锅炉煮炉除垢清洗过程中的化学反应

煮炉是利用难溶化合物转化的原理除垢。在煮炉化学反应中，使用较高浓度的转化溶液，在相当高的温度下，对水垢进行液固两相间的化学反应，经过相当长的时间，使垢变得松软而脱落，再辅以人工的清理铲刮，可达到80%以上的除垢效果，这是在锅炉制造工艺为铆接和胀接时代的安全快速（和人工除垢相比）清洗方法。锅炉采取全焊接工艺后，煮炉压力降为常压，温度小于等于95℃ ，使水垢能浸润和疏松，有利于酸洗的进行。

常规的煮炉是对3.8MPa及以下的采暖锅炉和工业锅炉进行的投产前清洗。它利用碱的皂化除污作用，洗去制造、运输和存放中的油脂、灰尘和沙粒。煮炉还有使金属表面钝化的作用。

煮炉中的化学反应可分为以下四个种类

（1）除油污煮炉反应

以油酸为代表的煮炉皂化反应为：

C₁₇H₃₃COOH+NaOH→C₁₇H₃₃COONa+H₂O

C₁₇H₃₃COOH+Na₃PO₄→C₁₇H₃₃COONa+Na₂HPO₄

以二氧化硅为代表的尘埃污物的煮炉反应为

SiO₂+2NaOH→Na₂SiO₃+H₂O

（2）表面膜转化的钝化反应

钢铁的表层是氧化亚铁和氧化铁，在大气环境中和水中是氢氧化亚铁和氢氧化铁，它们在煮炉中和磷酸三钠作用形成磷酸铁转化膜。

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O+4Na₃PO₄→4FePO₄+12NaOH

Fe(OH)₃+Na₃PO₄→FePO₄+3NaOH

磷酸盐钝化膜的形成机制较复杂，其成分也不仅是磷酸铁，在成膜过程中存在着钢铁表层的腐蚀和氧化膜的转化以及磷酸铁膜的形成。

（3）低压锅炉水垢的转化和再酸溶清洗

硅酸盐垢极难溶解，依靠煮炉溶液的较高浓度和达250℃ 的高温度，使用氢氧化钠处理，可使其转化松散脱落；硫酸钙不能用酸溶解，可借助其较高的溶度积，用碳酸钠转化为碳酸钙，用盐酸可将其溶解。硫酸钙也能和磷酸钠作用使其变得疏松易除。以上煮炉反应式如下：

SiO₂+2NaOH→Na₂SiO₃+H₂O

CaSiO₃+2NaOH→Ca(OH)₂+Na₂SiO₃

Mg₃Si₂O₇+4NaOH+H₂O→3Mg(OH)₂+2Na₂SiO₃

CaSO₄+Na₂CO₃→CaCO₃+Na₂SO₄

CaCO₃+2HCL→CaCL₂+CO₂↑+H₂O

3CaSO₄+2Na₂PO₄→Ca₃(PO₄)₂+3Na₂SO₄

Ca₃(PO₄)₂+6HCL→3CaCL₂+2H₃PO₄

煮炉使难以酸溶的垢种变得可溶，是清洗硅酸盐垢和硫酸钙垢的主要方法。煮炉还使硬质水垢变得松散，无需进行酸溶，可用压力水从受热面上冲除。

（4）栲胶（单宁）煮炉反应

小于0.8MPa的低压小容量锅炉，结垢后常采取栲胶煮炉除垢。栲胶也称单宁，是鞣酸，主要成分是没食子酸，它对碳酸钙垢有酸溶和络合双重作用。单宁与碳酸钙的反应可以没食子酸为代表，写作如下：

2C₆H₂(OH)₃COOH+4CaCO₃→(2C₆H₂)O₆Ca₃(COO)₂Ca+4CO₂+4H₂O

单宁煮炉不是将碳酸钙溶解，而是使之变得松软。煮炉后必须辅以人工清理残垢。