论水质对锅炉安全稳定运行的重要性

论水质对锅炉安全稳定运行的重要性

刘长江

天津宝成机械制造股份有限公司 天津 300350

摘要：锅炉的水质监督及水处理是保证锅炉安全、经济运行的重要措施之一。锅炉给水如不处理或处理不当，在受热面上就会结生水垢，不仅使传热效率降低、检修清理困难，严重时甚至堵塞受热面管道，引起锅炉爆管等安全事故。水质不好，还会对锅炉金属产生腐蚀，造成管子泄露，甚至引起锅炉爆炸。此外，水质不好还会引起蒸汽带水，恶化蒸汽品质。因此，加强水质监督、普及锅炉水处理对提高锅炉运行效率、延长锅炉使用寿命、节约能源等都具有重要意义。

关键词：水质；锅炉；安全稳定；重要

1锅炉中的工作介质——水

水是锅炉运行中的传热媒介。纯净的水是无色、无味的液体，它在4℃时密度最大，1kg纯水的体积为1000.027cm³，约等于1L。在标准大气压下，水的冰点是0℃，沸点是100℃。水的比热容是所有固体和液体中最大的。由于水分子是极性分子，在它周围有电力场，使水分子具有吸引其他分子的能力，并具有很强的溶解性，是一种很好的天然溶剂。因此，自然界存在的水，即天然水都不可能是绝对纯净的，都会溶有各种各样的杂质。

2锅炉运行对水质的要求

《锅炉安全技术监察规程》TSG G0001-2012中规定，工业锅炉的水质应当符合GB/T1576《工业锅炉水质》的规定，电站锅炉的水汽质量应当符合GB/T12145《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》或者DL/T912《超临界火力发电机组水汽质量标准》的规定。使用单位应当按照《锅炉水（介）质处理监督管理规则》（TSG G5001）的规定，做好水质处理工作，保证水汽质量。无可靠的水处理措施，锅炉不应当投入运行。水处理系统运行应当符合以下要求：（1）保证水处理设备及加药装置正常运行，能够连续向锅炉提供合格的补给水。（2）采用必要的检测手段检测水汽质量，能够及时发现和消除安全隐患。（3）严格控制疏水、生产返回水的水质，不合格时不能够回收进入锅炉。

3锅炉给水的主要水质指标

锅炉给水的主要水质指标有：

1. 硬度。表示水中钙盐、镁盐的总含量。硬度分碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两类。这两类硬度之和称为总硬度。硬度单位用mmol/L表示。

2. 碱度。碱度表示水中OH^-、HCO₃^-、CO₃^2-及其他一些弱酸盐类的总和。因为这些盐类在水溶液中呈碱性。碱度又可分为氢氧根碱度、碳酸根碱度及重碳酸根碱度。碱度单位为mmol/L。

3. 含盐量。表示水中阳离子和阴离子的总含量，单位为mg/L。

4. pH值。用来表示水的酸碱性。pH=7时，水为中性；pH＞7时，水呈碱性；pH＜7时，水呈酸性。

5. 含氧量。表示水中氧的含量，单位为mg/L。

6. 含油量。表明水中含油量，单位为mg/L。

7. 溶解固形物。用以限制锅水总含盐量，单位为mg/L。

8. 相对碱度。表明水中游离的NaOH含量和含盐量之比。

9. 磷酸根。表明水中的PO₄^3-含量，单位为mg/L。

在中压和高压以上锅炉的给水水质标准中还有规定的含铁量、含铜量及含二氧化碳量。当采用联氨除氧时，水质指标中还有规定的联氨含量。

4 不合格水质对锅炉的影响

如果将天然水作为锅炉给水，则在蒸发过程中，天然水中的杂质就会逐渐浓缩，到达一定浓度时就在锅炉受热面上析出形成沉淀，通常称之为水垢。水垢热导率为钢的1/30~1/50，受热面积水垢后，将使管壁温度急剧增加，严重时会使管子烧坏引起爆管等事故。结水垢后，由于传热效率降低，将使锅炉热效率降低，使燃料量增加。

无数运行实例表明，锅炉的水汽质量超出锅炉水汽标准规定的质量标准，锅炉就会因结垢、腐蚀和蒸汽污染等而危及锅炉的安全经济运行。

1）水垢对锅炉的危害：①浪费能源。锅炉结有水垢时，使受热面的传热性能变差，燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到炉水中，大量的热量被烟气带走，造成排烟温度升高，排烟热损失增加，锅炉的热效率降低。如果结有1mm厚的水垢，浪费燃料约10%，长期运行下去所造成的能源浪费和经济损失也是十分惊人的。②受热面损坏。当锅炉结垢后，受热面的传热性变差，受热面管子在燃料燃烧的高温下加热，管子的温度升高。当受热面金属的温度超过正常工作条件下温度时，金属受热面就会过热损坏，发生爆管事故。与结垢造成的能源浪费和经济损失相比，结垢造成的受热面损坏是更直观的，因为一旦造成受热面损坏，锅炉就无法正常运行，必须要停炉维修。③锅炉出力降低。锅炉结垢后传热性变差，要达到锅炉的额定蒸发量或额定产热量，就需要多消耗燃料。随着结垢厚度的增加，而炉膛容积和炉排面积是一定的，燃料消耗量受到限制，因此，锅炉的出力就会降低。

2）锅炉内部主要腐蚀形式及危害。锅炉内部主要腐蚀形式有汽水腐蚀、气体腐蚀、碱性腐蚀、垢下腐蚀、苛性脆化、腐蚀疲劳、冲击腐蚀、空穴腐蚀等。腐蚀的危害：腐蚀会使金属构件变薄，出现凹坑甚至穿孔，严重时会使金属内部结构遭到破坏，金属强度显著降低。所以，腐蚀会影响锅炉的安全性、经济性，以及锅炉的使用寿命。

3）蒸汽污染的危害。蒸汽污染会造成过热器和蒸汽管道积盐，严重时会发生管道堵塞，以至爆管。对电站锅炉，还会造成汽轮机叶片积盐，影响出力和效率，严重时会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故停机。

5. 由于水质不合格对锅炉造成影响的实例

1）新疆哈密恒信热力一台DZL70MW热水锅炉发生爆管实例。由于现场锅炉数量较多，用户所配软化水处理设备制水量远远小于锅炉所需补水量，大量处理不合格的水进入锅炉运行。导致十几根锅炉水冷壁管及对流管结垢，最后出现爆管现象。原因是当地自来水的硬度偏高，处理不合格的高硬度水进入锅炉后在热强度高的受热面内部结水垢，严重的地方水垢几乎把受热面管子全部堵住，受堵后管子的下部水流量减少，在炉膛高温烟气加热下发生爆管。

2）乐亭热力一台DZL58MW热水锅炉发生对流管漏水实例。该锅炉房总共有4台相同型号的热水锅炉，其中一台锅炉的对流管与锅筒焊接处焊缝有开裂处，发现问题停炉后并未及时处理。在焊缝开裂处水顺着对流管外壁往下流淌。在对流管和下锅筒连接部位有部分积灰，水与灰接触后，干灰变成湿灰。在这种潮湿的水、灰、空气共存的环境下，十几天后把焊缝开裂部位处理完，往锅炉里注水检查时，发现多跟对流管有漏水现象，最后确认是管子发生了腐蚀。

6 为保证锅炉水质合格可采取的措施

水质不良对锅炉的危害往往有一个积累的过程，需要延迟一定时间才能被发现。为了预防水质超标，应加强锅炉水质的管理工作。建立岗位责任制，制定严格的规章制度，明确水处理及水质监督人员与司炉人员的职责分工，建立水处理报表及技术档案等。

锅炉首次投运前，按设计要求配备水处理设备。对锅炉使用地的当地水源进行取样化验，分析当地所用水的水质指标，根据化验结果，在配套常规水处理设备的情况下，对特殊的水质指标采取有针对性的处理措施，确保锅炉水质满足相应标准及规程的规定。

结语

随着科学技术的发展和进步，许多新的技术得到很好的应用，锅炉的结垢、腐蚀、蒸汽污染等问题基本都能得到很好的解决。但许多锅炉还会出现因水质问题而引起的锅炉事故，究其原因，是用户对锅炉的使用存在粗放式管理，以及侥幸心理。严格按锅炉相关规程及标准做好水质处理工作，减少锅炉的故障率，使锅炉的使用寿命得到保障，用户最终会获得良好的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]《锅炉安全技术监察规程》TSG G0001－2012

[2]李瑞扬，吕薇主编.锅炉水处理原理与设备.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社，2003.2

[3]林宗虎，徐通模主编.实用锅炉手册.北京.化学工业出版社，2009.4

[4]武文修，王叔之主编.锅炉设计、制造、安装、运行、检修、改造实务全书.北京.当代中国音像出版社，2003