一、引言
燃气锅炉作为工业及民用供热的核心设备，长期运行中因水质、温度及压力变化，其受热面（如炉管、汽包）易形成水垢、锈蚀物及其他沉积物。这些沉积物不仅降低锅炉热效率，更可能引发安全隐患。化学清洗作为清除沉积物的关键技术，对保障锅炉安全、经济运行具有重要意义。本文从必要性、技术方法及规范要求三方面展开综述。
二、燃气锅炉化学清洗的必要性分析
1. 降低热阻，提升能源效率
锅炉受热面结垢是影响热传导的主要因素。水垢的导热系数（约0.5-5 W/(m·K)）远低于钢材（约40-50 W/(m·K)），即使1mm厚的水垢也会使热阻增加30%以上。据《工业锅炉经济运行》（GB/T 17954-2022）数据，水垢厚度每增加1mm，燃料消耗上升5%-8%。以10t/h燃气锅炉为例，年运行8000小时，结垢1mm将多消耗天然气约12万立方米（按热效率下降5%计算），经济损失显著。
2. 消除安全隐患，延长设备寿命
水垢的局部堆积会导致炉管受热不均，引发“过烧”现象：当炉管金属温度超过允许值（如碳钢炉管长期超450℃），可能出现变形、鼓包甚至爆管。此外，水垢下的“闭塞电池”效应会加速金属腐蚀（如氧腐蚀、酸腐蚀），导致炉管减薄、泄漏风险增加。某电厂统计显示，未定期清洗的燃气锅炉，炉管腐蚀失效概率较规范清洗的设备高3-5倍。
3. 保障蒸汽/热水品质，满足工艺需求
对于工业用锅炉（如食品、医药行业），结垢及锈蚀物脱落可能污染蒸汽或热水，影响产品质量。例如，制药厂锅炉若结垢严重，蒸汽中携带的铁氧化物可能污染药液，导致批次报废。化学清洗可有效清除系统内杂质，确保介质纯度符合工艺标准。
三、燃气锅炉化学清洗核心方法与技术要点
1. 清洗前准备：垢型分析与方案设计
- 垢样采集与分析：通过刮取、切割或内窥镜观察，确定垢层成分（如碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、铁氧化物等）。常用检测手段包括X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及化学滴定，以针对性选择清洗药剂。
- 设备评估：检查锅炉材质（如碳钢、不锈钢）、结构（如管程、联箱）及历史运行记录，排除泄漏点，确定清洗范围（整体或局部）。
- 药剂筛选：根据垢型选择主剂（如盐酸除碳酸盐垢、柠檬酸除铁垢），并添加缓蚀剂（如LAN-826，缓蚀率＞99%）、分散剂（如聚羧酸盐）及抑泡剂，避免金属腐蚀或药剂失效。
2. 化学清洗核心工艺步骤
（1）碱洗（预清洗）
- 目的：去除油类、有机物及疏松沉积物，提高后续酸洗效率。
- 药剂：氢氧化钠（0.5%-1%）+ 磷酸三钠（0.3%-0.5%）+ 表面活性剂（如OP-10，0.1%）。
- 工艺：温度80-90℃，循环4-6小时，至排出液油含量＜50mg/L。
（2）酸洗（主清洗）
- 药剂选择：
- 碳酸盐垢（CaCO₃、MgCO₃）：盐酸（3%-5%）+ 缓蚀剂（0.2%-0.5%），反应快、成本低。
- 硫酸盐/硅酸盐垢：氢氟酸（0.5%-2%）或氨基磺酸（4%-6%），需控制浓度防止硅化物二次沉积。
- 铁基垢（Fe₃O₄、Fe₂O₃）：柠檬酸（3%-5%）+ 氨水（调节pH至3-4），络合除铁效果佳。
- 工艺参数：温度50-60℃（盐酸）或80-90℃（柠檬酸），循环时间4-8小时，至酸浓度稳定（＜0.2%变化）或铁离子浓度不再上升。
（3）中和与钝化
- 中和：酸洗后用碳酸钠（0.5%-1%）溶液中和残留酸液，pH调节至6-7。
- 钝化：在金属表面形成致密氧化膜（如Fe₃O₄），防止返锈。常用药剂为亚硝酸钠（3%-5%）或磷酸三钠（2%-3%），温度80-90℃，循环2-4小时，最终钝化膜需均匀、无花斑。
3. 后处理与效果验证
- 废液处理：酸洗废液需中和（pH6-9）、沉淀（去除重金属离子）后排放，符合《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）。
- 效果检测：
- 目视检查：受热面无可见垢层，金属表面清洁、无点蚀。
- 腐蚀速率：参照《锅炉化学清洗规则》（TSG G5003-2016），碳钢腐蚀速率应＜6g/(m²·h)，总腐蚀量＜72g/m²。
四、规范与注意事项
- 执行标准：必须遵循TSG G5003-2016《锅炉化学清洗规则》及GB/T 16995-2017《工业锅炉化学清洗工程技术规范》，清洗单位需具备相应资质。
- 安全控制：
- 人员防护：穿戴耐酸碱手套、护目镜，现场配备冲洗水源及急救药品。
- 设备监控：清洗过程中实时监测压力、温度及药剂浓度，避免“气阻”或局部过热。
五、结论
燃气锅炉化学清洗是解决结垢、腐蚀问题的关键技术，通过科学的垢型分析、药剂选择及工艺控制，可显著提升锅炉热效率（恢复95%以上设计值）、消除安全隐患并延长设备寿命（约30%-50%）。未来，随着环保要求升级，低腐蚀、可生物降解的清洗药剂（如葡萄糖酸钠、生物酸）将成为发展方向，同时智能化监控（如在线pH、铁离子检测）将进一步提高清洗效率与安全性。
