在能源高效利用的趨勢(shì)下，煙氣余熱鍋爐憑借回收工業(yè)廢氣余熱、提升能源利用率的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、電力等多個(gè)領(lǐng)域。然而，水質(zhì)管理問(wèn)題始終是影響其安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。當(dāng)煙氣余熱鍋爐水質(zhì)硬度過(guò)高時(shí)，極易引發(fā)結(jié)垢現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致爆管事故，不僅造成生產(chǎn)中斷、經(jīng)濟(jì)損失，還可能威脅人員安全。深入探究水質(zhì)硬度過(guò)高引發(fā)結(jié)垢爆管的機(jī)理，并針對(duì)性提出應(yīng)對(duì)措施，對(duì)保障煙氣余熱鍋爐的可靠運(yùn)行意義重大。

一、水質(zhì)硬度過(guò)高引發(fā)結(jié)垢的原理

（一）硬度與水垢成分

水質(zhì)硬度主要由水中鈣、鎂離子含量決定。在煙氣余熱鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，含有大量鈣、鎂離子的硬水受熱后，水中的碳酸氫鈣、碳酸氫鎂等物質(zhì)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在高溫條件下，碳酸氫鈣分解生成碳酸鈣沉淀，碳酸氫鎂分解產(chǎn)生碳酸鎂，碳酸鎂進(jìn)一步水解轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀。這些難溶性的碳酸鈣、氫氧化鎂等物質(zhì)便是水垢的主要成分，會(huì)逐漸附著在鍋爐受熱面管壁上 。

（二）結(jié)垢過(guò)程

隨著鍋爐不斷運(yùn)行，水中的鈣、鎂離子持續(xù)結(jié)晶析出并沉積。起初，形成一層薄薄的水垢層，雖然此時(shí)對(duì)熱傳遞影響較小，但隨著運(yùn)行時(shí)間增加，水垢層會(huì)不斷增厚。水垢的導(dǎo)熱性極差，僅為鋼材導(dǎo)熱系數(shù)的 1/20 - 1/50，這就如同在受熱面管壁與高溫?zé)煔庵g添加了一道隔熱屏障，阻礙熱量有效傳遞到管內(nèi)的水或蒸汽中。

二、結(jié)垢導(dǎo)致爆管的風(fēng)險(xiǎn)分析

（一）熱應(yīng)力集中

由于水垢的隔熱作用，使得受熱面管壁的熱量無(wú)法及時(shí)傳遞出去，導(dǎo)致管壁溫度迅速升高。而未結(jié)垢部分的管壁溫度相對(duì)正常，這樣就會(huì)在結(jié)垢與未結(jié)垢區(qū)域之間形成巨大的溫差。這種溫差會(huì)引發(fā)熱應(yīng)力集中，當(dāng)熱應(yīng)力超過(guò)鋼材的許用應(yīng)力時(shí)，管壁就會(huì)出現(xiàn)裂紋 。例如，在某鋼鐵廠的煙氣余熱鍋爐中，因局部結(jié)垢嚴(yán)重，管壁溫度差達(dá) 100℃以上，運(yùn)行半年后就出現(xiàn)了多處裂紋。

（二）水循環(huán)受阻

結(jié)垢還會(huì)導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部水循環(huán)通道變窄，水流阻力增大，影響正常的水循環(huán)。當(dāng)水循環(huán)不暢時(shí)，管內(nèi)的水無(wú)法及時(shí)帶走管壁的熱量，進(jìn)一步加劇管壁溫度升高。而且，結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)，可能會(huì)完全堵塞管道，導(dǎo)致局部區(qū)域缺水干燒，管壁在高溫下迅速失去強(qiáng)度，最終引發(fā)爆管事故。某化工廠的煙氣余熱鍋爐，就曾因結(jié)垢堵塞管道，造成局部干燒，引發(fā)爆管，致使整個(gè)生產(chǎn)線停產(chǎn)一周，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百萬(wàn)元。

（三）腐蝕加劇

結(jié)垢后，水垢與管壁之間容易形成縫隙，這些縫隙成為溶解氧、酸性物質(zhì)等的聚集區(qū)域，從而加劇金屬的腐蝕。腐蝕會(huì)削弱管壁的厚度，降低其承壓能力，使得爆管風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增加 。長(zhǎng)期處于這種結(jié)垢和腐蝕的環(huán)境下，鍋爐管壁的使用壽命會(huì)大幅縮短。

三、預(yù)防水質(zhì)硬度過(guò)高引發(fā)結(jié)垢爆管的措施

（一）嚴(yán)格控制水質(zhì)

1. 軟化處理：采用離子交換樹(shù)脂軟化器對(duì)鍋爐用水進(jìn)行預(yù)處理，去除水中大部分鈣、鎂離子。定期對(duì)軟化器進(jìn)行再生操作，根據(jù)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果和處理水量，合理調(diào)整再生周期和再生劑用量，確保軟化水的硬度符合鍋爐運(yùn)行要求，一般將給水硬度控制在 0.03mmol/L 以下。

2. 水質(zhì)監(jiān)測(cè)：建立完善的水質(zhì)監(jiān)測(cè)體系，安裝在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)硬度、酸堿度、溶解氧等關(guān)鍵指標(biāo)。同時(shí)，定期進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)分析，全面掌握水質(zhì)情況。一旦發(fā)現(xiàn)水質(zhì)硬度超標(biāo)，立即采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

（二）優(yōu)化運(yùn)行管理

1. 控制運(yùn)行參數(shù)：嚴(yán)格按照鍋爐的設(shè)計(jì)參數(shù)運(yùn)行，避免超溫、超壓運(yùn)行。合理控制鍋爐的負(fù)荷變化，防止因負(fù)荷波動(dòng)過(guò)大導(dǎo)致水循環(huán)不穩(wěn)定。定期對(duì)鍋爐的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行記錄和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并進(jìn)行調(diào)整。

2. 定期排污與清洗：制定科學(xué)合理的排污計(jì)劃，定期進(jìn)行底部排污和表面排污，及時(shí)排出鍋爐內(nèi)的水渣、雜質(zhì)和濃縮的鹽分。此外，根據(jù)鍋爐的運(yùn)行情況，定期對(duì)受熱面進(jìn)行化學(xué)清洗或機(jī)械清洗，去除已形成的水垢，保持受熱面清潔。

（三）設(shè)備維護(hù)與升級(jí)

1. 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)：定期對(duì)水處理設(shè)備、鍋爐本體及附屬設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)，確保其正常運(yùn)行。檢查軟化器樹(shù)脂的性能，及時(shí)更換失效樹(shù)脂；清理過(guò)濾器中的雜質(zhì)，保證過(guò)濾效果；檢查鍋爐受熱面的腐蝕和結(jié)垢情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

2. 技術(shù)升級(jí)改造：對(duì)于老舊的煙氣余熱鍋爐，可考慮進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，采用新型的防垢、除垢技術(shù)和設(shè)備。例如，安裝電磁除垢裝置、超聲波除垢裝置等，利用物理方法減少水垢的形成；或者采用更高效的水處理工藝，提高水質(zhì)處理效果。

煙氣余熱鍋爐水質(zhì)硬度過(guò)高引發(fā)的結(jié)垢爆管問(wèn)題不容忽視，其對(duì)鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行和企業(yè)的生產(chǎn)效益都有著嚴(yán)重影響。通過(guò)深入了解結(jié)垢爆管的原理和風(fēng)險(xiǎn)，采取嚴(yán)格控制水質(zhì)、優(yōu)化運(yùn)行管理、加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)與升級(jí)等一系列有效措施，可以顯著降低結(jié)垢爆管的風(fēng)險(xiǎn)，保障煙氣余熱鍋爐的高效、安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。