鍋爐結垢在線不停爐清洗除垢新技術——一招提升鍋爐能效與產汽量

鍋爐結垢在線不停爐清洗除垢新技術——一招提升鍋爐能效與產汽量

摘要：本文通過近期具體真實案例實證了，在鍋爐結垢爆管產汽量及能效下降的情況下，不需停車停爐進行化學酸洗，采用鍋爐給水投加BF除垢緩蝕劑替代磷酸三鈉，就可以在鍋爐不停爐在線運行的情況下，不僅能徹底解決鍋爐結垢能效下降問題，還能大幅減少鍋爐排污量，同時還能協調解決鍋爐系統設備和管道腐蝕問題。實現了鍋爐運行節能減排、保護環境、降本增效，社會效益與經濟效益雙豐收。

關鍵詞：鍋爐結垢；鍋爐在線除垢；鍋爐產汽量下降；鍋爐能耗上升；鍋爐在線清洗，鍋爐熱效率低；鍋爐不停爐清洗；鍋爐出力下降；鍋爐不停爐除垢；鍋爐能效低；鍋爐運行除垢

一、前言

鍋爐結垢的原因。當前，我國工業鍋爐用戶的給水處理通常采用工業鹽鈉離子交換樹脂工藝生產的軟化水，或者使用反滲透膜過濾生產的脫鹽水。盡管軟化水鈉離子交換除掉了大部分鈣鎂硬度，脫鹽水過濾掉了絕大部分陰陽離子，由于鍋水濃縮，鍋爐在長時間使用過程中，結垢是不可避免的，只是時間長短，垢層厚薄，結垢成分不同的差異而已。

1、鍋爐結垢的4種危害

鍋爐結垢后，由于各種水垢導熱都很低（見下圖3），比如常見的鈣鎂水垢，碳酸鈣水垢導熱系數0.5千卡/（小時·㎡·℃），而鋼材的導熱系數為40-60千卡/（小時·㎡·℃），碳酸鈣水垢導熱系數是鋼材1/100。

▲圖1從爐管結垢爆管水垢顏色外觀，你能判斷這些大概是什么成分的水垢？

①鍋爐結垢嚴重影響受熱面傳熱，熱效率降低，產汽量下降，鍋爐能效及出力不好，增加燃料消耗（見下圖2）。

▲圖2 鍋爐結垢后水垢厚度與能源消耗關系鍋爐能效高低

②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帶走形成干燒，金屬強度降低導致金屬過熱變形，嚴重時將造成鼓包、裂縫，甚至發生鍋爐爆管等事故（見上圖1），造成設備損壞，影響安全生產。

▲圖3 鍋爐結垢各種成分水垢導熱率都很低直接拉低鍋爐能效增加運行成本

③鍋爐結垢后還會引起垢下腐蝕，即介質濃縮腐蝕，情況嚴重的垢下腐蝕隨著時間延長，垢下腐蝕坑加深會發生穿孔、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，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。

④鍋爐結垢后，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，將增加清洗和維修的時間、費用及工作量等，影響生產。

2、鍋爐結垢清洗通常有3種除垢解決方法

鍋爐結垢清洗的通常有3種除垢解決方法，分為停爐清洗除垢和不停爐在線清洗除垢，停爐清洗除垢又分人工機械清洗除垢，和化學酸洗除垢。

①停爐人工機械清洗除垢。如超聲波清洗除垢，高壓脈沖清洗除垢，高壓水槍清洗除垢等。停爐人工機械清洗除垢需要停爐，適用工況面低，不能保障清洗效果。

②停爐停爐化學酸洗除垢。鍋爐水垢成分有鈣鎂垢，磷酸鹽垢、硅酸鹽垢、硫酸鹽垢、氧化鐵垢及混合垢等，根據水垢不同成分選擇不同酸溶液和緩蝕劑來清洗除垢和鈍化處理。停爐停爐化學酸洗除垢對鍋爐設備有腐蝕損害風險（見下圖4），需要有資質和實踐經驗的專業技術人來操作。

③鍋爐結垢不停爐在線除垢新技術。鍋爐結垢不停爐在線除垢新技術是在鍋爐不停爐的情況下，在鍋爐給水中加入BF防腐除垢劑，利用藥劑的螯合效能將鍋內存量水垢螯合下來分散在爐水中，隨鍋爐排污排出。

▲圖4 鍋爐結垢不停爐在線除垢新技術與傳統停爐停爐化學酸洗除垢優勢對比

二、概況

內蒙古某集團是中國煤炭企業100強、全國民營企業500強、中國化工企業60強和自治區工業企業20強企業。是一個集采礦、選礦、煉焦、煤化工、鋼鐵、建材、物流和旅游為一體的跨國、跨地區、跨行業的綜合大型資源開發企業。

▲圖5 鍋爐結垢在線不停爐清洗除垢新技術——一招提升鍋爐能效與產汽量

集團焦化事業部年產200萬噸焦化項目總投資10.8億元，采用國內先進技術的4.3米側裝式搗固焦爐生產優質冶金焦，同時配套建設了煤焦油、粗苯、硫氨、硫磺化產回收裝置。

▲圖6 鍋爐結垢在線不停爐清洗除垢新技術——一招提升鍋爐能效與產汽量

集團焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐項目，鍋爐補水為脫鹽水，平均每天產汽量1500噸左右，使用磷酸三鈉阻垢，除鹽水質SiO2波動較大，2024年12月9日鍋爐省煤器出現連續爆管（見下圖7），切管后發現爐管腐蝕較嚴重，內壁附著大量黃色硅垢（見下圖8圖9），鍋爐熱效率及產汽量下降，爐管干燒過熱強度下降，鍋爐排污量大能效下降。

▲圖7 焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐省煤器連續爆管

▲圖8 焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐省煤器連續爆管處結垢

各位同行，各位同學，你們單位使用哪些鍋爐能效怎么樣，鍋爐出力及產汽量有下降趨勢嗎？鍋爐運行多長時間清洗一次，鍋爐結垢是停爐清洗還是運行中清洗，清洗效果如何？鍋爐排污率及鍋爐能耗大不大？關于鍋爐腐蝕結垢爆管、蒸汽冷凝水鐵超標、鍋水發紅、蒸汽凝結水顏色發黃、鍋爐結垢不停爐不停工在線除垢技術、凝汽器結垢不停機不停工不停車在線清洗除垢技術等問題，北京化工大學 顏輝I86OO475З86隨時歡迎各位同仁討論問題交流經驗心得，就解決鍋爐各種實際問題相互學習。鍋爐結垢在線不停爐清洗除垢新技術——一招提升鍋爐能效與產汽量

▲圖9 焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐省煤器連續爆管處結垢

三、焦化事業部140t/h干熄焦余熱鍋爐除垢防腐措施

集團焦化事業部經過多家解決方案與現場工況比對，決定選擇使用北京化工大學“近零排污蒸汽發生技術”專利產品多效能BF防腐除垢劑，替代磷酸三鈉對140t/h干熄焦余熱鍋爐實行不停爐在線除垢，覆膜防腐以達到如下目的：

1、鍋爐不停爐在線除垢，防止垢下腐蝕發生，保護設備降低排污。

2、提升干熄焦余熱鍋爐能效，增加鍋爐出力，提高產氣量，降低排煙溫度。

四、焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐不停爐藥劑清洗除垢效果

2025年2月9日10點，焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐開始給水投加多效能BF防腐除垢劑替代磷酸三鈉進行在線除垢。

2025年3月1日-10日，焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐除垢后期，產汽量15159噸/10天，干熄爐罐數 863/10天，平均產汽量17.56噸蒸汽/罐（見下圖10）。

▲圖10 2025年3月1-10日除垢后期干熄焦余熱鍋爐日產汽量及干熄爐罐數

2025年1月1日-10日，焦化事業部140t/h干熄焦余熱鍋爐未除垢期間，產汽量14687噸/10天，干熄爐罐數962/10天，平均產汽量15.26噸蒸汽/罐（見下圖11）。

▲圖11 2025年1月1日-10日 140t/h干熄焦余熱鍋爐日產汽量及干熄爐數

焦化事業部140t/h干熄焦余熱鍋爐除垢后期與沒有除垢前期相比，每罐干熄爐平均17.56噸蒸汽-15.26噸蒸汽=平均每罐干熄爐產汽量提升2.3噸（見下圖12）。

▲圖12 140t/h干熄焦余熱鍋爐不停爐除垢前后期平均每干熄爐產汽量統計表

五、焦化事業部140t/h干熄焦余熱鍋爐不停爐在線除垢防腐藥劑防腐效果

多效能BF防腐除垢劑藥劑不僅在線螯合除垢、阻垢效能明顯，而且還能在鍋爐系統受熱面上覆膜防腐，解決系統氧腐蝕和垢下腐蝕問題。

為了進一步了解BF防腐除垢劑提升140余熱鍋爐防腐效果，2025年2月12日，將焦化事業部140t/h干熄焦余熱鍋爐前期省煤器爆管后切割下來的3根報廢管（見下圖13-16），串聯焊接在140余熱鍋爐連排管口。

▲圖13 焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐省煤器爆管后的廢爐管

▲圖14 焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐省煤器爆管后的廢爐管

▲圖15 焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐省煤器爆管后的廢爐管

▲圖16 焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐省煤器爆管后的廢爐管

2025年3月25日，將串聯焊接在焦化事業部140t/h干熄焦余熱鍋爐連排管口的3根省煤器報廢管切割下來（見下圖17-21）。

▲圖17 切割焊接在干熄焦余熱鍋爐連排擴容器出口處的省煤器廢爐管查看

▲圖18 切割焊接在余熱鍋爐連排擴容器出口處的3節省煤器廢爐管查看

▲圖19 切割焊接在余熱鍋爐連排擴容器出口處的3節省煤器廢爐管查看

▲圖20 切割焊接在余熱鍋爐連排擴容器出口處的3節省煤器廢爐管查看

▲圖21 切割焊接在余熱鍋爐連排擴容器出口處的3節省煤器廢爐管查看

經過41天，串聯焊接在焦化事業部140t/h干熄焦余熱鍋爐連排口上3根省煤器報廢管內壁上的氧化鐵垢、硅酸鹽混合垢被螯合下來了，垢下腐蝕也被控制住了，管壁光滑，由此可以判斷BF防腐除垢劑藥劑防腐緩蝕效能顯著。

六、焦化事業部140t/h干熄焦余熱鍋爐結垢不停爐在線除垢清洗成本效益估算

1、焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐不停爐在線除垢清洗成本

焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐結垢不停爐在線除垢用時45天，除垢藥劑投入成本2萬多元，這里不包含替代磷酸三鈉阻垢的費用。

2、焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐不停爐在線除垢清洗效益

焦化事業部5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐結垢不停爐在線除垢后，平均每罐干熄焦產汽量提升2.3噸，1年360天，平均每天干熄焦1000罐，平均蒸汽200元/噸，年提升產汽量效益：2.3X1000X360X200=1656萬元。

后期低劑量加藥BF防腐除垢劑替代常規阻垢的磷酸三鈉實現持續在線除垢，不僅能持續提升產汽量，還能全年維持鍋爐高能效出力狀態，并且多效能BF防腐除垢劑還能提供從給水管道到鍋爐系統水側的金屬面覆膜保護，從此不再出現腐蝕結垢、穿孔泄漏等類似省煤器結垢爆腐蝕管停爐停車更換維修情況。

七、結論

內蒙某集團焦化事業部使用BF防腐除垢劑替代常規阻垢的磷酸三鈉實現5.5米焦爐140t/h干熄焦余熱鍋爐結垢不停爐持續在線除垢，鍋爐無需停車停爐化學酸洗，無化學酸洗腐蝕設備腐蝕風險，不僅能持續提升產汽量，維持鍋爐全年高熱效率出力狀態，多效能BF防腐除垢劑還能提供從給水管道到鍋爐系統水側的金屬面覆膜保護，從此不再出現腐蝕結垢、穿孔泄漏等類似省煤器結垢爆腐蝕管停爐停車更換維修情況，在協調解決鍋爐系統設備和管道腐蝕問題的同時，還能大幅降低鍋爐排污量，減少熱能和水資源損失，實現了鍋爐運行節能減排、降本增效、保護環境、社會效益與經濟效益雙豐收。

鍋爐結垢在線不停爐清洗除垢新技術——一招提升鍋爐能效與產汽量（顏輝）