一、水垢的形成

1. 受热分解

含有暂时硬度的水进入锅炉后 , 在加热过程中 , 一些钙镁盐类受热分解 , 从溶于水的物质转变成难溶于水的物质 , 附 着于锅炉金属表面上结为水垢 , 钙和镁盐类分解如下 :

ca(HC03)2 →CaC03 ↓ +H2O+C02↑

    Mg(HCO)2→MgC03+H2O+C02↑

MgC03+H2O → Mg(OH)2↓+c02↑

2. 某些盐类超过了其溶解度 由于锅水的不断蒸发和浓缩 , 水中的溶解盐类含量不断增加 , 当某些盐类达到过饱和时 , 盐类在蒸发面上析出固相 ,结生水垢。

3. 溶解度下降

随着锅水温度的升高 , 锅水中某些盐类溶解度下降 , 如CaS04 和 CaSi03 等盐类。

4. 相互反应 给水中原溶解度较大的盐类和锅水中其他盐类、碱反应 后 , 生成难溶于水的化合物 , 从而结生水垢。一些盐和碱相 互反应如下 :/ Ca(HC03)2+2NaOH=CaC03 ↓ +N4C03+H20 

CaCl2+Na2C03=CaC03↓+2NaCl

5. 水渣转化

当锅内水渣过多时 , 而且又粘 , 如 Mg (OH)2 和 Mg3(P04)2 等 , 如果排污不及时 , 很容易由泥渣转化为水垢。

 二、水垢的分类

1. 碳酸盐水垢 :是以钙簇的碳酸盐为主要成分的水垢 , 包括氢氧化缕 , 其中 CaC03>50 × 10-2.

硫酸盐水垢 : 是以硫酸钙为主要成分的水垢 , 其中CaS04>50 × 10-2 。

3. 硅酸盐水垢 : 当水垢中的 Si02>20 × 10-2 时 , 属于这类水垢。

4. 混合水垢 : 这种水垢有两种组成形式 : 一种是钙簇的 碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐以及氧化铁等组成的混合物 , 难以 分出哪一种是主要成分 ; 另一种是各种水垢以夹层的形式组 成为一体 , 所以也很难指出哪一种成分是主要的。表 7-9 给出 了各种水垢的定性鉴别方法。水垢的危害可归纳如下 :

1. 浪费燃料、降低锅炉热效率

因为水垢的导热系数比钢材的导热系数小数十倍到数百 倍。因此锅炉结有水垢时 , 使锅炉受热面的传热性能变差 , 燃 料燃烧所放出的热量不能有效地传递到锅炉水中 , 大量的热 量被烟气带走 , 造成排烟温度升高 , 排烟热损失增加 , 锅炉 的热效率降低。在这种情况下 , 为保证锅炉的参数 , 就必须 更多投加燃料 , 提高炉膛的温度和烟气温度 , 因此造成燃料浪费。有人估算 , 锅炉受热面上结有 1mm 厚的水垢 , 浪费燃 料约 3%~5% 。

2. 影响锅炉安全运行

    锅炉水垢常常生成在热负荷很高的锅炉受热面上。因水垢导热性能很差 , 导致金属管壁局部温度大大升高。当温度 超过了金属所能承受的允许温度时 , 金属因过热而蠕变 , 强 度降低 , 在锅炉工作压力下 , 金属会发生鼓包、穿孔和破裂、影响锅炉安全运行。

3. 水垢能导致垢下金属腐蚀

    锅炉受热面内有水垢附着的条件下 , 从水垢的孔、缝隙渗入的锅水 , 在沉积的水垢层与锅炉受热面之间急剧蒸发。在 水垢层下 , 锅水可被浓缩到很高浓度。其中有些物质在高温高浓度的条件下会对锅炉受热面产生严重腐蚀 , 如 NaOH 等。结垢、腐蚀过程相互促进 , 会很快导致金属受热面的损坏 , 以致使锅炉发生爆管事故。

4. 降低锅炉出力

    锅炉结垢后 , 由于传热性变差 , 要达到锅炉额定蒸发量或额定产热量 , 就需要多消耗燃料。但随着结垢厚度的增加 , 以及炉膛容积的炉排面积是一定的 , 燃料消耗受到限制 , 因 此锅炉的出力就会降低。

5. 结垢会降低锅炉使用寿命

锅炉受热面上的水垢 , 必须彻底清除才能保证锅炉安全经济运行。无论人工、机械、还是采用化学药品除垢都会影响锅炉的使用寿命。

四、水垢的清除

1. 人工除垢

这种方法要靠人工锤、刮、铲筹清除水垢 , 最后冲洗排尽。此方法除垢效率低、劳动强度大 , 随着化学清洗技术的 提高 , 目前很少使用。

2. 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 : 当转轴上的镜刀因电动机驱 动 , 与软轴一起转动时 , 镜刀和水垢接触 , 镜刀不仅跟软轴 转 , 同时也沿管壁移动 , 将水垢研碎研细、剥落。直径为 35 ~100mm 的管内水垢 , 均可清除。电动洗管器规格型号见表7-11 。

3. 化学除垢

化学除垢分碱洗法和酸洗法两种。 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 , 一般煮 48h 或更长一点时间 , 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 技术要求比较高 , 不经批准一般单位和个人不准从事酸洗除垢业务。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。此酸洗单位必须持有锅炉压力容器安全监察部 门颁发的化学清洗许可证。