锅炉结垢不停工不停炉在线除垢技术与7种酸洗工艺优劣对比
一、锅炉结垢的原因
锅炉结垢的原因是锅炉给水中含有钙镁硬度、腐蚀形成氧化铁、硅含等结垢成分物质，结垢成分物质在炉水中不断被加热浓缩、溶解度饱和析出、受热分解、相互反应及转化，随着时间延长，结垢成分物质在锅炉受热面及炉管上就会牢固地附着一些固体沉积物，这种现象被称之为锅炉结垢，锅炉受热面上附着的固体沉积物就称之为水垢。
▲图1锅炉换热器结垢清洗水垢二、锅炉结垢的5种危害
因锅炉给水水质不同和实际使用工况不同，常见锅炉水垢类型有碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、磷酸盐水垢、氧化铁水垢、混合水垢六类。
▲图2锅炉结垢爆管，这是什么类型的水垢碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、磷酸盐水垢、氧化铁水垢、混合水垢等所有类型水垢的导热性都很差（见图3），其导热系数要比锅炉本体钢材的导热系数小几十倍至数百倍，所以锅炉结垢后就会严重阻碍传热并引起5种危害：
▲图3不同类型的锅炉水垢导热系数锅炉水垢危害1：锅炉出力不好、效率下降、浪费燃料
锅炉结垢后将严重影响受热面传热，降低热效率，锅炉出力不好，增加燃料消耗，（见图3、图4）。
锅炉水垢第危害2：引发运行事故，造成设备损坏，影响安全生产
锅炉受热面结垢后，锅炉受热面金属的热量由于受水垢的阻碍而难于传热给锅水，致使受热面金属壁温急剧升高，当温度超过了金属所能允许承受的温度时，金属强度显著降低，从而导致金属过热变形，严重时将造成鼓包、裂缝，引发锅炉爆管等事故。
锅炉水垢第危害3：堵塞管道，破坏水循环
炉管内结垢或靠近炉管两端出口处结垢，就会减小炉管流通截面积，增大了水的流动阻力，破坏了正常的水循环，严重时还会完全堵塞管道，造成炉管过热蠕涨，甚至爆管等安全事故。
锅炉水垢危害4：引起垢下腐蚀，即介质浓缩腐蚀
锅炉结垢后还会引起垢下腐蚀，严重的会发生点蚀、穿孔、泄漏等危害。垢下腐蚀以氧化铁垢最为典型，有些结构紧凑或结构复杂的锅炉，一旦受热面结垢，就极难清除，严重时只好停炉，采用挖补、割管换管等修理措施，不但费用大，还耽误生产，而且还会使锅炉受热面受到严重损伤。这些危害都将大大缩短锅炉设备的使用寿命。
锅炉水垢第危害5：水垢清洗费用，增加锅炉运行成本，耽搁生产
锅炉结垢后，将增加清洗和维修的时间、费用及工作量等，影响生产，减小锅炉的有效利用率，降低经济性。
▲图4碳酸钙水垢厚度与传热损失的关系三、7种化学清洗水垢工艺优劣对比
当前在各种锅炉除垢方法中，酸洗除垢效果较理想，锅炉用户常用7种化学清洗水垢工艺。
1、锅炉结垢清洗方法之一——盐酸酸洗法的优劣势
盐酸是清洗锅炉常用的酸，盐酸清洗结垢锅炉有6个的优点：
①盐酸清洗结垢锅炉溶垢能力强、工效高；
②盐酸能快速溶解铁锈、氧化铁垢；
③盐酸清洗结垢锅炉酸洗后表面状态良好，渗氢量少，金属的氢脆敏感性小；1公斤5%盐酸能溶解氧化铁垢Fe3O4达到39.6g，是１公斤３%柠檬酸的5倍，是每1公斤3%磷酸的40倍；1升5%盐酸能溶解碳酸钙水垢70g，也是其他无机酸达不到的。
④盐酸清洗结垢锅炉反应生成的盐都易溶于水，不存在生成难溶性盐而影响清洗效果的问题；
⑤盐酸作为工业原料来源广泛、价格便宜，具有经济实用的特点；
⑥使用盐酸清洗结垢锅炉工艺简单，盐酸清洗结垢锅炉产生的废液只需中和酸度，便于处理不会造成环境污染。所以盐酸常作为锅炉酸洗的首选药剂。
用盐酸清洗结垢锅炉有2个缺点：
①盐酸会使不锈钢材料的设备发生小孔腐蚀，因此不适合用于清洗不锈钢基质的锅炉；
②盐酸对金属的腐蚀性强，易挥发产生酸雾，盐酸清洗结垢锅炉时需要加入含乌洛托品、硫脲、铜盐成分的专业盐酸缓蚀剂来限制盐酸对钢材等金属的腐蚀速度，以保证化学清洗过程安全进行。
2、锅炉结垢清洗方法之二——硝酸酸洗法的优劣势
硝酸是一种非常好的酸洗剂，清洗溶垢能力强，氧化性强，硝酸盐均易溶于水而且硝酸对于钢铁有钝化作用，尤其难得的是硝酸对不锈钢无腐蚀致脆作用，所以在不宜使用盐酸的场合或不锈钢材质的蒸汽发生器等结垢锅炉设备时常用它做酸溶除垢剂。硝酸酸洗结垢锅炉的劣势或缺点是需要防止产生氮氧化物。
3、锅炉结垢清洗方法之三——氢氟酸酸洗法的优劣势
当前，很多用户使用氢氟酸清洗结垢锅炉，取得了非常好的效果，氢氟酸有很强的溶解氧化铁的能力，靠氟离子的特殊作用，如氢氟酸与四氧化三铁接触时会发生氟2氧交换，接着F-离子与Fe3+离子发生络合反应，使氧化铁或氧化皮溶解。氢氟酸清洗锅炉氧化铁垢、铁锈和溶解氧化皮，有清洗时间短、效率高的特点。此外，氢氟酸还有很强的除硅化物的能力。
使用氢氟酸清洗结垢锅炉有5项优势：
①氢氟酸对硅酸盐和氧化铁垢有特效；
②氢氟酸优于盐酸的地方是可用来清洗奥氏体钢及不锈钢等多种钢材制作的部件；
③氢氟酸使用浓度较低，通常为1%～2%；
④氢氟酸使用温度低，废液处理简单容易；
⑤氢氟酸清洗锅炉氧化铁垢、铁锈和溶解氧化皮、硅化物以及氧化硅垢所需清洗时间短、效率高。
使用氢氟酸清洗结垢锅炉有4项劣势：
①是对含铬为13%～15%的高合金钢的腐蚀速度较高，比非合金钢的腐蚀速度高10倍左右；
②使用氢氟酸清洗结垢锅炉较盐酸成本高；
③工业上氢氟酸通常不单独使用，而是与氟氢化铵、盐酸、硝酸等其他物质配合使用。氢氟酸、2氢氟化铵清洗剂主要用于清洗硅垢，也可以加入盐酸或硝酸用于清洗铁锈和氧化铁垢；盐酸、氢氟酸清洗液主要用于碳酸盐水垢、硅酸盐水垢和氧化铁皮的混合物，其中盐酸溶解碳酸盐水垢速度很快,氢氟酸可溶解硅垢和氧化铁；
④为减少对金属基体腐蚀，使用氢氟酸清洗结垢锅炉也需要加入缓蚀剂。
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4、锅炉结垢清洗方法之四——柠檬酸酸洗法的优劣势
柠檬酸清洗结垢锅炉的化学机理：用柠檬酸进行清洗结垢锅炉，主要不是用它的酸性来溶解铁的氧化物，而是利用它和铁离子生成络离子的能力。
柠檬酸多用于新超高压直流锅炉的结水系统(炉前系统)及过热器、再热器等的氧化铁皮和腐蚀产物的清洗。由于清洗是以络合溶解的方式进行，可以避免氧化铁鳞片脱落而堵塞管道等的情况发生，一般的柠檬酸清洗工序为：水洗——碱洗——酸洗——钝化。
柠檬酸作为清洗剂的优势是腐蚀性小、无毒性、容易保存和运输、安全性好、清洗液不易形成沉渣或悬浮物,避免了管道的堵塞；使用柠檬酸清洗结垢锅炉，清洗系统简单，不需对阀门采取防护措施，安全性好。
柠檬酸清洗结垢锅炉的4项劣势：
①柠檬酸本身与铁垢的反应速率较慢，且生成物柠檬酸铁的溶解度较小，易生产柠檬酸铁沉淀；
②在用柠檬酸作清洗剂时，为了生成易溶的络合物，常要在清洗液中加氨水，将溶液pH值调至3.5～4.0，柠檬酸在不同的pH值条件下,其离解程度也不同；
③柠檬酸清洗结垢锅炉，其清除附着物的能力比盐酸小，只能清除铁垢和铁锈，对铜垢、钙镁和硅化物水垢的溶解能力差；
④柠檬酸清洗结垢锅炉清洗时要求温度较高和一定的流速；
⑤柠檬酸清洗结垢锅炉价格较贵；
⑥柠檬酸清洗结垢锅炉必须选择耐高温的缓蚀剂。
5、锅炉结垢清洗方法之五——羟基乙酸酸洗法的优劣势
羟基乙酸又称羟基醋酸、乙醇酸，羟基乙酸是良好的有机弱酸溶垢剂，组成中含有羟基使它的酸性及清洗力比醋酸强，且无产生脆性腐蚀的倾向。
晶间腐蚀是金属局部腐蚀的一种，是沿着金属粒间的分界面向内部扩展的一种腐蚀。主要是由于晶粒表面与内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在造成的。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度，而且往往金属表面仍是完好的，但已不能承受敲击所以是一种危害很大的腐蚀。
用羟基乙酸对已有严重晶间腐蚀的亚临界参数锅炉更换有腐蚀的水冷壁管后进行清洗，可制止晶间腐蚀的发展。
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6、锅炉结垢清洗方法六——氨基磺酸酸洗法的优劣势
氨基磺酸是较稳定的固体，所以有贮存运输使用方便的优点。氨基磺酸易溶于水，组成中含有氨基对钢铁有一定缓蚀作用，因此对金属的腐蚀性比盐酸小，耐蚀能力弱的材料可用氨基磺酸代替盐酸清洗。
使用氨基磺酸清洗结垢锅炉的劣势是：氨基磺酸对钙、镁垢溶解速度快，对铁锈、氧化铁垢溶解慢，清洗时需要加助剂溶解铁垢。
7、锅炉结垢清洗方法之七——EDTA清洗法的优劣势
EDTA即二乙胺四醋酸钠，EDTA清洗实质是其络合基元和金属离子两相反应，在一定条件下生成稳定的络合物。
EDTA在清洗过程中同时存在着电离、水解、络合、中和等多种化学反应。在溶液中EDTA与锅炉内部的金属化合物反应生成可溶性稳定络合物，EDTA清洗液弱酸性开始，依靠炉内络合体系自身的物理化学变化，金属离子被络合溶解，随着炉内积垢的清除，pH值逐渐升高至清洗结束，清洗介质达到钝化条件，从而实现洗垢、钝化一步完成。
使用EDTA清洗结垢锅炉有5项优势：
①EDTA清洗剂对氧化铁和铜垢类沉积物以及钙、镁垢有较强的清洗能力；
②清洗后金属表面能生成良好的防腐保护膜，无需另行钝化处理；
③可从废液中回收EDTA再利用；
④对基体金属腐蚀性小，无需专用耐蚀泵。
使用EDTA清洗结垢锅炉不足之处是药品贵，清洗成本较高。
▲图5不停炉不停工在线无酸清洗除垢技术8、锅炉结垢无酸不停工不停炉在线除垢技术——BF-30A法的优劣势
BF-30A清洗法属于在线无酸不停工停炉锅炉结垢清洗技术，BF-30A防腐阻垢剂是北京化工大学研制专属权利产品，也是零排污蒸汽发生技术核心技术产品，获国家发明二等奖，通过了中国锅炉水处理协会认证。近年来很多工业锅炉用户用BF-30A防腐阻垢剂替代酸洗，成功实现了结垢锅炉在线无酸不停车停炉清洗，清洗效果、防腐效果用户满意度评价甚高。
BF-30A清洗结垢锅炉的化学机理：BF-30A含有螯合剂和分散剂，能把难溶性氧化铁垢、硅酸垢等锅炉陈旧水垢缓慢地螯合下来并分散在炉水中，水垢随锅炉正常排污排出；BF-30A具有强悍防腐性能，渗入透过能力强，能渗入垢下在金属面附上保护膜。
使用BF-30A清洗结垢锅炉有4种优势：
①BF-30A不改变锅炉水的运行状态，也不改变生产工艺的正常运行参数，故可不停车停炉在生产过程中进行清洗；
②碱性药剂对锅炉有防腐保护作用，对金属无腐蚀性，使用安全；
③BF-30A是缓慢螯合除垢，运行过程中，不会有较大的垢块直接从锅炉内壁脱落造成排污和水冷壁管道堵塞；
④使用简单方便，只需把药剂加入锅炉给水箱中，由给水携带进入锅炉即可，无需额外设备或装备，无需额外清洗和排污的水资源；锅炉排污水可直接排放无需额外处理。
BF-30a锅炉防腐阻垢剂多效能10项优势：
①防腐、覆保护膜缓蚀率≥99％，阻垢阻垢率≥99％、阻垢范围宽，替代磷酸三钠；
②作为停炉保护剂锅炉及系统设备停用保护缓蚀率≥99％，停炉直接密封锅炉设备即可，不需频繁定期检查，启炉和停炉均不需排掉炉水，长期停炉、频繁启炉停炉、长时间间歇式锅炉运行防腐缓蚀保护都适用；
③作为铁垢分散剂除锈、分散铁垢；尤其适用于高温蒸汽冷凝水无除铁处理工艺直接回用的锅炉；
④碱性药剂，作为PH值调节剂提高给水、炉水PH值，中和CO2弱酸性腐蚀，替代碳酸钠、氢氧化钠、氨水；
⑤溶垢除垢、螯合清除系统老垢，替代锅炉酸洗保养，实现无酸无损害在线清洗锅炉即在线运行不用停炉（见图5）；
⑥作为消泡剂提高蒸汽干度，保证蒸汽品质；
⑦生水+BF-30A防腐阻垢剂，热水锅炉代替软化水，除氧操作，保护环境；
⑧生水+BF-30A防腐阻垢剂+BF-31T凝水保护剂，代替蒸汽锅炉系统软化装置+除氧设备+除铁设备；
⑨操作方法简便：向补水箱中加入药剂，锅水pH值10.5～12为合格；
⑩对水垢的螯合作用、分散作用以及晶格畸变作用都是非化学计量的，具有阈值效应，加药剂量少，降低锅炉排污率。
BF-30A防腐阻垢剂产品被列为：
化工部技术发明奖（编号：98Ⅱ-3--1）
中国锅炉水处理协会注册(编号：WA0113)
北京市高新技术转化项目(编号：B)
国家知识产权局授予专利权（编号：第号）
“九五”国家科技成果重点推广计划产品（编号：A）
国家技术发明奖二等奖(项目编号：F--2-07)
国家科学技术成果鉴定（登记号：H）国内外同类产品中不二敢标示技术指标数据的药剂：阻垢率≥99％缓蚀率≥99％停用保护缓蚀率≥99％
使用BF-30A清洗结垢锅炉的不足之处是：BF-30A螯合清除系统老垢较温和，清洗所需时间周期较长。
锅炉结垢不停工不停炉在线除垢技术与7种化学清洗水垢工艺优劣对比（颜辉）