鍋爐結垢不停工不停爐在線除垢與7種化學清洗水垢工藝優勢比較

鍋爐結垢不停工不停爐在線除垢技術與7種化學清洗水垢工藝優勢比較

一、鍋爐結垢的原因

鍋爐結垢的原因是鍋爐給水中含有鈣鎂硬度、腐蝕形成氧化鐵、硅等含結垢成分物質，結垢成分物質在爐水中不斷被加熱濃縮、溶解度飽和析出、受熱分解、相互反應及轉換，隨著時間延長，結垢成分物質在鍋爐受熱面及爐管上就會牢固地附著一些固體沉積物，這種現象被稱之為鍋爐結垢，鍋爐受熱面上附著的固體沉積物就稱之為水垢。

▲圖1鍋爐換熱器結垢清洗水垢

二、鍋爐結垢的5種危害

因鍋爐給水水質不同和實際使用工況不同，常見鍋爐水垢類型有碳酸鹽水垢、硫酸鹽水垢、硅酸鹽水垢、磷酸鹽水垢、氧化鐵水垢、混合水垢六類。

▲圖2鍋爐結垢爆管，這是什么類型的水垢？

碳酸鹽水垢、硫酸鹽水垢、硅酸鹽水垢、磷酸鹽水垢、氧化鐵水垢、混合水垢等所有類型水垢的導熱性都很差（見圖3），其導熱系數要比鍋爐本體鋼材的導熱系數小幾十倍至數百倍，所以鍋爐結垢后就會嚴重阻礙傳熱并引起5種危害：

▲圖3不同類型的鍋爐水垢導熱系數

鍋爐水垢危害1：鍋爐出力不好、效率下降、浪費燃料

　　鍋爐結垢后將嚴重影響受熱面傳熱，降低熱效率，鍋爐出力不好，增加燃料消耗，（見圖3、圖4）。

鍋爐水垢危害2：引發運行事故，造成設備損壞，影響安全生產

　　鍋爐受熱面結垢后，鍋爐受熱面金屬的熱量由于受水垢的阻礙而難于傳熱給鍋水，致使受熱面金屬壁溫急劇升高，當溫度超過了金屬所能允許承受的溫度時，金屬強度顯著降低，從而導致金屬過熱變形，嚴重時將造成鼓包、裂縫，引發鍋爐爆管等事故。

鍋爐水垢危害3：堵塞管道，破壞水循環

　　爐管內結垢或靠近爐管兩端出口處結垢，就會減小爐管流通截面積，增大了水的流動阻力，破壞了正常的水循環，嚴重時還會完全堵塞管道，造成爐管過熱蠕脹，甚至爆管等安全事故。

鍋爐水垢危害4：引起垢下腐蝕，即介質濃縮腐蝕

鍋爐結垢后還會引起垢下腐蝕，嚴重的會發生點蝕、穿孔、泄漏等危害。垢下腐蝕以氧化鐵垢最為典型，有些結構緊湊或結構復雜的鍋爐，一旦受熱面結垢，就極難清除，嚴重時只好停爐，采用挖補、割管換管等修理措施，不但費用大，還耽誤生產，而且還會使鍋爐受熱面受到嚴重損傷。這些危害都將大大縮短鍋爐設備的使用壽命。

鍋爐水垢危害5：水垢清洗費用，增加鍋爐運行成本，耽擱生產

鍋爐結垢后，將增加清洗和維修的時間、費用及工作量等，影響生產，減小鍋爐的有效利用率，降低經濟性。

▲圖4碳酸鈣水垢厚度與傳熱損失的關系

三、7種化學清洗水垢工藝優劣對比

　　 當前在各種鍋爐除垢方法中，酸洗除垢效果較理想， 鍋爐用戶常用7種化學清洗水垢工藝。

1、鍋爐結垢清洗方法之一——鹽酸酸洗法的優劣勢

鹽酸是清洗鍋爐常用的酸，鹽酸清洗結垢鍋爐有6個優點：

①鹽酸清洗結垢鍋爐溶垢能力強、工效高；

②鹽酸能快速溶解鐵銹、氧化鐵垢；

③鹽酸清洗結垢鍋爐酸洗后表面狀態良好，滲氫量少，金屬的氫脆敏感性小；1公斤5%鹽酸能溶解氧化鐵垢Fe3O4達到39.6g，是１公斤３%檸檬酸的5倍，是每1公斤3%磷酸的40倍；1升5%鹽酸能溶解碳酸鈣水垢70g，也是其他無機酸達不到的。

④鹽酸清洗結垢鍋爐反應生成的鹽都易溶于水，不存在生成難溶性鹽而影響清洗效果的問題；

⑤鹽酸作為工業原料來源廣泛、價格便宜，具有經濟實用的特點；

⑥使用鹽酸清洗結垢鍋爐工藝簡單，鹽酸清洗結垢鍋爐產生的廢液只需中和酸度，便于處理不會造成環境污染。所以鹽酸常作為鍋爐酸洗的首選藥劑。

用鹽酸清洗結垢鍋爐有2個缺點：

①鹽酸會使不銹鋼材料的設備發生小孔腐蝕，因此不適合用于清洗不銹鋼基質的鍋爐；

②鹽酸對金屬的腐蝕性強，易揮發產生酸霧，鹽酸清洗結垢鍋爐時需要加入含烏洛托品、硫脲、銅鹽成分的專業鹽酸緩蝕劑來限制鹽酸對鋼材等金屬的腐蝕速度，以保證化學清洗過程安全進行。

2、鍋爐結垢清洗方法之二—— 硝酸酸洗法的優劣勢

硝酸是一種非常好的酸洗劑，清洗溶垢能力強，氧化性強，硝酸鹽均易溶于水而且硝酸對于鋼鐵有鈍化作用，尤其難得的是硝酸對不銹鋼無腐蝕致脆作用，所以在不宜使用鹽酸的場合或不銹鋼材質的蒸汽發生器等結垢鍋爐設備時常用它做酸溶除垢劑。硝酸酸洗結垢鍋爐的劣勢或缺點是需要防止產生氮氧化物。

3、鍋爐結垢清洗方法之三—— 氫氟酸酸洗法的優劣勢

當前，很多用戶使用氫氟酸清洗結垢鍋爐，取得了非常好的效果，氫氟酸有很強的溶解氧化鐵的能力，靠氟離子的特殊作用，如氫氟酸與四氧化三鐵接觸時會發生氟2氧交換，接著F- 離子與Fe3 +離子發生絡合反應，使氧化鐵或氧化皮溶解。氫氟酸清洗鍋爐氧化鐵垢、鐵銹和溶解氧化皮，有清洗時間短、效率高的特點。此外，氫氟酸還有很強的除硅化物的能力。

使用氫氟酸清洗結垢鍋爐有5項優勢：

①氫氟酸對硅酸鹽和氧化鐵垢有特效；

②氫氟酸優于鹽酸的地方是可用來清洗奧氏體鋼及不銹鋼等多種鋼材制作的部件；

③氫氟酸使用濃度較低，通常為1% ～2%；

④氫氟酸使用溫度低，廢液處理簡單容易；

⑤氫氟酸清洗鍋爐氧化鐵垢、鐵銹和溶解氧化皮、硅化物以及氧化硅垢所需清洗時間短、效率高。

使用氫氟酸清洗結垢鍋爐有4項劣勢：

①是對含鉻為13%～15%的高合金鋼的腐蝕速度較高，比非合金鋼的腐蝕速度高10倍左右；

②使用氫氟酸清洗結垢鍋爐較鹽酸成本高；

③工業上氫氟酸通常不單獨使用，而是與氟氫化銨、鹽酸、硝酸等其他物質配合使用。氫氟酸、2氫氟化銨清洗劑主要用于清洗硅垢，也可以加入鹽酸或硝酸用于清洗鐵銹和氧化鐵垢；鹽酸、氫氟酸清洗液主要用于碳酸鹽水垢、硅酸鹽水垢和氧化鐵皮的混合物，其中鹽酸溶解碳酸鹽水垢速度很快,氫氟酸可溶解硅垢和氧化鐵；

④為減少對金屬基體腐蝕，使用氫氟酸清洗結垢鍋爐也需要加入緩蝕劑。

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4、鍋爐結垢清洗方法之四——檸檬酸酸洗法的優劣勢

檸檬酸清洗結垢鍋爐的化學機理：用檸檬酸進行清洗結垢鍋爐，主要不是用它的酸性來溶解鐵的氧化物，而是利用它和鐵離子生成絡離子的能力。

檸檬酸多用于新超高壓直流鍋爐的結水系統(爐前系統)及過熱器、再熱器等的氧化鐵皮和腐蝕產物的清洗。由于清洗是以絡合溶解的方式進行，可以避免氧化鐵鱗片脫落而堵塞管道等情況發生，一般的檸檬酸清洗工序為：水洗——堿洗——酸洗——鈍化。

檸檬酸作為清洗劑的優勢是腐蝕性小、無毒性、容易保存和運輸、安全性好、清洗液不易形成沉渣或懸浮物,避免了管道的堵塞；使用檸檬酸清洗結垢鍋爐，清洗系統簡單，不需對閥門采取防護措施，安全性好。

檸檬酸清洗結垢鍋爐的4項劣勢：

①檸檬酸本身與鐵垢的反應速率較慢，且生成物檸檬酸鐵的溶解度較小，易生產檸檬酸鐵沉淀；

②在用檸檬酸作清洗劑時，為了生成易溶的絡合物，常要在清洗液中加氨水，將溶液pH值調至3.5～4.0，檸檬酸在不同的pH值條件下,其離解程度也不同；

③檸檬酸清洗結垢鍋爐，其清除附著物的能力比鹽酸小，只能清除鐵垢和鐵銹，對銅垢、鈣鎂和硅化物水垢的溶解能力差；

④檸檬酸清洗結垢鍋爐清洗時要求溫度較高和一定的流速；

⑤檸檬酸清洗結垢鍋爐價格較貴；

⑥檸檬酸清洗結垢鍋爐必須選擇耐高溫的緩蝕劑。

5、鍋爐結垢清洗方法之五——羥基乙酸酸洗法的優劣勢

羥基乙酸又稱羥基醋酸、乙醇酸，羥基乙酸是良好的有機弱酸溶垢劑，組成中含有羥基使它的酸性及清洗力比醋酸強，且無產生脆性腐蝕的傾向。

晶間腐蝕是金屬局部腐蝕的一種，是沿著金屬粒間的分界面向內部擴展的一種腐蝕。主要是由于晶粒表面與內部間化學成分的差異以及晶界雜質或內應力的存在造成的。晶間腐蝕破壞晶粒間的結合，大大降低金屬的機械強度，而且往往金屬表面仍是完好的，但已不能承受敲擊所以是一種危害很大的腐蝕。

用羥基乙酸對已有嚴重晶間腐蝕的亞臨界參數鍋爐更換有腐蝕的水冷壁管后進行清洗，可制止晶間腐蝕的發展。

6、鍋爐結垢清洗方法六——氨基磺酸酸洗法的優劣勢

氨基磺酸是較穩定的固體，所以有貯存運輸使用方便的優點。氨基磺酸易溶于水，組成中含有氨基對鋼鐵有一定緩蝕作用，因此對金屬的腐蝕性比鹽酸小，耐蝕能力弱的材料可用氨基磺酸代替鹽酸清洗。

使用氨基磺酸清洗結垢鍋爐的劣勢是：氨基磺酸對鈣、鎂垢溶解速度快，對鐵銹、氧化鐵垢溶解慢，清洗時需要加助劑溶解鐵垢。

7、鍋爐結垢清洗方法之七——EDTA清洗法的優劣勢

EDTA即二乙胺四醋酸鈉，EDTA清洗實質是其絡合基元和金屬離子兩相反應，在一定條件下生成穩定的絡合物。

EDTA在清洗過程中同時存在著電離、水解、絡合、中和等多種化學反應。在溶液中EDTA與鍋爐內部的金屬化合物反應生成可溶性穩定絡合物，EDTA清洗液弱酸性開始，依靠爐內絡合體系自身的物理化學變化，金屬離子被絡合溶解，隨著爐內積垢的清除，pH值逐漸升高至清洗結束，清洗介質達到鈍化條件，從而實現洗垢、鈍化一步完成。

使用EDTA清洗結垢鍋爐有5項優勢：

①EDTA清洗劑對氧化鐵和銅垢類沉積物以及鈣、鎂垢有較強的清洗能力；

②清洗后金屬表面能生成良好的防腐保護膜，無需另行鈍化處理；

③可從廢液中回收EDTA 再利用；

④對基體金屬腐蝕性小，無需專用耐蝕泵。

使用EDTA清洗結垢鍋爐不足之處是藥品貴，清洗成本較高。

▲圖5不停爐不停工在線無酸清洗除垢技術與傳統化學清洗方法對比

8、鍋爐結垢無酸不停工不停爐在線除垢技術——BF-30A法的優劣勢

BF-30A清洗法屬于在線無酸不停工停爐鍋爐結垢清洗技術，BF-30A防腐阻垢劑是北京化工大學研制專屬權利產品，也是零排污蒸汽發生技術核心技術產品，獲國家發明二等獎，通過了中國鍋爐水處理協會認證。近年來很多工業鍋爐用戶用BF-30A防腐阻垢劑替代酸洗，成功實現了結垢鍋爐在線無酸不停車停爐清洗，清洗效果、防腐效果用戶滿意度評價甚高。

BF-30A清洗結垢鍋爐的化學機理：BF-30A含有螯合劑和分散劑，能把難溶性氧化鐵垢、硅酸垢等鍋爐陳舊水垢緩慢地螯合下來并分散在爐水中，水垢隨鍋爐正常排污排出；BF-30A具有強悍防腐性能，滲入透過能力強，能滲入垢下在金屬面附上保護膜。

使用BF-30A清洗結垢鍋爐有4種優勢：

①BF-30A不改變鍋爐水的運行狀態，也不改變生產工藝的正常運行參數，故可不停車停爐在生產過程中進行清洗；

②堿性藥劑對鍋爐有防腐保護作用，對金屬無腐蝕性，使用安全；

③BF-30A是緩慢螯合除垢，運行過程中，不會有較大的垢塊直接從鍋爐內壁脫落造成排污和水冷壁管道堵塞；

④使用簡單方便，只需把藥劑加入鍋爐給水箱中，由給水攜帶進入鍋爐即可，無需額外設備或裝備，無需額外清洗和排污的水資源；鍋爐排污水可直接排放無需額外處理。

BF-30a鍋爐防腐阻垢劑多效能10項優勢：

①防腐、覆保護膜 緩蝕率≥99％，阻垢 阻垢率≥99％、阻垢范圍寬，替代磷酸三鈉；

②作為停爐保護劑 鍋爐及系統設備停用保護緩蝕率≥99％，停爐直接密封鍋爐設備即可，不需頻繁定期檢查，啟爐和停爐均不需排掉爐水，長期停爐、頻繁啟爐停爐、長時間間歇式鍋爐運行防腐緩蝕保護都適用；

③作為鐵垢分散劑 除銹、分散鐵垢；尤其適用于高溫蒸汽冷凝水無除鐵處理工藝直接回用的鍋爐；

④堿性藥劑，作為PH值調節劑提高給水、爐水PH值，中和CO2弱酸性腐蝕，替代碳酸鈉、氫氧化鈉、氨水；

⑤溶垢除垢、螯合清除系統老垢，替代鍋爐酸洗保養，實現無酸無損害在線清洗鍋爐即在線運行不用停爐（見圖5）；

⑥作為消泡劑 提高蒸汽干度，保證蒸汽品質；

⑦生水+ BF-30A防腐阻垢劑，熱水鍋爐代替軟化水，除氧操作，保護環境；

⑧生水+BF-30A防腐阻垢劑+BF-31T凝水保護劑，代替蒸汽鍋爐系統軟化裝置+除氧設備+除鐵設備；

⑨操作方法簡便：向補水箱中加入藥劑，鍋水pH值10.5～12為合格；

⑩對水垢的螯合作用、分散作用以及晶格畸變作用都是非化學計量的，具有閾值效應，加藥劑量少，降低鍋爐排污率。

BF-30A防腐阻垢劑產品被列為：

化工部技術發明獎（編號：98Ⅱ-3-001-1）

中國鍋爐水處理協會注冊(編號：WA0113001)

北京市高新技術成果項目(編號：022500084B)

國家知識產權局授予專利權（編號：第52414號）

“九五”國家科技成果重點推廣計劃產品（編號：99050127A）

國家技術發明獎二等獎(項目編號：F-213-2-07)

國家科學技術成果鑒定（登記號：H97105）國內外同類產品中不二敢標示技術指標數據的藥劑：阻垢率 ≥99％緩蝕率 ≥99％ 停用保護緩蝕率 ≥99％

使用BF-30A清洗結垢鍋爐的不足之處是：BF-30A螯合清除系統老垢較溫和，清洗所需時間周期較長。

鍋爐結垢不停工不停爐在線除垢技術與7種化學清洗水垢工藝優勢比較（顏輝）