基于运行参数与水质分析的锅炉与换热器结垢腐蚀在线诊断及防治技术应用研究

基于运行参数与水质分析的锅炉与换热器结垢腐蚀在线诊断及防治技术应用研究锅炉、换热器等系统设备热效率低，感觉像是系统设备已经结垢了，从检测系统设备出来的水质指标数据，无法判断系统设备已经结垢或者腐蚀。系统设备（水汽侧）结垢与腐蚀问题来了，问题一，如何不停炉判断锅炉已经结垢；问题二，如何不停炉判断锅炉已经存在腐蚀；问题三，如何不停车判断换热器已经结垢；问题四，如何不停车判断换热器已经腐蚀；问题五，如何不停炉不停车解决锅炉、换热器等系统设备结垢与腐蚀问题。关键词：系统结垢腐蚀防治，锅炉结垢判断，换热器结垢判断，锅炉腐蚀判断，换热器腐蚀判断，不停炉锅炉除垢，不停车换热器除垢，不停炉锅炉防腐，不停车换热器防腐一、如何不停炉判断锅炉已经结垢经常被问这锅炉能耗大、产汽量低、费气，是不是结垢了的问题。仅从锅炉给水浊度/FTU、硬度/(mmol/L)、pH(25°C)、电导率(25°C)/（μS/cm）、溶解氧/(mg/L)、油/(mg/L)、铁/(mg/L)指标数据，及锅水水质全碱度/(mmol/L)、酚酞碱度/(mmol/L)、pH(25°C)、电导率(25°C)/（μS/cm）、溶解固形物(mg/L)、磷酸根/(mg/L)、亚硫酸根/(mg/L)、相对碱度指标数据，无法判断锅炉已经结垢。不停炉没法打开锅炉查看结垢情况，判断运行中的锅炉是否已经结垢，除了产汽量是否下降、能耗是否增大外，还有2个辅助判断指标1、平均排烟温度上升锅炉结垢，水垢传热效率低，消耗燃料热量传递给锅水减少，烟气带走燃料热量多，排烟温度上升，能源浪费，锅炉热效率下降。▲图1锅炉结垢爆管切割下来的炉管2、锅炉未停炉清洗运行时间较长在实际生产中，无论锅炉给水使用工业盐钠离子交换树脂生产的达标软化水，还是反渗透处理的达标除盐水，只要锅炉运行足够长的时间，锅炉结垢几乎是不能避免的，唯一不同的是垢层的厚薄、水垢的组成成分。笔者自己就遇见过很多例，使用反渗透除盐水作为给水的燃气锅炉及余热锅炉用户较为严重的结垢情况，其中还有炉管结垢较严重，出现过热干烧，强度下降导致爆管停产的例子，这种情况没想到吧。使用达标的软化水或除盐水，锅炉还会出现较为严重结垢这种情况，笔者个人经验认为有这么3种原因：其1，软化水生产设备或者除盐水生产设备的钙镁硬度等成垢物质的除去效率有高低，软化水生产设备或者除盐水生产设备管理水平有波动；其2，锅炉水质检测化验检测流于形式或者水质检测条件和技术水平差；其3，锅水浓缩比，排污时长、次数、时机选择等锅炉设备管理水平波动。故通常可以从余热锅炉是产汽量下降，燃料锅炉能源消耗增大、平均排烟温度上升、锅炉未停炉清洗运行时间较长这4个维度来不停炉判断锅炉是否已经结垢，及锅炉结垢严重与否，个人经验，仅供参考，欢迎交流。二、如何不停炉判断锅炉已经存在腐蚀（水汽侧）锅炉腐蚀（水汽侧）是锅炉本体金属被化学侵蚀而失效，表现在锅水外观颜色上，是锅水外观颜色泛黄、发红、或者发黑，静置锅水水样一段时间，锅水水样底部有红色或者黑色沉淀；表现在锅水指标上，锅水全铁离子超标。锅炉腐蚀越严重，锅水颜色越深，浊度越大，铁离子指标数据越高。故可以从锅水颜色外观及铁离子指标来不停炉判断锅炉是否已经存在腐蚀，及锅炉腐蚀严重与否。▲图2锅炉蒸汽系统换热器腐蚀结垢三、如何不停车判断换热器已经结垢（水汽侧）通常蒸汽及冷凝水接近蒸馏水比较纯净，换热器水汽侧不易结垢，导致换热器水汽侧结垢有2种情况。换热器腐蚀腐蚀产物堆积，导致蒸汽或凝水流动不畅。换热器结盐蒸汽品质不合格，蒸汽携带锅水，造成换热器结盐，导致蒸汽或凝水流动不畅。解决换热器结盐要注意以下5种情况A、查看炉水各项指标是否正常，钙镁离子、钠离子、二氧化硅及含盐量是否符合标准。B、查看汽水分离器是否存在裂缝损坏、部分失效C、检查锅水液位高度，锅水液位过高导致汽水分离不好D、检查锅水碱度，碱度高易起泡，造成汽水共沸，蒸汽携带锅水盐量E、检查锅炉排污，炉水定期排污和连排不及时，锅水含盐量及溶解固形物超标可以从蒸汽及冷凝水压力流量变化来不停车判断换热器是否已经结垢。四、如何不停车判断换热器已经腐蚀换热器腐蚀（水汽侧）是换热面金属被化学侵蚀而失效，表现在蒸汽冷凝水外观颜色上，是蒸汽冷凝回水外观颜色泛黄、发红、橙红色或者发黑，静置凝水水样一段时间，凝水水样底部有红色或者黑色沉淀。表现在凝水指标上，有3点变化特别显著蒸汽冷凝水PH值偏低呈酸性蒸汽冷凝水接近蒸馏水，比较纯净而缓冲性差，锅炉给水中少量的碳酸氢根受热分解成CO2溶解进入蒸汽冷凝水，就经常出现蒸汽冷凝水的PH值偏低呈酸性。蒸汽冷凝水铁离子超标换热器因为蒸汽及凝水中氧腐蚀和低PH酸性腐蚀，腐蚀越严重，凝水颜色越深，浊度越大，铁离子指标数据越高。凝水中有无换热工质成分换热器严重腐蚀，会导致换热器腐蚀穿孔泄漏，凝水中有无换热工质成分杂质也是判断换热器已经严重腐蚀的指标。故可以从凝水颜色外观、铁离子指标、及凝水PH值、凝水中有无换热工质成分来不停炉判断换热器是否已经存在腐蚀，及换热器腐蚀严重与否。各位同行，各位同学，你们单位锅炉结垢是停炉清洗还是运行中清洗，清洗效果如何？锅炉排污率及锅炉能耗大不大？关于锅炉腐蚀结垢爆管、换热器腐蚀结垢判断、蒸汽冷凝水铁超标、锅水发红、蒸汽凝结水颜色发黄、锅炉结垢不停炉不停工在线除垢技术、凝汽器结垢不停机不停工不停车在线清洗除垢技术等问题，北京化工大学颜辉I86OO475З86随时欢迎各位同仁分享锅炉设备管理使用经验，随时欢迎各位同仁讨论问题交流经验心得，就解决锅炉各种实际问题相互学习。不停炉不停车判断锅炉、换热器等系统设备结垢与腐蚀的方法及需要注意的5个相关问题五、不停炉不停车解决锅炉、换热器等系统设备结垢与腐蚀问题案例1、概况某化工厂有型号：DZS30-3.7/350-Q的天然气蒸汽锅炉2台，平均每天产汽量670吨左右，锅炉给水为反渗透除盐水和回用蒸汽冷凝水，锅炉补水使用热力除氧，磷酸三钠阻垢。2021年8月1台锅炉爆管，从爆管处切割炉管内壁表面可以看到，爆管处炉管内壁表面覆盖着2-3mm厚的黑色水垢，用磁铁靠近扣下来的黑色水垢，黑色水垢呈现磁性特征，可以确定黑色水垢成分主要是磁性四氧化三铁。爆管炉管爆口形状不规则，但是裂纹扩展方向以平行于管轴的纵向裂纹为主，破口边缘呈钝边，断面粗糙，边缘无明显减薄，外表面有析碳，符合结垢长期过热导致管壁金属在高温下持续承受应力超过材料设计强度导致爆管。停炉维修时可见炉管及锅筒水流缓慢边角处等部位有灰白色钙镁垢与褐红色氧化铁垢形成的混合垢现象。至2025年10月，锅炉运行了50个月，蒸汽冷凝水铁离子超标Fe1.14mg/L（国标GB/T1576-2018铁离子Fe＜0.3mg/L），蒸汽冷凝水PH值5.57呈酸性，水样外观通透，凝水水样静置后有红色颗粒物沉积在底部（见图3左1）。锅水浊度大红褐色（见图4左1），加大排污锅水颜色外观无明显改善，锅水铁离子超标Fe2.69mg/L，锅水水样静置后有较多红色颗粒物沉积在底部。锅炉排烟温度177℃，排污量大，锅炉热效率低。▲图3某化工厂锅炉蒸汽系统腐蚀蒸汽冷凝水铁离子超标治理水样2、分析A、某化工厂锅炉结垢情况分析该化工厂早期爆管停炉维修时，发现炉管及锅筒水流缓慢边角处等部位有灰白色钙镁垢与褐红色氧化铁垢，实际工况有结垢；距上次停炉维修，锅炉运行了50个月，运行时间长；锅炉排烟温度高达177℃；排污量大，锅炉能耗大热效率低。从以上几点可以推断该化工厂锅炉存在较严重的结垢。B、某化工厂锅炉腐蚀情况分析尽管该化工厂早期爆管停炉维修时，发现炉管及锅筒水流缓慢边角处等部位有褐红色氧化铁混合垢，及爆管处有黑色四氧化三铁垢；锅水浊度大红褐色，加大排污锅水颜色外观无明显改善，锅水铁离子超标。这些氧化铁垢及锅水中超标的铁离子有可能大部分来源于回用的铁离子超标的蒸汽冷凝水在锅水中氧化铁浓缩沉淀，这些不能说明锅炉存在直接腐蚀情况。该化工厂锅炉有结垢，有结垢就一定有垢下电化学腐蚀即垢下腐蚀，该化工厂锅炉存在间接腐蚀情况。C、某化工厂换热器及蒸汽和冷凝水系统结垢情况分析从该化工厂蒸汽及冷凝水压力流量变化不大情况来看，该化工厂换热器及蒸汽和冷凝水系统结垢情况不明显。D、某化工厂换热器及蒸汽和冷凝水系统腐蚀情况分析从该化工厂蒸汽及冷凝水铁离子超标Fe1.14mg/L，蒸汽冷凝水PH值5.57呈酸性，水样外观通透，凝水水样静置后有红色颗粒物沉积在底部。从以上几点可以推断该化工厂换热器及蒸汽和冷凝水系统存在较严重的腐蚀情况。通过分析可以推断该化工厂锅炉存在垢下腐蚀和较严重的结垢；该化工厂换热器及蒸汽和冷凝水系统存在较严重的腐蚀情况。3、需要解决的问题A、解决锅炉腐蚀、锅水颜色发红，不停炉解决锅炉等系统设备结垢与腐蚀问题，防止锅炉爆管，节能减排，提高锅炉热效率，保障锅炉设备运行生产安全。B、不停车解决换热器及蒸汽和冷凝水系统存在较严重的腐蚀问题，解决蒸汽冷凝水铁超标、防止换热器及蒸汽和冷凝水系统腐蚀、穿孔、泄漏。▲图4某化工厂锅炉腐蚀结垢锅水颜色发红治理水样4、解决措施使用多效能BF防腐除垢剂替代磷酸三钠解决锅炉腐蚀、锅水颜色发红，不停炉解决锅炉等系统设备结垢与腐蚀问题。多效能BF防腐除垢剂可以替代磷酸三钠阻垢，多效能BF防腐除垢剂的螯合效能能将锅炉系统内存量钙镁垢及氧化铁混合垢螯合下来，并分散在锅水中随排污排出。使用BF凝水除铁缓蚀剂成膜法不停车解决换热器及蒸汽和冷凝水系统存在较严重的腐蚀问题。在锅炉给水中加入挥发性的碱性BF凝水除铁缓蚀剂，BF凝水除铁缓蚀剂不仅会提高给水、锅水、凝水的PH值，还会在包括锅炉及蒸汽与凝水在内的全系统设备和管网覆上一层保护膜，BF凝水除铁缓蚀剂形成的保护膜可以隔绝氧腐蚀和二氧化碳引起的弱酸性腐蚀，彻底截断了铁离子的来源，标本兼治从根本上解决蒸汽冷凝水因腐蚀产生的铁超标问题。多效能BF防腐除垢剂、BF凝水除铁缓蚀剂是北京化工大学研发的专利技术产品，是工业锅炉近零排污蒸汽发生技术的核心产品。多效能BF防腐除垢剂能在线不停炉对锅炉设备防腐除垢；BF凝水除铁缓蚀剂有良好的气液分配比，药剂随给水进入锅炉，受热汽化随蒸汽进入换热系统，再随蒸汽冷凝水又回到锅炉，药剂一直在系统内随着蒸汽与凝水来回循环不停，在包括锅炉及蒸汽与凝水在内的全系统设备和管网金属内表面形成具有吸附及憎水作用的单分子层保护膜。该膜的分子间隙比二氧化碳和氧分子的截面小，从而能防止系统氧腐蚀和弱碳酸腐蚀的发生。5、解决过程2025年8月30日上午10点，取锅水水样（见图1左1）、蒸汽冷凝水水样存档，锅水水样颜色外观发红，锅水水样底部有较多红色沉淀物（见图4左1）；蒸汽冷凝水水样颜色外观还算通透，颜色微微发红，凝水水样底部有少量红色沉淀物（见图3左1）。在锅炉给水中停止投加磷酸三钠，开始投加多效能BF防腐除垢剂、BF凝水除铁缓蚀剂。2025年8月31日上午10点，取锅水水样（见图4左2）、蒸汽冷凝水水样（见图3左2）存档后，开始投加多效能BF防腐除垢剂、BF凝水除铁缓蚀剂。锅水水样颜色外观红褐色，浊度变大，锅水水样底部有很多红色沉淀物；蒸汽冷凝水水样颜色外观发红，凝水水样底部有不少红色沉淀物。增加锅炉排污次数和排污时长，加快锅水置换，防止锅内已螯合下来的存量水垢重新沉积。2025年9月5日上午10点，取锅水水样（见图4左7）、蒸汽冷凝水水样（见图3左7）存档后，开始投加多效能BF防腐除垢剂、BF凝水除铁缓蚀剂。锅水水样颜色外观红褐色，浊度大，锅水水样底部有不少红色沉淀物，保持锅炉排污量，继续加快锅水置换；蒸汽冷凝水水样外观通透纯净，颜色恢复正常，凝水水样底部无沉淀物。凝水水样送检，凝水铁离子Fe0.017mg/L，PH9.4。历时7天，该化工厂换热器及蒸汽和冷凝水系统腐蚀问题已控制，凝水铁离子达标。2025年9月25日上午10点，取锅水水样存档后，开始投加多效能BF防腐除垢剂、BF凝水除铁缓蚀剂。锅水水样外观通透，锅水颜色恢复正常，锅水水样底部无沉淀物。锅炉排污恢复正常并开始分期减少排污量，平均锅