能有效防止锅炉积盐结垢，但不影响锅炉安全运行。
3.3 凝结水无须再处理
发电锅炉凝结水再处理的目的就是防止锅炉积盐结垢。在使用分离剂过程中能有效防止锅炉积盐结垢，不需要进行凝结水二次处理，如，发电锅炉受使用环境限制导致处理条件较差，可以选择APSF分离剂，不仅能达到无垢运行且水处理效果也相对较为满意。
值得注意的是，带垢锅炉在使用APSF分离剂过程中，锅炉会出现严重堵管事故，因此，APSF分离剂需要在除垢后使用。
参考文献
[1] 姚继贤，张辉，李福昌.低压锅炉水处理技术[M].北京：中国劳动出版社，1995.
[关键词]工业锅炉；除垢技术；现状展望
中图分类号：TK228 文獻标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）35-0022-01
1 水垢对锅炉安全、经济运行的危害
1.1 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，就必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。大家知道，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，因而锅炉的热效率也就不可能提高。锅炉中水垢结生得越厚，热效率就越低，燃料消耗就越大。实验数据表明，当结生水垢达1.5毫米时，就要多消耗6%的燃料；为5毫米时，燃料消耗就要达到15%；为8毫米时，燃料消耗量则增至34%。就我国目前40余万台锅炉来看，如果仅一部分锅炉结有不同程度的水垢的话，所浪费的燃料也是十分惊人的。
1.2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，在使用过程中，允许金属壁温在450℃以下。锅炉在正常运行时，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℃。但是，如果受热面结生水垢，情况就不大一样了。例如，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。也就是说此时金属壁温在钢材允许温度之内。但当水垢是3毫米时，金属壁温则上升到580℃，远远超过了钢材的允许温度。因而，这时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。另外，金属壁温的升高会使金属伸长，如1米长的炉管，每升高100℃，伸长1.2毫米，这对于没有伸缩余量的受热面来说，就会引起炉管的龟裂。实测数据表明，金属壁温是随着水垢厚度增加而增加的，水垢越厚，金属壁温就越高，因而事故发生的机率就越大。
1.3破坏水循环。
锅炉水循环有自然水循环和强迫水循环两种形式。前者是靠上升管和下降管的汽水比重不同产生的压力差而进行的水循环。后者主要是依靠水泵的机械动力的作用而迫使循环的。无论是哪一种循环形式，都是经过设计计算的，也就是说保证有足够的流通截面积。当炉管内壁结生水垢后，会使得管内流通截面积减少，流动阻力增大，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，长期下去就易因过烧发生爆管事故。水冷壁管是均匀布置在炉膛内的，吸收的是辐射热。在离联箱400毫米左右的向火面高温区，如果结生水垢，就最易发生鼓疱、泄漏、弯曲、爆破等事故。
1.4增加检修量，浪费大量资金。
锅炉一旦结垢，就必须要清除，这样才能保证锅炉安全经济运行。因此，清除水垢就必须要采用化学药剂，如酸、碱等。水垢结生得越厚，消耗的药剂就越多，投入的资金也就越多。例如，1T/H型锅炉若平均结垢3毫米，除一次垢就需药剂0.5吨，加上人工费，就需资金2500元左右。按照锅炉吨位的不同，吨位增加，所需药剂就增加三分之一，资金也相应增加。一般锅筒内结垢，消除略方便，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，施工更为困难。一次大的鼓疱挖补修复，就要耗费资金1至2万元左右。总之，无论是化学除垢还是购买材料修理，都要花费大量的人力、物力和财力。
1.5缩短锅炉使用寿命。
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。但为什么现在大部分使用单位的锅炉没有达到这一寿命呢？其原因是多方面的，其中之一就有水垢的影响。锅筒发生鼓疱，挖补修复后，应该对其适当降压使用，以确保安全。这样一来，对于要求蒸汽压力较高的单位来说，就不得不更换新的锅炉。有些单位也会因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且变形严重而不得不作报废处理；有的锅炉虽然可以修复，但因修理费用过高，无价值，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。另外，因为水垢中含有卤素的离子，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，缩短锅炉使用寿命。
2 APSF分离剂的应用原理
防止锅炉结垢或腐蚀的有效方式就是在锅炉水中加药。锅炉给水在各项指标控制中，都会带有微量残余硬度，在运行过程中，锅炉自身产生的腐蚀物也会产生锅炉积盐结垢。在锅里中加药是有效防止积盐结垢的水处理方式。受到传统锅里加药的影响，对锅炉结垢物质以选择和防止二次结垢为主。本次研究中，以分离水垢颗粒的方式为主，用APSF分离剂解决了传统药剂使用上的缺陷，实现了锅炉污垢运行。
2.1 水垢被分离剂分离成泥垢
在锅炉中使用APSF分离剂，能有效将水垢分解成泥垢，防止锅炉积盐结垢。当加入APSF分离剂之后，不会与锅炉水和分离剂发生化学反应。而是当结垢物质形成结晶后，分离剂就会在水垢表面附着，将水垢分解成泥垢，通过排污的形式防止锅炉结垢。被分离的物质经过汽轮机、过热器进入凝结水，通过锅炉排污排出锅炉外。
2.2 避免二次结垢
锅炉中的水垢被分解成泥垢之后，利用受热膨胀系数除去锅炉内部的水垢。APSF分离剂有效解决了传统药剂不能防止二次结垢的弊端，实现了无垢运行。韶关市水泥厂在应用APSF分离剂一年后，清洗锅炉时发现，老垢全部脱落且管内和炉壁上未出现新生结垢，在锅炉炉胆处有一层泥浆，可以用水冲洗，且没有出现任何腐蚀现象。与没有应用APSF分离剂时进项比较发现，APSF分离剂应用效果良好。
3 应用建议分析
3.1 效益与应用
除工业锅炉以外，发现锅炉也可以使用APSF分离剂，过滤都达到了防止结垢、除垢以及无垢运行的要求，如，山东某化工公司三台热电锅炉在运行过程中除去氧化铁垢后，节约了停产经济损失和酸洗除垢约300多万元。广西钢铁公司燃气发电锅炉在使用APSF分离剂后，至今汽轮机、锅炉都在无垢运行。河南某公司为了防止锅炉结垢，对锅炉进行加药处理，排污水颜色为红色，污垢排除后红色消失。上述三家公司在使用APSF分离剂过程中，有效防止锅炉腐蚀，在不影响锅炉运行安全的情况下，做到了运行不留污垢。
3.2 标准加药含盐量增加
APSF分离剂在使用过程中，由于产品属于复合剂因此会造成锅炉水含盐量较高。但在使用过程中能有效防止锅炉积盐结垢，但不影响锅炉安全运行。
3.3 凝结水无须再处理
发电锅炉凝结水再处理的目的就是防止锅炉积盐结垢。在使用分离剂过程中能有效防止锅炉积盐结垢，不需要进行凝结水二次处理，如，发电锅炉受使用环境限制导致处理条件较差，可以选择APSF分离剂，不仅能达到无垢运行且水处理效果也相对较为满意。
值得注意的是，带垢锅炉在使用APSF分离剂过程中，锅炉会出现严重堵管事故，因此，APSF分离剂需要在除垢后使用。
参考文献
[1] 姚继贤，张辉，李福昌.低压锅炉水处理技术[M].北京：中国劳动出版社，1995.