发布时间：2025-07-30 |浏览次数：212
在干熄焦余热锅炉运行过程中，汽水系统结垢是导致传热恶化的核心诱因，轻则造成能耗飙升、出力下降，重则引发爆管、停炉等恶性事故。据行业统计，结垢厚度每增加 0.1mm，干熄焦余热锅炉锅炉热效率可降低 2%-5%，受热面壁温超温幅度可达 50-150℃，对机组安全经济性构成严重威胁。新力锅炉将从结垢致传热恶化的机理切入，系统提出应急处置、彻底清除与长效防控的全流程解决方案。
干熄焦余热锅炉汽水系统的水垢（主要成分为碳酸钙、硫酸钙、硅酸盐水合物及铁氧化物等）具有极低的导热系数（0.05-0.5W/(m・K)），仅为钢材的 1/50-1/200。当受热面（省煤器、水冷壁、过热
器）表形成垢层后，会引发三重连锁反应：
热阻激增导致壁温超限：垢层如同隔热屏障，使火焰或烟气的热量无法有效传递至工质（水或蒸汽），导致金属壁温急剧升高。例如，水冷壁结垢 1mm 时，壁温可从正常的 300℃升至 450℃以上，超过 20G 钢的许用温度（425℃），引发钢材蠕变失效。
水循环扰动加剧传热不均：管内结垢会缩小流通截面积，增加流动阻力，导致强制循环锅炉的流量偏差扩大，自然循环锅炉的水循环倍率下降。某 300MW 机组水冷壁结垢后，局部管段流量减少 40%，形成 “汽塞” 现象，使传热由膜态沸腾转为核态沸腾恶化，热流密度骤降 50%。
蒸汽品质恶化引发二次伤害：结垢脱落物随汽水进入过热器，可能造成局部堵塞，形成 “热斑”；同时水垢溶解释放的杂质会加剧蒸汽带盐，导致过热器积盐，形成恶性循环。
当出现排烟温度升高 10℃以上、受热面壁温差超 50℃、蒸汽流量波动幅度增大等传热恶化征兆时，需立即启动三级应急响应：
一级处置（运行调整）：降低锅炉负荷至额定值的 70%-80%，减少热输入；加强连续排污（开度增至 3%-5%），同时进行定期排污（每 2 小时一次，每次 30 秒），通过增强水循环带走局部热量；监测壁温较高点，若超过钢材允许值 10℃，开启向空排汽阀降压，强制降低工质温度。某化工厂 45t/h 余热锅炉在结垢导致水冷壁壁温超温时，通过上述调整使壁温在 30 分钟内回落至安全区间。
二级处置（局部隔离）：对于分段布置的受热面（如省煤器分段管束），若检测到某段传热效率下降 20% 以上，可关闭该段进出口阀门实现隔离，利用旁通管路维持系统运行。隔离期间需每小时监测隔离段壁温，防止干烧。某 600MW 机组过热器结垢后，通过隔离结垢严重的后屏管束，避免了爆管事故，为后续检修争取了 72 小时窗口期。
三级处置（紧急停炉）：当出现以下情况时必须紧急停炉：壁温超过许用值 30℃且持续上升；蒸汽压力骤降 5% 以上伴随水位异常；发现泄漏声或蒸汽温度急剧波动。停炉后采用 “降压 - 换水 - 冷却” 三步法处理：先将压力降至 0.5MPa，保持水循环 1 小时；再换水至炉水硬度＜0.03mmol/L；随后自然冷却至 100℃以下，防止温差应力导致管系变形。
应急处理仅能缓解险情，彻底解决需通过科学清洗清除垢层，需根据垢样成分选择针对性技术：
（一）化学清洗（适用于水垢厚度＜2mm）：
1.碳酸盐垢：采用盐酸 + 缓蚀剂体系（10%-15% 盐酸 + 0.3% 乌洛托品），在 50-60℃下循环清洗 4-6 小时，反应生成可溶氯化物随废液排出。某 220t/h 锅炉清洗后，省煤器进出口温差从 15℃升至 35℃，传热效率恢复 90%。
2.硅酸盐垢：需采用氢氟酸 + 氟化物复合清洗液（5%-8% 氢氟酸 + 2% 氟化氢铵），配合超声波辅助剥离，清洗后必须用 0.5% 氨水钝化处理，防止二次腐蚀。面氧化铁垢：选用柠檬酸 + 氨体系（2%-4% 柠檬酸，pH 调至 3.5-4.0），在 90-95℃下进行螯合清洗，废液 COD 可控制在 100mg/L 以下，符合环保排放要求。
（二）物理清洗（适用于硬质垢或局部堵塞）：
1.高压水射流清洗：采用 20-50MPa 高压水流，通过旋转喷头对水冷壁、过热器管内壁进行冲刷，对硫酸盐硬垢清除效率达 95% 以上，某垃圾焚烧锅炉采用此技术后，过热器流通截面积恢复至设计值的 98%。
2.机械刮削：针对省煤器等易结垢部位，使用气动旋转刮刀（转速 300-500r/min）清除垢层，配合内窥镜检查确保无残留，适合处理厚度＞3mm 的垢层。
（三）联合清洗（复杂垢型处理）：
对于混合垢（如碳酸盐 + 硅酸盐复合垢），采用 “化学预浸 + 物理剥离” 联合工艺：先以 10% 硝酸溶液浸泡 8 小时软化垢层，再用 30MPa 高压水射流冲洗，较单一方法效率提升 40%，某化工余热锅炉采用该方案后，排烟温度从 180℃降至 130℃，达到设计值。
为杜绝结垢导致的传热恶化复发，需建立 “水质管控 - 运行优化 - 智能监测” 三位一体防控体系：
（一）源头水质净化升级：
1.预处理阶段：采用 “超滤 + 反渗透” 双膜法，使给水硬度降至 5μg/L 以下，溶解硅＜20μg/L，较传统离子交换法减少 90% 的结垢离子输入。
2.锅内处理：向汽包投加磷酸三钠（维持炉水 PO₄³⁻浓度 5-15mg/L），形成松软的磷酸钙沉渣，通过排污排出；对高参数锅炉（压力＞10MPa），需额外添加螯合剂（如 EDTA），防止金属离子析出。
（二）运行参数精准调控：
1.控制蒸发管出口干度＜0.9，避免膜态沸腾；维持水冷壁流量偏差＜10%，通过调整节流圈孔径平衡各管段流量。
2.优化排污制度：连续排污率控制在 1%-2%，定期排污每周不少于 2 次，确保炉水含盐量＜300mg/L（中压炉）或＜100mg/L（高压炉）。
（三）智能监测预警：
1.部署壁温在线监测系统（采用光纤光栅传感器，测温精度 ±1℃），实时绘制壁温分布热力图，当局部超温达 10℃时自动报警。
2.安装汽水品质在线分析仪，实时监测给水硬度、炉水 pH 值（控制在 9-10.5）、蒸汽钠含量（＜10μg/kg），数据异常时自动启动加药或排污程序。某 350MW 机组通过该系统，提前 15 天预警了省煤器结垢趋势，避免了非计划停机。
某化工园区 4 台 130t/h 蒸汽锅炉实施本方案后，取得显著成效：
1.短期：清洗后受热面传热系数从 80W/(m²・K) 提升至 250W/(m²・K)，锅炉热效率提高 8.5%，年节约标煤 1.2 万吨。
2.长期：连续运行 2 年未出现明显结垢，壁温较大偏差控制在 30℃以内，非计划停机次数从年均 3 次降至 0 次，综合效益提升超 2000 万元 / 年。
干熄焦余热锅炉汽水系统结垢导致的传热恶化是可防可控的系统性问题，通过应急响应遏制险情、专业清洗消除隐患、长效防控杜绝复发的全流程方案，可实现机组安全、高效、经济运行，为能源生产与工业用汽提供坚实保障。
