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【摘 要】 水火管热水锅炉由于其自身结构和用户水质及运行水平等原因易出现管板裂纹、锅筒鼓包及水冷壁爆管问题。本文简要介绍了管板裂纹、锅筒鼓包及水冷壁爆管产生原因及处理建议，希望能为广大供热公司提供有益的参考。
【关键词】 水火管 管板裂纹 锅筒鼓包 水冷壁爆管 水质 处理建议
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.08.017
1 引言
2014年某单位新安装两台某厂生产的DZL7.0-1.0/95/70-AII型水火管热水锅炉，同年10月投入运行使用。锅炉运行二个月后发生管板裂纹、锅筒鼓包及水冷壁爆管等问题。
2 管板裂纹、锅筒鼓包及水冷壁爆管原因分析
经检查发现锅筒底部存在大量片状水垢、水渣和泥沙等沉淀物堆积现象，沉淀物均布于筒体前部、中间隔板、两侧水冷壁管及前拱管水冷壁区域内。锅筒底部鼓包2～3处，鼓包高度超过30mm。前管板后部烟管间积聚硬质水垢约厚500mm，管板中部孔桥裂纹三十余处。水冷壁管爆管3根，水垢堵塞在水冷壁弯管上部弯曲处，爆破孔处于堵塞区下部。水冷壁管有明显过烧及壁厚减薄现象。
由于该锅炉房未设置软化水设备，锅炉给水为硬度较高的地下水，且未经水处理设备处理，给水硬度远远超过国家标准GB/T1576《工业锅炉水质》规定的不大于0.6mmol/L的要求，锅炉水质严重超标。
天然水中一般都含有少量的钙离子和镁离子，还含有少量碳酸氢根离子。将天然的水长时间加热煮沸，会生成难溶的碳酸钙、碳酸镁及氢氧化镁等溶解度很小的物质，从水中析出后，形成沉淀。
水垢根据其形成原因和成形状态的不同大致可分为硬垢和软垢两种。软垢对锅炉影响较小，硬垢则通常胶结于容器或管道表面，对锅炉有较大的不利影响。首先，硬垢导热性很差，会导致受热面传热情况恶化，从而浪费燃料或电力。其次，硬垢如果胶结于热水器或锅炉内壁，还会由于热胀冷缩和受力不均，极大地影响锅炉安全运行。
高硬度的给水不经过处理直接进入锅炉使用生成水垢的规律是：水中的钙镁盐类首先在热负荷较高的高温区前管板内壁和锅筒受热面上形成局部瞬间过饱和，在管板内壁和锅筒壁上晶状析出扩散并增厚形成水垢，这种碳酸盐性质的水垢生成速度快、孔隙大而松脆粗糙，导热系数极小，阻热性强。在前部锅筒内，当水垢层增厚到3mm～4mm左右时，受温差交替变化的影响水垢呈片状脱离金属受热面，这种现象在锅炉内反复进行而形成较大面积的水垢、水渣和泥沙堆积。
前管板因硬质水垢积聚而无法得到有效冷却，导致前管板温度过高，孔桥间应力剧增，使得原有因加工原因而存在的微裂纹扩大为实质性的裂纹，导致孔桥间出现裂纹。
由于锅筒底部和水冷壁管处于炉膛前部高温火焰辐射区，热负荷非常高，受热面上一旦有水垢形成和水渣、泥沙等沉淀物淤积，锅水就不能对受热面进行及时冷却，从而致使锅筒底部和水冷壁管的壁温超过其正常的工作温度，强度急剧下降，最终导致锅筒鼓包和水冷壁管过烧变形或爆管问题的发生。
当硬度较高的水质进入锅炉后，按其化学当量以最低值计算，每吨水可析出0.25千克水垢生成物，每天按25吨的补水量计算，两个月在锅内可生成375千克水垢生成物。
在这两台锅炉停炉处理时从锅炉后部头孔掏出的大量水垢、水渣和泥沙等就是明显的例子。
3 几点建议
锅炉运行过程中出现管板裂纹、锅筒鼓包及水冷壁等问题，不仅影响锅炉的运行安全和供热质量，而且大大降低了锅炉运行的技术经济性。据试验，锅筒及受热管内壁结生1mm水垢，就要多消耗燃煤2%～3%；结生2mm水垢，多消耗4%左右燃煤；结生5mm水垢，浪费燃料6%～8%；结生8mm水垢，浪费燃料34%左右。
钢铁和水垢的传热系数
由水垢引起的传热损
因此，为了从根本上解决锅炉的水冷壁爆管和锅筒鼓包等问题，保证锅炉的安全经济运行，笔者建议用户采取如下措施：
（1）增加水处理设备，同时加强对水处理化验人员的技术培训，使锅炉水质达到国家标准GB/T1576《工业锅炉水质》规定的各项要求，保证锅炉受热面运行的安全性与经济性。
（2）对现有锅炉回水干管上的除污设备进行改造或更换，以保证除污设备的除污质量，防止回水中所携带的泥沙、水垢、铁锈等杂质进入锅炉而影响锅炉。
（3）停炉后对整个供热系统进行全面检查和维护，保证热水循环回路的严密性，减少跑、冒、滴、漏，降低热水循环系统补水量，使系统补水率小于2%，以保证锅炉运行的经济性和安全性。
（4）排污操作。加强排污管理，视水质情况，每班（8小时）至少进行排污一次。排污时，排污处的水温应降到80[℃]以下才能进行。应采用少量多次，逐阀排污的方式进行。
作者简介
余晓颖，工程师，辽宁省西丰县锅炉检验所所长，毕业于长春工程学院，从事检验工作20余年。
孟繁宇，助理工程师，辽宁省西丰县锅炉检验所检验员，毕业于东北师范大学，从事检验工作20年。
（责任编辑：张晓明）
【关键词】 水火管 管板裂纹 锅筒鼓包 水冷壁爆管 水质 处理建议
【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.08.017
1 引言
2014年某单位新安装两台某厂生产的DZL7.0-1.0/95/70-AII型水火管热水锅炉，同年10月投入运行使用。锅炉运行二个月后发生管板裂纹、锅筒鼓包及水冷壁爆管等问题。
2 管板裂纹、锅筒鼓包及水冷壁爆管原因分析
经检查发现锅筒底部存在大量片状水垢、水渣和泥沙等沉淀物堆积现象，沉淀物均布于筒体前部、中间隔板、两侧水冷壁管及前拱管水冷壁区域内。锅筒底部鼓包2～3处，鼓包高度超过30mm。前管板后部烟管间积聚硬质水垢约厚500mm，管板中部孔桥裂纹三十余处。水冷壁管爆管3根，水垢堵塞在水冷壁弯管上部弯曲处，爆破孔处于堵塞区下部。水冷壁管有明显过烧及壁厚减薄现象。
由于该锅炉房未设置软化水设备，锅炉给水为硬度较高的地下水，且未经水处理设备处理，给水硬度远远超过国家标准GB/T1576《工业锅炉水质》规定的不大于0.6mmol/L的要求，锅炉水质严重超标。
天然水中一般都含有少量的钙离子和镁离子，还含有少量碳酸氢根离子。将天然的水长时间加热煮沸，会生成难溶的碳酸钙、碳酸镁及氢氧化镁等溶解度很小的物质，从水中析出后，形成沉淀。
水垢根据其形成原因和成形状态的不同大致可分为硬垢和软垢两种。软垢对锅炉影响较小，硬垢则通常胶结于容器或管道表面，对锅炉有较大的不利影响。首先，硬垢导热性很差，会导致受热面传热情况恶化，从而浪费燃料或电力。其次，硬垢如果胶结于热水器或锅炉内壁，还会由于热胀冷缩和受力不均，极大地影响锅炉安全运行。
高硬度的给水不经过处理直接进入锅炉使用生成水垢的规律是：水中的钙镁盐类首先在热负荷较高的高温区前管板内壁和锅筒受热面上形成局部瞬间过饱和，在管板内壁和锅筒壁上晶状析出扩散并增厚形成水垢，这种碳酸盐性质的水垢生成速度快、孔隙大而松脆粗糙，导热系数极小，阻热性强。在前部锅筒内，当水垢层增厚到3mm～4mm左右时，受温差交替变化的影响水垢呈片状脱离金属受热面，这种现象在锅炉内反复进行而形成较大面积的水垢、水渣和泥沙堆积。
前管板因硬质水垢积聚而无法得到有效冷却，导致前管板温度过高，孔桥间应力剧增，使得原有因加工原因而存在的微裂纹扩大为实质性的裂纹，导致孔桥间出现裂纹。
由于锅筒底部和水冷壁管处于炉膛前部高温火焰辐射区，热负荷非常高，受热面上一旦有水垢形成和水渣、泥沙等沉淀物淤积，锅水就不能对受热面进行及时冷却，从而致使锅筒底部和水冷壁管的壁温超过其正常的工作温度，强度急剧下降，最终导致锅筒鼓包和水冷壁管过烧变形或爆管问题的发生。
当硬度较高的水质进入锅炉后，按其化学当量以最低值计算，每吨水可析出0.25千克水垢生成物，每天按25吨的补水量计算，两个月在锅内可生成375千克水垢生成物。
在这两台锅炉停炉处理时从锅炉后部头孔掏出的大量水垢、水渣和泥沙等就是明显的例子。
3 几点建议
锅炉运行过程中出现管板裂纹、锅筒鼓包及水冷壁等问题，不仅影响锅炉的运行安全和供热质量，而且大大降低了锅炉运行的技术经济性。据试验，锅筒及受热管内壁结生1mm水垢，就要多消耗燃煤2%～3%；结生2mm水垢，多消耗4%左右燃煤；结生5mm水垢，浪费燃料6%～8%；结生8mm水垢，浪费燃料34%左右。
钢铁和水垢的传热系数
由水垢引起的传热损
因此，为了从根本上解决锅炉的水冷壁爆管和锅筒鼓包等问题，保证锅炉的安全经济运行，笔者建议用户采取如下措施：
（1）增加水处理设备，同时加强对水处理化验人员的技术培训，使锅炉水质达到国家标准GB/T1576《工业锅炉水质》规定的各项要求，保证锅炉受热面运行的安全性与经济性。
（2）对现有锅炉回水干管上的除污设备进行改造或更换，以保证除污设备的除污质量，防止回水中所携带的泥沙、水垢、铁锈等杂质进入锅炉而影响锅炉。
（3）停炉后对整个供热系统进行全面检查和维护，保证热水循环回路的严密性，减少跑、冒、滴、漏，降低热水循环系统补水量，使系统补水率小于2%，以保证锅炉运行的经济性和安全性。
（4）排污操作。加强排污管理，视水质情况，每班（8小时）至少进行排污一次。排污时，排污处的水温应降到80[℃]以下才能进行。应采用少量多次，逐阀排污的方式进行。
作者简介
余晓颖，工程师，辽宁省西丰县锅炉检验所所长，毕业于长春工程学院，从事检验工作20余年。
孟繁宇，助理工程师，辽宁省西丰县锅炉检验所检验员，毕业于东北师范大学，从事检验工作20年。
（责任编辑：张晓明）