锅炉用水水质的好坏，直接影响到锅炉的安全、经济运行。本文试图对锅炉水垢的危害及其预防作一介绍，以引起锅炉使用单位的高度重视。
一、水垢的形成及性质
水是一种良好的溶剂，可以溶解许多杂质。水中的杂质按颗粒直径大小分为悬浮物、溶解物、胶体物三大类。水垢的形成是一个复杂的物理化学过程，其原因有两个方面：一是水中有钙、镁离子及其它重金属离子存在，是水垢形成的根本原因;二是固态物质从过饱和的炉水中沉淀析出并粘附在金属受热面上，是水垢形成另外原因。当含有钙、镁等盐类杂质的水进入锅炉后，吸收高温烟气传给的热量，钙、镁盐类杂质便会发生化学反应，生成难溶固体物质析出。所析出固体物质就会附着在锅筒、水冷壁管等受热面的内壁上，形成一层“膜”，阻碍热量传递，这层“膜”称之为水垢。
水垢的组成或成分是比较复杂的，通常都不是一种单一化合物，而是以一种化学成分为主，并同时含有其它化学成分。按水垢的化学成分，一般可分为碳酸盐水垢、硫酸盐水垢、硅酸盐水垢、氧化铁水垢、含油水垢、混合水垢及泥垢等几种。
二、水垢对锅炉安全、经济运行的危害
(一)从节能减排角度出发，锅炉水垢存在以下危害：
1、降低锅炉热效率，浪费大量燃料。锅炉结生水垢后，受热面的传热性能变差，燃料燃烧时所放出的热量不能迅速传递给炉水，因而大量热量被烟气带走，造成排烟温度升高，增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。实验数据表明，当结生水垢达1.5毫米时，就要多消耗6%的燃料;为5毫米时，燃料消耗就要达到15%;为8毫米时，燃料消耗量则增至34%。就我国目前57.82万台锅炉来看，如果仅一部分锅炉结有不同程度的水垢的话，所浪费的燃料也是十分惊人的。
2、缩短锅炉使用寿命，浪费大量资金。一般锅炉使用寿命，在正常使用条件下，能够连续运行20年左右。而现在大部分使用单位的锅炉没有达到这一寿命，其原因是多方面的，其中之一就有水垢的影响。锅炉结垢严重引发锅筒鼓包、水冷壁或对流管束爆管。锅筒挖补修复后，要根据实际情况对其适当降压使用，以确保安全。这样一来，对于要求蒸汽压力较高的单位来说，就不得不更换新的锅炉。有些单位也会因蒸汽压力过低而影响产品质量，甚至出现次品，直接影响经济效益。
(二)从锅炉运行安全角度出发，锅炉结生水垢存在以下危害：
1、破坏水循环。锅炉水循环有自然水循环和强迫水循环两种形式。前者是靠上升管和下降管的汽水比重不同产生的压力差而进行的水循环。后者主要是依靠水泵的机械动力的作用而迫使循环的。无论是哪一种循环形式，都是经过设计计算的，也就是说保证有足够的流通截面积。当炉管内壁结生水垢后，会使得管内流通截面积减少，流动阻力增大，破坏了正常的水循环，使得向火面的金属壁温升高。当管路完全被水垢堵死后，水循环则完全停止，金属壁温则更高，长期下去就易因过烧发生爆管事故。
2、引起金属过热，强度降低，危及安全。锅炉受热面使用的钢材，一般均为碳素钢，在使用过程中，允许金属壁温在450℃以下。锅炉在正常运行时，金属壁温一般在280℃以下。当锅炉受热面无垢时，金属受热后能很快将热量传递给水，此时两者的温差约为30℃。但是，如果受热面结生水垢，情况就不大一样了。例如，当工作压力为1.25Mpa的锅炉受热面结有1毫米厚水垢时(混合水垢)，金属壁温与炉水温差就会达到200℃左右。也就是说此时金属壁温在钢材允许温度之内。但当水垢达3毫米时，金属壁温则上升到580℃，远远超过了钢材的允许温度。因而，这时钢材的抗拉强度就会由原来的4.0Mpa下降到1.0Mpa，锅炉受压元件就会在内压作用下发生过热鼓疱、变形、泄漏，甚至爆炸。
三、水垢的预防与清除
要保证锅炉不结垢或薄垢运行，就要加强锅炉给水处理，这是保证锅炉安全和经济运行的重要环节。预防水垢生成，通常采用下列方法：人工、机械除垢：一要靠人工锤、刮、铲等清除水垢，最后冲洗排尽。这个方法除垢效率低、劳动强度大，随着化学清洗技术的提高，目前很少使用。
(一)机械除垢
依靠专门的清洗工具，如带有电机、钢丝软带的电动洗管器。清除水垢的物理过程是：当转轴上的铣刀因电机驱动与软轴一起转动时，铣刀和水垢接触，铣刀不仅跟着软轴转，同时也沿管壁移动，将水垢研碎、研细直到剥落。
直径为35mm～100mm的管内水垢均可清除。
(二)化学除垢
化学除垢分碱洗法和酸洗法，碱洗法就是将不同品种、不同浓度的碱液注入锅炉，然后在一定的压力下进行煮炉，从而达到碱洗的目的。酸洗除垢时，酸不仅能清除锅炉受热面上的水垢，同时也能与金属反应，从而使锅炉遭到腐蚀或穿孔。因此酸洗的技术与要求比较高，锅炉酸洗除垢时，必须请具有相应酸洗级别的酸洗单位来进行。
(三)锅外水处理
这种方法适用于各种锅炉。目前锅外水处理效果可靠的有石灰──纯碱软化法，是向已经澄清的水中加入适量的生石灰和纯碱达到软化目的。石灰──纯碱软化法有冷法和热法两种。冷法是在室温下进行，使水中残余硬度降至1.5～2毫克当量/升;热法是将水温加热到20～80℃，使水中残余硬度降至0.3～0.4毫克当量/升。
离子交换剂分无机和有机两大类：无机交换树脂只能进行表面交换，软化效果差，使用较少;而有机交换树脂的特点是颗粒核心结构疏松，交换反应在颗粒表面和内部可以同时进行，软化效果较好。
(四)锅内水处理
此法主要是向炉水中加入化学药品，与炉水中形成水垢的钙、镁盐形成疏松的沉渣，然后用排污的方法将沉渣排出炉外，起到防止(或减少)锅炉结垢的作用，炉内加药水处理一般用小型低压火管锅炉。锅内水处理常用的药品有：磷酸三钠、碳酸钠(纯碱)、氢氧化钠(火碱)及有机胶体(栲胶)等。凡采用锅内水处理的，应加强锅炉排污，使已形成的泥渣、泥垢等排出炉外，收到较好的效果。
四、结束语
笔者认为，水处理工作是否落实到实处，关键在于管理。如果有了水处理设备而不用，等于没有水处理。因而，这就需要锅炉使用单位领导树立“安全第一，预防为主”的思想，真正认识到水处理工作在锅炉安全运行、节能减排工作中的重要性。在能源日益紧缺的今天，加强对锅炉用水质量的管理，促进节能减排工作的开展，保证锅炉安全、经济运行，无疑是一件利国利民的事。
