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探析工业热水锅炉结垢的原因及防治对策

0 前言
工业供热锅炉在煤矿安全生产中占有十分重要地位，辽源矿业(集团)西安煤业公司拥有锅炉76蒸吨/22台，主要用于冬季井口绞车道及候车室送暖风加热和地面厂房及办公场所供热。其中热水锅炉10蒸吨/2台，每年锅炉停炉后，集团公司锅炉检验所在对锅炉定期检验过程中，都会发现热水锅炉出现结垢现象。有的甚至在生产过程中出现水冷壁以及拱管爆管，或锅炉筒下部过热鼓包的事故，从而导致锅炉停炉，影响正常供暖，因此强化锅炉管理和使用，对保证锅炉安全生产运行尤为重要。
1 几起锅炉事故案例
Ⅱ型锅炉，在总医院停炉后，检定发现渣炉筒前底部积结垢鼓包，前部水冷壁结垢，爆管。后管板结垢产生过热裂痕。调到二斜井锅炉进行大修后，检测合格投入运行。
Ⅱ型锅炉，检验时发现炉筒前底部积渣结垢，后部水冷壁结垢，前部对流上升管上端结垢，管口区积渣;该锅炉现已更新为6吨节能型热水锅炉。
2 热水锅炉结垢原因分析
(1)热水锅炉结垢原因。热水锅炉结垢的主要原因是锅炉运行时水渣形成水垢，热水锅炉炉水不汽化，水中的杂质由于加热分解，互相反应而生成水渣。炉内水处理的目的和作用主要是让杂质生成悬浮力强，流动性好的水渣，以利于排出炉外。锅炉给水水质不良，补水量偏大都会使热水锅炉内有大量水渣。水渣生成后，最初以悬浮状态存在于锅炉水中，并随锅炉水循环。如果它不能及时通过排污管路排出炉外，当在炉内积聚到一个高浓度时，就会结成水垢。而事实证实，锅炉内水处理的防垢性能，只有水渣在低浓度下起作用。当水渣积到高浓度时就会在锅炉内受热面上生成二次水垢，或在循环流速低的部位沉积水渣。水垢和沉积锅筒底部的水渣对锅炉危害是很大的，目前热水锅炉的水循环制定只合计水的流速，没有把水渣的生成运动合计在内，这无疑留下了很大隐患。由于水质不良、补水量偏大，排污不及时等现象的普遍存在，使水渣问题更为特别，事故不断，造成严重的经济损失。因此强化管理，提升锅炉水处理质量，对保证锅炉安全生产运行具有十分重要意义。
(2)锅筒底部积渣。锅炉筒上是热量集中和主要受热部件。大量水渣要在这里产生和沉降。如果锅炉简前底部水循环流速很小，水渣的重力作用大于动能(炉骨水处理时还要克服电荷作用)就会沉降。找不到出路的水渣在这里沉积下来，在辐射作用下部分固化为二次水垢。要避免这种现象就要给水渣一个动力。让它升起来找到出路。这个动力我们可以通过回水分配来获得。
(3)水冷壁结垢。沉降在水冷壁集箱里的水渣会被强制循环的水动力冲向前部，排污口设在循环水入口侧不利于排污。当水渣到一定量时使循环通路受阻，集箱内流速增高，部分水渣会泛起进入前部冷壁管，高浓度的水渣在外壁激烈辐射作用下不断变成二次水垢。热水锅炉的排污口应远离循环水入口处。
(4)上升管结垢。上升管位于锅炉筒中间，受其上升水的影响锅炉筒前部水渣很难到达后部下降管排出。这不但导致水渣在前部锅炉筒底部积存，还增加了上升管沉积。如在锅炉正常运行时排污，会使上升管流速下降或滞流，破坏水循环，加强水渣滞留和结垢。
(5)后管板裂痕，热水锅炉后管板区域水循环弱，易发生水渣停滞浓积，部分水渣附在后管板上或成为水垢。水质不稳定时，脱落的垢块易卡在四周管间，减弱循环，增加积垢面，导致过热裂痕。增加该处的循环流速也可通过循环水引射来实现。
(6)排污。热水锅炉排污是水渣运动的最后一步，许多结垢事故都是由于排污不当所致。在锅炉正常运行时，排污时如排不出水渣，还会破坏水循环。正确的排污方法是在锅炉压火后，循环系统转弱时进行，此时不存在破坏水循环问题，也有利于水渣沉降排出;强制循环系统宜在循环泵停止后，水渣沉降较完全时进行。制定水渣的运动就是要让其务必走完排污这最后一步，尽快从锅炉消失。有时很难判断锅炉内水渣状况，我们通过测锅炉水的硬度变化来计算锅内水渣量。
3 防止热水锅炉结垢、结渣的对策
(1)在回水分配管底部开一排小孔，将回水引射受辐射热的前部锅筒底部，使水渣不能在此处沉积，而随循环水进人前部下降管到达下集箱沉降排出。改造后试运行两个取暖周期，未发现锅筒上积渣结垢。使用效果很好，经济效益显著。
(2)将水冷壁集箱后部排污改为前部排污。该炉型无下降管，锅筒内的水渣只有通过对流管退出，而对流管前升后降的布置，使水渣很难退出。这一优选的新颖结构从这方面看是有缺陷的。建议对隔烟墙进行重新改善，应布置为这样结构;改变烟气流程使对流管前后降改为两侧升中间降。这样处于锅筒底部的对流下降管为其各部位水渣提供了很好的出路，水渣容易进入下降管集箱沉降排出。
(3)改两侧集箱后部进水为锅内给水管钻孔布水，前部锅筒底部增设下降管。在回水分配管底部开一排小孔引射锅底，前部引射水冷壁下降管，后部引射后管板，注意引射水不直接冲刷后管板。后管板处锅水受引射带动循环流速增加，避免了水渣滞留，防止了锅炉结垢等问题，解决了水冷壁管结垢，前部锅底回水受引射动力作用下水渣不能沉积，而是通过下降管到达集箱退出或通过锅筒后部排污管路排出。
4 结论
热水锅炉在运行中，水渣积聚到一定浓度时就会生成二次水垢，在一定的浓度和低流速条件下水渣会沉积，造成水冷壁以及拱管爆管，或锅炉筒下部过热鼓包的事故，从而导致锅炉停炉，影响正常供暖。要解决锅炉管壁内水垢问题，应给锅炉内循环水以足够动力，让其沿设定的路线运动，在设定的部位沉降，并及时排出水渣，只有正确排污并及时排出水渣，才能保证锅炉安全运行。