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摘要：锅炉是化工行业中一种重要的能源转换特种承压设备，而水作为其介质被称为锅炉的血液。水质的好坏对于锅炉的高效经济运行和延长使用寿命至关重要，定期进行锅炉水质检验和化学清洗是必不可少的步骤。文章分析了工业锅炉水质检验的重要性、常见的检验项目和检验方法，并提出了相对应的解决措施。
关键词：锅炉水质；水处理方法；化学清洗；特种设备
0引言
锅炉是化工行业生产中常见的能源转换设备，其可靠的性能对安全生产至关重要。其中，锅炉水质是影响锅炉运行和寿命的重要因素之一。锅炉水质一旦出现问题，就会出现结垢、锅炉金属腐蚀等危害，从而严重影响锅炉的安全运行和热效率，进一步降低锅炉金属的机械强度、堵塞管路，造成锅炉腐蚀、增加燃料消耗、降低锅炉出力甚至导致事故发生。因此熟悉锅炉水质常见的检验项目和方法、锅炉水处理方法和化学清洗方法，以及面对常见的水质检验问题及时给出解决措施，并确保定期进行锅炉水质检验和化学清洗处理是保障锅炉高效运行和延长寿命的关键因素[1]。
1锅炉水质检验
1.1检验项目
锅炉水质检验项目主要包括溶解固形物、溶解氧、全碱度、酚酞碱度、相对碱度、硬度、pH值、电导率、浊度、铁、磷酸根、亚硫酸根等多个指标，具体需要参照GB/T 1576—2018《工业锅炉水质》[2]，同时依据锅炉水处理方式、锅炉种类、压力等级、锅炉补给水类型等来进行水质项目检验，以评估锅炉水质是否符合要求。
溶解固形物用于监测炉水中的各种盐类总量，其会直接影响到锅炉结垢和腐蚀，因此可以根据此指标及时指导锅炉排污。溶解氧用于评估溶入水中氧的含量，它是造成给水系统和锅炉机组腐蚀的主要原因，超标会腐蚀锅炉设备及给水管道，影响锅炉安全与节能。硬度用于评估水中钙盐和镁盐的总含量，过高则会导致锅炉结垢，当水中镁盐含量较高时则会造成炉水pH值降低，甚至呈酸性，产生严重的酸腐蚀。pH值用于评估水的酸碱度，其与总碱度和酚酞碱度关联较大，对水垢形成有直接影响。全碱度用于评估水中所有碱性物质的总量，包括氢氧化物、磷酸盐、碳酸盐等所有能够中和酸的碱性物质，而酚酞碱度是用于反映水中碱性物质的含量，只包括氢氧化物和碳酸氢盐等碱性物质，二者的检验的作用均是防止锅炉腐蚀、保证蒸汽品质，当水的硬度高于碱度时则会形成水垢同时释放出CO2，使水汽系统pH值降低从而产生CO2腐蚀。电导率用于评估水中各种溶解盐总量，过高则容易造成锅炉永久硬度增大的危害。浊度用于评估水中悬浮固体颗粒的含量，悬浮固体颗粒主要包括锅炉内部产生的沉淀物、氧化物、腐蚀产物以及外部污染物，这些固体颗粒会在锅炉内部沉积产生水垢，从而影响锅炉的安全运行。
1.2检验方法
锅炉水处理检验方法包括化学分析法和仪器分析法[3]。化学分析法主要为定性分析法(用于分析锅炉水质中常见阴、阳离子及水垢成分)、重量分析法(常用于溶解固形物测定)、滴定分析法(常用于锅炉水中硬度的络合滴定分析、碱度的酸碱滴定分析和氯离子的沉淀滴定分析)。仪器分析法中常用方法包括光谱分析法、电化学分析法、色谱分析法等。光谱分析法可以用于检测锅炉水中有机物和无机物的含量，如原子吸收光谱分析(测定水中Fe、Cu、Zn等金属离子的含量)、比色及分光光度法(测定水中磷酸盐、铁等成分的含量)，以及与分光光度法相似的原子吸收光谱法。电化学分析可用于测定水中的溶解氧、溶解性固体等，常用的分析方法有溶解氧电极法(测量水中溶解氧浓度以评估水中氧化性)、电导率测定法(测定水中电导性以评估水中溶解性固体和电解质含量)、色谱分析法可用于测定水中痕量阴阳离子的含量，如离子色谱分析法。通过选择适当的检验方法，可以全面评估锅炉水质的各项指标，从而确保锅炉的安全高效运行。
1.3常见问题及解决措施
针对天津市约2 000余台工业锅炉而言，锅炉给水的pH值、硬度、电导率，以及炉水pH值、碱度、电导率是造成水质报告不合格的重要因素。因此，进行严格的水质检验是为锅炉保驾护航的重要因素。但是锅炉水质检验现仍存在一些问题，其中常见问题主要包括锅炉使用单位管理层知识制度体系不完善、水处理设备验收和维护不被重视、锅炉水垢清洗不及时或周期不合理等[4-8]。首先，针对管理层知识制度体系不完善的情况，应该加强管理层对管理知识的学习，完善管理制度并严格执行。其次，针对水处理设备购买验收和维护不被重视的情况，应该设立专门的设备技术人员和采购人员并进行质量监督。在验收过程中对设备关键部件的质量进行检查并核查设备的制水能力和稳定运行能力，建立健全记录和报告系统确保检验数据的准确性和完整性以方便后续分析和问题解决。检验人员应检查作业人员的操作规范性并指定专人负责设备的维护和定期保养以确保离子交换系统得到定期维护。最后，针对锅炉水垢清洗不及时或周期不合理的情况，检验人员应给出整改意见书和整改后的检验报告，同时锅炉操作人员应根据锅炉水质特点正确选择投加水质化学剂，并定期进行清洗排污，保持锅炉长期稳定运行。
2锅炉水处理和化学清洗
2.1锅炉水处理方法
锅炉水质分析应选择合适的处理方式，主要包括锅外水处理和锅内水处理，如软化处理、脱盐处理、脱氧处理、缓蚀处理等。其中，软化处理可以去除水中的钙、镁等硬度物质，减少水垢的形成，常见的软化方法包括离子交换和反渗透等。脱盐处理可以通过钠离子交换等方式去除水中的离子和溶解固体，以此来降低水垢和锅炉被腐蚀的风险。脱氧处理可以通过物理或化学手段去除水中的氧气，减少腐蚀的可能性，常见的脱氧方法包括热力除氧、化学除氧、海绵铁除氧等。缓蚀处理是通过添加缓蚀剂形成保护膜以保护锅炉内部金属表面免受腐蚀，因此应选择合适的缓蚀剂和正确的添加剂浓度。目前，天津市工业锅炉多采用锅外水处理的软化处理方式，除氧方式上热水锅炉多采用海绵铁除氧，蒸汽锅炉多采用热力脱氧。
2.2锅炉化学清洗
锅炉长期运行后内部可能会积累水垢、污垢和沉积物，这些均会降低热传导效率且增加能源消耗，并可能导致腐蚀和局部过热，定期进行锅炉的清洗是清除这些杂质的关键步骤。
2.2.1锅炉化学清洗程序
锅炉清洗一般要根据TSG G5003—2008《锅炉化学清洗规则》和NB/T 10937—2022《锅炉水(介)质处理检验导则》[9-10]并按照一定的工作程序进行。(1)详细了解锅炉的结构和材质，检查锅炉结垢、腐蚀等情况，对有缺陷的锅炉预先作妥善处理；(2)采集有代表性的垢样，并对垢样做化验分析和小型溶垢试验；(3)由专业技术人员根据锅炉具体情况，针对垢型选择合适的清洗介质和工艺条件，制定清洗方案，并向锅炉检验检测机构申请监督检验，其中化学监督检验内容包括对化学清洗单位质量管理体系运转情况和化学清洗过程中涉及安全性项目的符合性监督抽查；(4)对所有药剂、设备、材料、化验试剂等进行准备核实，使之符合规定要求；(5)根据清洗方案的设计，安装设置清洗系统，拆除或者隔离易受酸洗影响的部件以及不参加酸洗的部位，尤其是对过热器必须采取保护措施，对下降管进行节流，安装规定挂放腐蚀指示片，并做好相应记录表，对妨碍管壁清洗的汽水分离装置应予拆除；(6)对清洗系统进行高于清洗压力0.1～0.2 MPa的水压试验，查漏消缺，保证清洗系统严密；(7)做好清洗前的准备工作；(8)按清洗方案的清洗工艺进行化学清洗，并在清洗过程中进行化验检测及各项记录；(9)对清洗过程中排放的清洗废液进行处理，使之达到环保允许的排放标准；(10)清洗后打开所有检查孔清理残留的垢渣；(11)检查验收，恢复系统。
2.2.2锅炉化学清洗方式
化学清洗方式包括循环清洗、半开半闭式清洗、浸泡清洗及开式清洗，最常用的是循环清洗。清洗系统要根据锅炉结构、清洗范围、清洗介质、清洗方式、水垢成分及分布状况、锅炉房条件、废液处理条件及环境要求等具体进行设计[11-12]。整个工艺过程通常包括清洗前水冲洗、碱洗、碱洗后水冲洗、酸洗、酸洗后水冲洗(包括水顶酸、中和、清渣)、漂洗、钝化等步骤。锅炉经酸洗后金属表面活性较大，清洗后应尽快投入使用，以防产生新的锈蚀。
2.2.3锅炉化学清洗药剂
化学清洗所用的药剂包含清洗剂(与被清除物质反应)、添加剂(提升清洗效果或抑制清洗中某些有害离子而添加的辅助药剂)、缓蚀剂(酸洗时能够抑制氢离子和氧化性离子对金属腐蚀的药剂)、漂洗剂(提升钝化质量)和钝化剂(在金属外形成钝化保护膜保护的药剂)等。清洗前应当进行纯度和有效性的复测，避免劣质或者失效药对清洗的质量造成影响。常见的清洗剂包含碱性清洗剂(如氢氧化钠、碳酸钠等)、酸性清洗剂(如盐酸等)、络合清洗剂(如EDTA、PMA等)、黏泥菌藻清洗剂(如过氧化氢、杀菌灭藻剂等)。常见的添加剂包括表面活性剂、氧化剂、还原剂、掩蔽剂、助溶剂等。缓蚀剂品种很多，但其缓蚀率需在98%以上。常见漂洗剂是柠檬酸。常用钝化剂包含亚硝酸钠、磷酸盐、联铵、双氧水等。
2.2.4锅炉化学清洗案例
在对某化工厂的一台WNS蒸汽锅炉进行内检时发现锅炉内部结垢厚度已超过2 mm且结构覆盖率远超80%，这将严重影响锅炉的热效率和安全运行，因此需要进行化学清洗。清洗前，在锅炉检验检测机构监督检验下根据清洗单位的清洗方案，对锅炉进行了全面的检查并确定了结垢的分布情况为内壁受热比较强烈的受热面上。因此，主要在锅炉的水冷壁管以及对流管束中，通过化学分析确定了结垢的种类为碳酸盐。然后根据结垢的成分和清洗要求，选择了合适的清洗剂盐酸。
清洗过程中，化学清洗单位将清洗剂按照一定比例稀释后，通过锅炉的给水系统加入到锅炉内部。然后，开启锅炉的循环泵，使清洗剂在锅炉内部循环流动，确保清洗剂与结垢充分接触。在清洗剂的作用下，结垢逐渐溶解达到环保要求后随锅炉水排出。清洗一段时间后，对锅炉进行排水，并用清水冲洗锅炉内部，以确保清洗剂完全排出。同时，对锅炉进行全面的检查，确认结垢已被完全清除。在清洗完成后，还需对锅炉进行钝化处理，选择碱煮法。通过本次化学清洗，该化工厂的蒸汽锅炉成功地清除了内部的结垢，提高了锅炉的热效率和安全运行性能，也延长了锅炉的使用寿命，为化工厂的正常生产提供了有力保障。
3结语
锅炉水质检验和处理是确保锅炉高效运行和延长使用寿命的重要步骤。通过定期进行水质检验，可以评估水质状况并采取相应的处理措施。同时，定期进行锅炉水处理可以清除沉积物和污垢，提高热传导效率和安全性。在实施锅炉水处理检验和处理时，应遵循正确的方法和步骤，以确保特种设备锅炉的安全运行。
参考文献：
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人参与 2025-01-08 10:39:03 分类 : 经济学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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