| 标题 | 浅谈国内工业锅炉的垢样分析 |
| 范文 | 李兵++赵彩丽++张雪萍 摘 要：工业锅炉水垢的存在严重的危害着锅炉的运行，垢样分析对于锅炉的清洗极为重要，垢样分析经过几十年的发展，技术越来越成熟，本文较为系统地阐述了目前国内关于锅炉垢样分析所进行的研究，对比分析了存在的问题并展望了未来可能的研究方向。 关键词：工业锅炉；垢样分析；研究方法 中图分类号：TK228 文献标识码：A 锅炉水垢是锅炉受损的百害之源，其存在既增加燃料的消耗，浪费资源；又易引起金属受热面鼓包、爆管等事故隐患；并且易发生沉积物下腐蚀；同时也增加了检修和清洗费用。因此锅炉水垢的处理一直都是国内外锅炉行业从业者的研究对象。垢样的分析对于水垢的处理有着无可比拟的作用，其可使工作者有针对性的清洗水垢，保护锅炉的同时也节约了材料。本文结合笔者较为丰富的工作经验对国内锅炉垢样分析的发展现状进行了一次较为全面的阐述，主要从水垢的生成、垢样的分类、垢样分析方法进行表述，以供实际作业参考。同时也展望了未来可能的发展方向。 1.水垢的形成及分类 1.1水垢的形成 目前，尽管工业锅炉锅外水处理技术已将水中结垢性杂质降至很低，但进入锅内的给水（凝结水、补给水、疏水、生产返回水）都不同程度地含有一些杂质，加上锅外水处理设备吸附交换率达不到100%，没及时更换水处理材料等等原因还是无法彻底避免有害物质进入锅内，其中一部分牢固进粘接在锅水金属受热面上，负着在上面的坚硬物被称作水垢；另一部分以松散的颗粒存在于锅水中，可在汽包、联箱等水流较慢的部位沉积，这些呈悬浮疏松的叫作水渣。 水垢生成的原因有以下几种：一些易溶盐在锅内加热过程中，分解为固相依附在受热处结为水垢；一些结垢物质溶解度随温度上升而降低，易结为水垢；一些溶解度较大的盐和其他盐类反应转化为不溶盐；溶解盐类经蒸发浓缩，析出晶核，结为晶体转为水垢；锅炉遭受腐蚀，易使转化为金属氧化物垢；水渣转化为水垢。 1.2垢样的分类 水垢往往不是单一的化合物，但经常以某种组分为主出现，其物理特性及化学特性因水质的不同、生成部位的不同有很大的区别。以二级钠离子交换软化水作为锅炉补给水的中、高压锅炉，其锅垢组分以硅酸盐为主；以除盐水作为锅炉补给水的高压或超高压以上的锅炉，其水垢组分主要为铁，铜的氧化物；以一级钠离子交换软化水作为锅炉补给水的中低压锅炉，其水垢成分主要为碳酸钙、硫酸钙、硅酸钙等。 按水垢的化学组成可将其大致分为以下几类：（1）钙镁垢，以钙镁盐类为主，常在给水管路、省煤器、锅筒、水冷壁管和下联箱等部位生成，钙镁垢的生成速度主要与锅炉的热负荷和结垢物质的离子浓度有关。（2）硅酸盐垢，该水垢的成分比较复杂，大部分是铁、铝的硅酸化合物，化学组分及结构与一些天然的矿物基本相同。（3）氧化铁垢，主要生成在一些高参数大容量锅炉热负荷比较高的管壁上，主要与炉水中铁的氧化物含量和锅炉的热负荷有关。（4）铜垢，热力设备的含铜部件遭受腐蚀时，腐蚀产物进入锅炉内部，形成铜垢。防止铜垢最重要的就是严禁超负荷运行。（5）磷酸盐铁垢，通常发生在分段蒸发锅炉的盐段水冷壁上，该水垢一旦生成，发展速度快，短时间内就可发生爆管事故，因此，在运行时应尽量减少锅水含铁量。 2.垢样分析方法 2.1垢样经典分析方法 在国内谢团霞等人利用化学滴定，物理灼烧，比色等方法对工业锅炉水垢进行了仔细的分析，得出了锅垢中悬浮物、总硬度、总碱度、氯离子、硫酸根、总铁离子的含量。梁遂芳等人利用高温灼烧和化学处理方法对某一垢样进行了分析，分析结果见表1。 李洪文等人也利用类似的分析方法对西北地区某中压锅炉垢样进行分析，通过高温灼烧测定出垢样中有机物、碳酸盐的含量，通过酸洗和滴定测定出硅酸盐和重金属离子的含量，从而间接得出该垢样的各组分含量，见表2。 对比以上分析方法可以发现：（1）早期垢样分析方法得出的结果不够明确，以离子形式来表示各组分说服力度不强，表1和表2相对来说有了很大进步；（2）表1中缺乏有机物的含量参数，而垢样在550℃灼烧时失重量为有机物含量，表2含有有机物参数；（3）表1的参数烧减量是在850℃～950℃进行灼烧测得，但文章中并没有明确表示出该烧减量成分；（4）垢样一般在550℃～950℃灼烧失重量为碳酸盐含量，表2中有此参数，但表1中并无此参数项，对应文献中也没有该实验过程；（5）表1方法对未测定的其他成分没有注明其具体组分及含量，只是笼统表示其含量为8.4%，表2中已无该项。 以上对比显示，时代的前行和技术的进步使垢样的分析更为真实，更为具体，有着测定费用低，对仪器设备要求低、易操作等优点，但是经典分析方法都有一些共同缺点，例如方法步骤繁多，费时费力，数据准确但不精确（测不到100%全组分）。 2.2垢样新型分析方法 采用化学分析方法进行垢样成分分析时，由于各组分的共同存在可能会影响测定结果，并且化学分析方法得出的结果并不能完整地表示出垢样所含组分（上述表1和表2总含量都不到100%），所以目前一些公司多采用大型精密仪器分析方法进行测定。 朱旻等人用X射线衍射分析法测定空气压缩机中垢样主要成分，通过设定垢样中可能含有的元素参数，测定粉末化学结构成分。辽河油田热注炉垢样用扫描电镜能谱进行定性定量分析，精确测得各组成元素及其含量。吉林同一公司的锅炉垢样采用X射线荧光分析得到各组成元素及其含量。垢样的仪器分析解决了因化学分析不精确而带来的设备清洗不彻底或过洗等问题。通过以上对比可以看出：通过X射线荧光和扫描电镜能谱都可精确测得各元素和其含量，其缺点是测不出为何种晶体；通过X射线衍射可以精确测到垢样各物相及其含量。现在工业垢样分析一般都采用X射线荧光联合X射线衍射，对垢样进行元素分析和物相分析，从而准确得出垢样成分。垢样仪器分析方法具有定性定量同时完成，准确度高，高效快速等优点，其缺点为设备昂贵，测试价格费用较高等。 3.结论与展望 3.1结论 垢样的分析对于工业锅炉的正常运行具有无可替代的作用，它直接反映了锅炉炉内水质的优劣。目前，化学分析和仪器分析是水垢分析的两大方法。垢样化学分析方法具有以下优点：测定费用低，对仪器设备要求低，易操作。同时也存在以下缺点：限量高，对微量元素难以检测出来；只对预存在的几种元素进行测定，不能满足群组分的测定；步骤繁多，费时费力。仪器分析方法具有测试结果精确度和确度高，测试过程快速等优点，其缺点为对检测人员技术能力要求较高，测试费用高，需送样到测定机构等。 3.2展望 工业锅炉垢样经过X射线衍射和X射線荧光分析后，成分已经明确，结果显示几乎所有的垢样中都含有一些贵重金属元素（例如Mo，Ni等），部分锅垢主要成分为铜铁氧化物。锅垢经清洗之后这些贵重金属元素随之被扔掉，这样既浪费了资源，又污染了环境。笔者认为可以尝试根据金属元素分配系数的不同，采取萃取吸附等方法进行各金属元素的富集，从而得到纯重金属。 参考文献 [1]谢团霞.锅炉水垢的垢样分析[J].化学清洗，1993，9（2）：25-27. [2]梁遂芳，张强华，刘玉林.锅炉水垢的分析[J].河南化工，1998（1）：30-31. [3]李洪文，凌琰.中压锅炉垢样的定量分析[J].清洗世界，2014，30（7）：35-36. [4]王婷.火力发电厂垢样的分析方法[J].中国特种设备安全，2010，26（10）：61-63. [5]朱旻，赵中华，焦建华，等.X射线衍射分析垢样法在空气压缩机清洗中的应用[J].清洗世界，2011，21（7）：6-7. [6]焦庆祝，孙雪，陈红梅，等.设备垢样成分的仪器分析[J].清洗世界，2011，27（10）：23-24. |
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