（江苏省特种设备安全监督检验研究院镇江分院句容所 江苏句容 212400）
摘要：锅炉是一种常见的热能供应特种设备，在工业生产、民用取暖等领域有广泛的应用。锅炉实现热能传递的主要途径和介质是水，因此水质好坏对锅炉的正常运转、安全保障等有重要的意义。如果锅炉用水存在腐蚀、结垢现象，不仅对锅炉设备存在严重的威胁，同时也直接影响到广大人民群众的生命和财产安全。本文中笔者结合锅炉水质不良的危害展开研究，并提出控制水质的相关措施。
关键词：特种设备；锅炉水质；危害；控制
一、锅炉水质不良的危害表现分析
结合笔者经验分析，锅炉水质不良造成的危害表现主要是腐蚀、结垢。锅炉用水中含有腐蚀物质或元素，在进行热能工作中会加速对钢铁材质的腐蚀速度，甚至产生严重的电化学反应，造成锅炉内部的承压不均匀现状，长此以往会导致锅炉裂缝、孔洞，甚至发生锅炉爆炸。结垢现象是由于锅炉用水中含有大量矿物质，长期在锅炉中循环导致在内部的水垢厚度增加，不仅严重影响热传递，还会影响锅炉使用寿命，增加维护费用；具体分析，包括以下三个方面。
第一，锅炉结垢的危害表现。大量可溶性金属离子成分在锅炉用水中分布，在长期受热之后，钙、镁、硫、锌等化合物会在锅炉内部形成水垢，这些水垢无疑增加了锅炉内壁的“厚度”，直接导致锅炉的导热性变差，需要消耗更多的能源才能满足热能需求。同时，锅炉内大量热能囤积却无法有效地传递情况下，会造成热能随着烟气排走，造成更大的热值损耗，长此以往不仅经济性受损，还会严重地污染生态环境。特别是在锅炉内部的焊接缝隙位置一旦形成水垢，不仅会大大提速周边水垢的形成速度，还会造成炉胆塌陷，并在结垢层以下形成高浓度液体，这样一来就会导致锅炉金属部分受到严重的破坏，在内部温度过高的情况下发生喷射或爆炸现象。
第二，电化学腐蚀危害表现。电化学腐蚀的发生条件简单、作用广泛，锅炉用水不良为电化学腐蚀提供了丰富的条件。实验证明，绝大多数锅炉内的腐蚀都是由电化学腐蚀导致的，并且水质中的金属离子一旦发生电化学反应，就会将腐蚀效应连续不断地持续下去。判断电化学腐蚀是否产生的条件并不复杂，例如可以通过检测水质的pH值进行判断，测试值小于7则说明水质呈现酸性，大于7则呈现碱性，酸碱性的两端化越明显，造成的腐蚀性也就越严重。当然，这并不能说明当水质呈现中性数值时就不存在电化学腐蚀现象，水中的含盐量过高同样也会发生，特别是大部分盐类都是以离子形式在水中体现的，从化学特性上说，它能够提高水的导电性，腐蚀作用自然也就更加明显。
第三，蒸汽污染的危害表现。以热能生产、供应为主要价值的锅炉设备，形成的蒸汽是水介质发挥作用的最终形式，而锅炉用水的纯洁度直接影响着水蒸气的质量，也决定着锅炉及相关设备的安全。当水中杂质过多，蒸汽形成的过程中结垢也相应增加，蒸汽所携带的高温会导致导热部分烧坏，甚至一些杂质较轻会和蒸汽混合，在输送的过程中进一步扩大危害范围。
二、锅炉水质控制的相关有效措施
锅炉虽然作为一种特种设备，但从它的结构设计、工作原理等方面分析，其功能机制发挥效应的过程并不复杂，可以在各个环节加强锅炉用水的有效控制，进而减少对锅炉运行稳定、安全的威胁。
2.1 加强原水处理
所谓“原水”即将要进入锅炉的水，实现对这一部分水质进行控制，在检验合格之后才允许进入锅炉，从而实现锅炉运行的安全性和可靠性保障。具体处理流程可以划分为三个步骤：
首先，过滤处理。由于锅炉用水的量比较大，直接采取优质水源的成本较高，因此主要以地表水、自来水等进行补给。相应地，这些水中存在大量金属离子、悬浮物质和各种杂质，直接进入锅炉显然是不合格的，因此实现要对水中的不良物质进行过滤。过滤的方法很多，既可以采取物理过滤的方式，也可以采取加入混凝胶等化学锅炉方式，其最终目的是减少补给水中较大颗粒的杂质。
其次，软化处理。很多锅炉水质控制过程中仅仅重视了第一步，在进行水质过滤之后就认为“万事大吉”，但事实并非如此，原因在于水中有很多无法沉淀或过滤的可溶性离子，如钙镁锌硫等元素，软化的过程就是将这些元素置换出来的过程，避免在锅炉内部转化为结垢化合物。
再次，除盐处理。盐类是导致水导电性提升的重要原因，在进行完水质软化之后，可以利用化学除盐的离子交换剂或者采取阳离子交换的方式，除盐操作可以反复进行，直到符合水质淡化需求标准为止。
部分钠离子交换法是将酸型阳离子交换树脂（001×7）装在圆柱形的设备中即离子交换器内，形成一定厚度的滤层，原水以一定的流速通过树脂层进行动态交换。因树脂内P是个主体网状结构作骨架，这些网组成了无数的四通八达的孔隙，在孔隙的一定部位上有一个可自由活动的阳离子，若用氯化钠溶液对树脂转型，则这个可自由活动的阳离子就是钠离子。原水中硬度物质为钙、镁离子的总含量，碱度物质为重碳酸盐含量。那么原水通过树脂层时水中钙、镁离子进入树脂孔隙中和钠离子进行交换，钙、镁离子进入树脂中，钠离子通过孔道向外移动进入水中，这样就使水中不含或少含钙、镁离子。交换后的水作为锅炉给水，使锅炉不结垢或少结垢，若出水水质硬度大于0.03mmol/L时，即应停止软化运行，用氯化钠溶液进行再生，恢复树脂的交换能力，用反应式表示：
五、结语
1、对低压小容量蒸汽锅炉来说，部分钠离子交换法，是一种系统简单，安全可靠的方法，应当准许与支持这方面的试验。
2、部分钠离子交换法，既能降低原水的硬度，又能降低锅水的碱度，只要需经钠离子交换水量和未经钠离子交换水量比例恰当，就能保证结垢物质在锅内形成水渣，随排污排掉。
3、采用此法，锅内形成水渣，泥渣较多，如不及时排除易形成二次水垢，这就要求司炉工严格执行排污制度，排污时，多开几次阀门，每次排污量小些，将水渣排除锅外。
4、水处理人员必须加强对锅炉的结垢、腐蚀和水质的监督，定期对锅炉进行清洗，将集箱残留水渣除掉，保证锅炉的安全经济运行。
随着锅炉水处理技术的不断发展，凝结水已经成为一项常规性操作，但它也具备系统性的特点，其开展要求和锅炉参数、水质等有密切关系。例如，当锅炉参数提高之后，凝结水的处理总量也会提高，对所使用的设备也有明确的规格要求。常见的凝结水设备包括电磁过滤器、纤维素过滤器等，其原理是先将凝结水中的杂质、腐蚀成分去除，然后在深度除盐。
此外，一些特殊水质需要化学外加剂进行处理才能达到锅炉使用需求，常见的外加剂处理效果包括除氧、除二氧化碳等，所选择的方法也是多样化的，如热力除氧、真空除氧等。
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作者简介：
顾春燕，1983年4月，女，汉族，江苏镇江，助理工程师，研究方向：水质控制
论文作者:顾春燕
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/20
标签：锅炉论文; 水质论文; 离子论文; 电化学论文; 水中论文; 水垢论文; 用水论文; 《电力设备》2016年第23期论文;