工业锅炉磷酸盐铁垢的预防及清洗

工业锅炉磷酸盐铁垢的预防及清洗

磷酸盐铁垢是一种难溶垢，在工业锅炉中一旦形成，用常规的酸洗法清洗除垢率低。文章通过分析工业锅炉磷酸盐铁垢难溶垢的形成原因，针对性提出预防处理措施，并提出采用锅炉运行期间加GS-301复合运行清洗剂一个月左右运行清洗和停炉常规盐酸酸洗“二步法”的清洗工艺。该工艺简单、清洗费用低，清洗效果好，除垢率达到90%以上。

某单位1台35t/h供热蒸汽锅炉，水垢厚度1~2mm，水冷壁管、对流管内水垢颜色呈灰白色，锅筒水垢外表面呈铁锈红色，内侧呈灰白色，水垢较坚硬，与金属管壁附着力强。从垢样分析结果(见表1)来看，垢样主要成分为铁与磷酸钙，及少量的硅酸盐水垢，属于磷酸盐铁垢类水垢。

磷酸盐铁垢是一种难溶垢，一般产生在高参数锅炉中，低压供汽锅炉、热水锅炉、热交换器和循环冷却水系统中不产生此类水垢。随着对工业锅炉节能减排工作的日益重视，大容量的工业锅炉采用反渗透除盐水代替软化水，蒸汽冷凝水回收利用，锅炉排污率降低了，锅炉热效率提高了，但锅炉腐蚀、结垢现象并没有解决，通常通过加含磷酸盐阻垢剂进行锅内加药处理，锅炉结垢速度降低了，但水垢一旦形成，往往就形成难以清除的磷酸盐铁垢类难溶垢。这类积垢虽然生成速度较慢，但由于其导热系数很小，会严重影响传热效果，造成能源浪费，甚至影响生产正常运行;此外，这类水垢易发生垢下腐蚀，会大大降低锅炉的使用寿命。因此，有效预防这类水垢形成及有效清洗这种磷酸盐铁垢难溶垢具有重要经济价值和社会意义。

1、磷酸盐铁水垢形成机理

磷酸盐铁垢形成的主要原因是锅水中的PO43-含量和Fe含量过高造成的。磷酸盐铁垢的形成过程可概略地用以下反应式表示：

当锅炉补给水采用反渗透处理的除盐水或者大量蒸汽冷凝水回收利用作为锅炉补给水，给水的含盐量、碱度都降低了，锅水的碱度、pH值也随之降低。锅水的pH值有可能降至10以下，这就达到了磷酸盐铁垢形成的条件。

锅水中的磷酸根主要来源于磷酸盐类防垢剂，磷酸盐防垢处理就是用加磷酸盐溶液的方法，使锅炉水中经常保持一定的磷酸根。由于锅炉水处在沸腾条件下，而且它的碱性较强(锅炉水的pH一般在10~12的范围内)，因此，锅水中钙离子与磷酸根会发生下列反应：10Ca2++6PO43-+2OH-→Ca10OH)PO4)(2)生成的碱式磷酸钙是一种松软的水渣，易随锅炉排污排除。如果锅水的pH值在9以下，就不能形成水渣，而形成磷酸盐水垢。

2、防止锅炉产生磷酸盐铁垢的主要措施

1)严格控制锅水中的PO43-的含量，使其不超过规定值。额定工作压力小于等于3.8MPa的工业锅炉锅水PO43-的含量一般不应超过50mg/L。

①对采用加含磷酸盐的阻垢剂的锅炉，应检测锅水PO43-的浓度，严格控制加药量。

②严格控制给水硬度，减少锅内处理加药量。采用一级反渗透水处理水作为补充水的，如出水硬度偏高，可以在反渗透装置前增加钠离子交换器作为预处理器，如果蒸汽冷凝水中硬度超标，应消除硬度来源，或者采取除硬度措施。

2)尽量减少给水中的铁的含量，以降低锅水中的含铁量。

①对采用蒸汽冷凝水回水作为补给水的锅炉，应做好蒸汽冷凝水回收系统的防腐工作，防止系统金属腐蚀。

②对锅炉给水进行pH调节处理，使得给水pH值在7~9之间，大于等于10t/h的锅炉必须进行除氧处理，以减少给水系统金属腐蚀。

③如果给水中的铁的含量大于0.3mg/L，应采取除铁措施。

3)对锅水pH值调节处理，确保锅水pH值在10~12之间，如果低于10，应进行调节处理。

4)保持一定量的排污率。理由是：锅炉补给水采用反渗透除盐水、或者蒸汽冷凝水回用，锅水含盐量、碱度低，许多单位根据锅炉含盐量、碱度标准控制排污，排污率就很低，这样就容易造成锅水中Ca2+、Mg2+、Fe2+、SiO2浓度过高，导致锅炉结垢。

3、磷酸盐铁垢的清洗

磷酸盐铁垢是一种难溶水垢，目前普遍采用的清洗方法是：煮炉软化转型+酸洗的方法，但这种方法清洗周期长(一般要6~10天)、成本高、除垢率低。通过试验，总结出二步法清洗磷酸盐铁垢工艺，这种工艺省时、省力，成本低、除垢效果好。

清洗工艺：

第一步，运行清洗。采用GS-301复合运行清洗剂，在锅炉运行中加入，进行运行清洗，在正常的排污情况下，使锅水pH值保持在10~12之间，使水垢软化、溶解。时间一个月左右。GS-301复合运行清洗剂配方采用：EDTMPS、HEDP、HPMA、ZX-003络合清洗剂、Na3PO4及NaOH，其清洗机理为：有机络合物与Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe2+等金属离子有很好的螯合能力，与水垢中的金属离子形成易溶于水的稳定络合物从而达到清洗、软化水垢的目的。

第二步，常规盐酸清洗。水垢经过锅炉运行加药处理后，基本溶解，残留的水垢已经得到软化、疏松，具备了用常规盐酸清洗的条件。常规盐酸清洗一般采用：盐酸或者盐酸+氟化物清洗工艺清洗，盐酸清洗浓度5%~7%，清洗温度40~55℃，氟化物添加浓度一般0.5%左右。

清洗效果：

对某单位35t/h锅炉磷酸盐铁垢水垢进行二步法清洗后，除垢率达到90%以上，平均腐蚀速度1.39g/m2·h，腐蚀总量26.85g/m2，分别远低于国家6g/m2·h、80g/m2的标准。

4、结束语

工业锅炉节能减排的重点工作是防止锅炉结垢、降低锅炉排污率。而在提高锅炉给水水质、降低锅炉排污率的同时，要注意预防磷酸盐铁垢类的难溶水垢的形成。在形成磷酸盐铁垢类的难溶水垢后，要及时清洗。在水垢较薄时可以单独加GS-301运行清洗，在水垢较厚时可以采用二步法清洗。GS-301复合运行清洗剂具有无毒、无害、无腐蚀性的优点，且能彻底软化、溶解疑难水垢，可以彻底解决现有技术中低压电站锅炉、工业锅炉结生疑难水垢无法得到清除的难题。