9種過熱器結垢成分分析及應對措施解析

導致過熱器結垢爆管九種常見結垢成分形成原因及解決措施

導致過熱器結垢的原因通常是爐水處理不好，蒸汽帶鹽在過熱器里沉積，或者除氧不好，導致氧化腐蝕物結垢，再或者是鍋爐汽水分離設備裝置或汽包水位等問題，造成蒸汽攜帶爐水在過熱器結垢。

一、鍋爐過熱器結垢的3大危害

鍋爐過熱器結垢危害1，無論是鈉鹽垢、鈣鎂垢、腐蝕物氧化鐵垢還是氧化硅垢傳熱速率低，會阻礙高溫煙氣與蒸汽介質熱交換，造成煙氣溫度高，鍋爐熱效率下降，浪費能源增加鍋爐運行成本。

鍋爐過熱器結垢危害2，鍋爐過熱器結垢會阻礙過熱管內蒸汽流通，蒸汽流量少導致蒸汽溫度高和過熱管超溫，過熱管超溫會引發高溫腐蝕，過熱器結垢情況嚴重，還會引起垢塊脫落阻塞過熱管，從而導致過熱管短期超溫爆管。

鍋爐過熱器結垢危害3，過熱器垢塊傳熱速率低，蒸汽介質帶走熱量少，造成過熱器過熱管壁超溫，超溫會引起過熱管道材料發生形變和蠕脹，長期超溫或結垢情況嚴重會導致過熱器爆管。

▲上圖為，山西某煤化工公司，一臺高壓鍋爐低壓運行使用，設計壓力42公斤，使用壓力10公斤；設計蒸汽溫度420攝氏度，使用溫度350攝氏度，使用99%純度的磷酸三鈉作鍋爐阻垢劑，2020年10月過熱管堵發生爆管，后經割管從管道倒出一個黑色磷酸鹽垢塊

二、導致過熱器結垢爆管九種常見結垢成分形成原因

從各種因為結垢導致爆管的過熱器的聯箱、彎頭等部位中通常能發現結垢的垢塊，通過對過熱器垢塊成分檢測發現，過熱器垢塊成分常見的有硫化物硫酸鈉Na2SO4、硅酸鈉Na2SiO3、磷酸三鈉Na3PO4、碳酸鈉Na2CO3、氯化鈉NaCl、氧化硅SiO2、氧化鐵、鈣鹽、鎂鹽9種常見物質

鍋爐用戶在處理鍋水時，為了阻垢和提高鍋水堿度通常投加磷酸鈉Na3PO4，為了提高鍋爐給水或鍋水的PH值通常投加氨水、碳酸鈉Na2CO3或氫氧化鈉NaOH。飽和蒸汽所攜帶的九種常見結垢成分在過熱器內的沉積情況如下：

過熱器磷酸三鈉Na3PO4垢、硫酸鈉Na?SO垢?、硅酸鈉Na2SiO3垢，這3種雜質溫度愈高溶解度愈小。例如，當溫度大于120℃時，磷酸三鈉Na3PO4的溶解度迅速降低，當鍋爐熱負荷升高時，管內沸騰劇烈，近管壁水中鹽類濃度增大，而此時磷酸三鈉的溶解度又明顯降低，故該處磷酸三鈉的濃度很容易超過其溶解度而析出，并沉積在過熱器過熱管內表面；

過熱器碳酸鈉Na2CO3垢，碳酸鈉Na2CO3、氫氧化鈉NaOH這2種雜質溫度愈高，溶解度愈大，因此它呈濃液滴帶往過熱器，并粘附在過熱器管壁上，氫氧化鈉NaOH與CO2作用，也生成碳酸鈉Na2CO3而沉積在過熱器中。

過熱器氯化鈉NaCl垢，壓力大于9.8MPa時，氯化鈉NaCl的溶解度很大，氯化鈉NaCl常溶解在過熱蒸汽中帶往汽輪機或用汽設備。

過熱器氧化硅SiO2垢，鍋水中偏硅酸H?SiO?或原硅酸H?SiO?2種雜質，在過熱器中受熱失水變為氧化硅SiO2垢，氧化硅SiO2在過熱蒸汽中溶解度很大，一般都帶往汽輪機或用汽設備。

過熱器氧化鐵垢，鍋爐除氧效率不高或除氧器溫度波動大，過熱器管壁超溫過熱氧腐蝕、應力腐蝕或垢下腐蝕都產生氧化鐵垢。

過熱器鈣鹽、鎂鹽垢，鍋水中鈣鎂硬度雜質隨蒸汽攜帶進入過熱器，粘附在過熱器管壁上形成鈣鹽、鎂鹽垢。

綜上情況，中、低壓鍋爐過熱器內的沉積物主要是鈉的化合物，硫酸鈉Na2SO4、硅酸鈉Na2SiO3、磷酸三鈉Na3PO4、碳酸鈉Na2CO3、氯化鈉NaCl等；高壓鍋爐過熱器內的沉積物主要是 Na2SO4和Na3PO4，其它鈉鹽含量很少；超高壓鍋爐過熱器內的鹽類沉積物量很少。

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三、過熱器結垢5種常見解決辦法

過熱器結垢5種常見解決辦法1、保證鍋爐給水品質，防止磷酸三鈉Na3PO4過量，防止鍋水堿度過大，造成鍋水汽水共沸，蒸汽攜帶鍋水；然后就是保證汽包內汽水分離設備裝置元件完好，防止汽水分離不充分；運行中汽包水位不可過高，避免蒸汽帶爐水。這些措施能防止蒸汽攜帶雜質在過熱器管壁內形成硫酸鈉Na2SO4、硅酸鈉Na2SiO3、磷酸三鈉Na3PO4、碳酸鈉Na2CO3、氯化鈉NaCl、氧化硅SiO2、鈣鹽、鎂鹽8種常見物質成分垢。

過熱器結垢5種常見解決辦法2、保障鍋爐除氧效率或者減小除氧器溫度波動，防止過熱器管壁超溫過熱氧腐蝕，這些措施能防止過熱器管壁內形成氧化鐵垢。

過熱器結垢5種常見解決辦法3、需要嚴格加強鍋爐過熱蒸汽溫度的控制，保持熱負荷穩定，防止鍋爐低負荷運行時部分過熱管蒸汽流量不足，蒸汽介質帶走熱量減少導致過熱管超溫過熱發生爆管，特別是高溫段過熱蒸汽溫度的控制。另外，還要加強對鍋爐水質量的監督，防止減溫水水質不合格。

過熱器結垢5種常見解決辦法4、加強對停備用鍋爐的保養，防止過熱器過熱管停用腐蝕。

過熱器結垢5種常見解決辦法5、為了避免過熱器結垢爆管對鍋爐安全生產運行產生不利影響，鍋爐過熱器結垢要及早預防。過熱器系統結垢不可以酸洗可以定期反沖洗，一般每半年至一年沖洗過熱器一次，沖洗合格的標志就是沖洗水排水含鹽量合格。

四、過熱器結垢導致爆管案例

山東某熱力公司有1臺75噸蒸汽鍋爐，運行過熱溫度220℃，壓力1.2Mpa。鍋爐原水使用地下井水經反滲透處理為除鹽水作為給水，鍋爐投加磷酸三鈉阻垢，投加氨水提高給水PH值防腐，蒸汽提高開發區周邊用戶作為熱源使用，蒸汽冷凝水不回用。

▲上圖為，從過熱器聯箱里面取出來的垢塊，經檢測垢塊成分為：鐵Fe 55.87%，鈣Ga 5.097%，磷P 未檢出，鎂Mg 6.357%，氧化硅SIO2 4.32%，硫化物S 8.95%，鈉Na 2.25%，其他 污泥。

鍋爐低負荷時過熱器爆管3次，2023年更換過熱器，從過熱器聯箱里面取出來的垢塊如上圖，從爆管的過熱器彎頭處取出來的垢塊如下圖。

▲上圖為，爆管的過熱器彎頭處取出來的垢塊，經檢測垢塊成分為：鐵Fe 48.92%，鈣Ga17.30%，磷P 0.062%，鎂Mg 3.22%，鈉Na 1.63%，氧化硅SIO2 6.25%。

▲上圖為，75噸鍋爐爆管的過熱器過熱管爆口特征

目前該75噸鍋爐負荷比較低，過熱器鈉離子超標，75噸的爐子產氣量只能燒到20噸左右，有時候開啟對空排汽。各位同仁，各位同學，您認為該鍋爐過熱器爆管的是什么原因？該鍋爐過熱器結垢是什么原因？您認為該鍋爐頻繁爆管這個工況應該如何解決，顏輝歡迎各位同仁同學把你的看法、觀點和建議發在下面評論欄上。

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