水垢的形成危害及其清除

1、水垢的形成，危害及其清除锅炉给水中溶有的钙、镁盐类等杂质，在锅炉执行中，随炉水浓缩温度的升高而析出。析 出钙镁类杂质，可在锅炉的受热面上形成各种不同密度和不同成分的固体附著物，这些固体 附著物称为水垢。1、水垢的种类（一）碱土金属垢：包括以钙为主要成分的垢，如硫酸钙垢、硅酸钙垢、碳酸钙垢等， 以镁为主要成分的，如氢氧化镁垢、磷酸镁垢等。（二）铁垢：包括以铁为主要成分的垢，有氧化铁垢、磷酸盐铁垢和硅酸盐铁垢。（三）铝垢：是以铝为主要成分的垢，如硅酸铝垢。（四）铜垢：是以金属铜为主要成分的垢。硫酸钙垢坚硬而致密，在低压锅炉装置上，主要以半水合物或石膏的形式沉淀附着；在 锅炉本体中，以无水化合物的形

2、式沉淀附着。硅酸钙垢主要在锅炉热负荷较大的受热面上形成，它沉淀为硅灰石，垢的硬度较大，导 热性很差，能牢固地粘附在受热面上。碳酸盐垢有着不同的特性，它既可以是坚硬的水垢，又可以是松软的水渣。当炉水进行微弱蒸发时，碳酸盐常沉淀成坚硬的结晶状水垢。当炉水进行剧烈沸腾时，碳酸盐又常常沉淀为水渣。氢氧化镁和磷酸镁易粘附在锅炉壁上，形成二次水垢。水垢成分中大部分是碱土金属垢（达9 0%），还有铁垢、铝垢、铜垢等和金属腐蚀产物 及有机物等。按水垢的形成程序可分为两种：一是盐类杂质在受热面上直接结晶而形成的一次水垢； 一是易粘附在受热面上的水渣，再次产生二次水垢。水渣分为两种，除一种水渣易粘附在受热面上，形

3、成难以用机械方式除去的二次水垢外，还 有一种水渣呈流动状态不易粘附在受热面上，执行中可按照排污方法将其排出。由此看来，不论是一次水垢，还是二次水垢或水渣的形成程序，都是在一定环境和一定条件 下形成的，互相牵连，互相制约，所以不可忽视。2、水垢的形成水垢和水渣的形成是一个复杂的物理化学程序，这个程序分为两步：第一步为盐类杂质由过饱和溶液中析出；第二步为结晶出来的盐类杂质附着在金属受热面上，形成水垢或悬浮在溶液中成为水渣。这 个程序的第一步容易理解，因为锅炉在执行程序中，炉水由于受热而蒸发浓缩，致使盐类杂 质达到溶解极限，即溶度积。如果盐类阴、阳离子的浓度乘积超过其溶度积，此盐类杂质便 会从过饱和

4、溶液中析出。反之，盐类将继续溶解。在锅炉执行程序中，水中盐类超过溶度积的原因有以下三点：（一）锅炉装置中水的蒸发浓缩，致使炉水中盐类杂质浓度升高，组建达到过饱和状态。（二）热力装置在加热程序中，某些离子发生化学变化而形成一种难溶的化合物，如水加热 到6 07 0摄氏度以上时，重碳酸根转变成碳酸根。水的温度越高，重碳酸根转变成碳酸 根越多，这样使易溶的重碳酸盐产生了难溶的碳酸盐。（三）某种盐类（如钙、镁盐）的溶解度随温度的升高而降低，因此在接近受热面的水中，此 种盐类首先应超过溶度积而析出。第一步所形成的过饱和状态溶液很不稳定，开始时是治安过饱和溶液中发生盐类结晶核 心上，极小的微粒逐渐长大成颗

5、粒，最后形成粗结晶体或絮状的水垢或水渣。形成水垢或水 渣，不仅与盐类物质的化学成分有关，而且还取决于盐类杂质和受热面之间物理化学因素。 如果金属受热面粗糙并伴有凸瘤包时，便会成为过饱和溶液产生固态的结晶核。金属受热面 氧化层有相当大的附着力，它可成为金属壁与析出结晶沉淀物的粘结中间层。因此，金属表 面粗糙或覆写一层氧化物时，盐类杂质沉淀出来将主要成为水垢。反之，在光洁的受热金属 面上，则多呈水渣。3、水垢的危害水垢直接威胁锅炉装置的安全和锅炉的使用寿命，因为水垢的导热系数很小。水垢的导 热系数比金属的导热系数小几百倍。因此，即使在受热面上形成不太厚的水垢，也会由于热 阻大，使其导热效率降低，造

6、成热损失，浪费燃料。实践证明，锅炉受热面结有1公厘的水 垢，能使煤的消耗增加1.52%左右。由于受热面上结有水垢，会使金属管壁局部过热， 当壁温超过其工作允许极限温度时，会使管子鼓包，严重的会引起锅炉爆管事故，使人身安 全受到威胁。水垢是一种复杂的盐类，其中含有卤素离子，在高温下对铁有腐蚀作用。通过 对铁质水垢的分析，可知它含铁量达2 03 0%左右。水垢侵蚀金属会使锅炉内壁变脆， 并不断向锅炉深处腐蚀。由于清除水垢要停炉、消耗人力、物力，以及造成锅炉的机械损伤 和化学腐蚀。因此，防止水垢和清除水垢是水质处理工作中必须解决的问题。五，水垢的去除方案（一）机械除垢法：当炉内有水垢或水渣时，停炉后

7、放掉炉石，使锅炉冷却，用水冲洗或用 螺旋钢丝刷清除。如果水垢很坚硬，可用电力或水力带动的洗管器来清洗。此法只适用于清 洗钢管，不适用于清洗铜管，因为洗管器容易将铜管损伤。（二）酸洗除垢法：用酸清洗水垢可用盐酸、磷酸、铬酸及氢氟酸，但不能用硫酸。因为硫 酸与水接触时，在水垢表面产生硫酸钙硬膜，使膜下的水垢不易接触到酸液。磷酸和铬酸虽 然比盐酸有效，但由于价格太贵，所以一般都用盐酸。盐酸只能清洗碳酸盐水垢，酸洗时产 生的氯化镁和氯化钙溶解度很大，容易除去，并伴有二氧化碳产生，有搅拌盐酸液的作用。 对于纯硅酸盐水垢，可使用氢氟酸清洗。如果锅炉中以硫酸盐和硅酸盐为主的混合水垢，也 可使用盐酸清洗。酸洗

8、的作用在于用酸溶液溶解水垢与金属壁间的氧化铁层，使酸接触到金 属，从而产生氢气泡使水垢脱落。它与盐酸盐垢的盐酸清洗道理不同。酸洗时，一般控制盐 酸溶液浓度为35 %，也可根据水垢的厚度来确定。组态盐酸液时，应注意市售盐酸浓 度不同，要经过换算后再配制。用酸洗的缺点是，盐酸对金属有腐蚀作用。酸液的浓度越大， 温度越高，对金属的腐蚀性就越大。因此，为了保护金属在酸洗时不受腐蚀，必须在酸液中 加入抑制剂。抑制剂的种类很多，每种抑制剂都在一定条件下才有效。用盐酸酸洗时，国内 普通使用02 抑制剂。锅炉进行酸洗时，应注意一下几点：为保证酸洗效果，酸洗中，应不断搅动酸液。可采用耐酸泵进行灌注式酸洗，强迫酸

9、液 在锅炉中回圈。如果采用静置浸泡式酸洗，应将酸液加温到50700C,利用酸和水垢作用 产生的二氧化碳气泡进行搅动，以充分发挥酸液的作用。在酸洗程序中，应对进出锅炉的酸液进行化验，以便正确判断酸洗结束时间。如果排出的 酸液浓度大幅降低，需要补充新酸液；如果酸液浓度下降渐缓，而且逐渐稳定，表明酸洗完 毕。酸洗完毕，先放出酸液，再用清水冲洗，然后将水加满，并加入水容量0.3 %左右的氢 氧化钠（先将氢氧化钠溶于水再注入），煮沸0.51小时，以中和余酸。放出碱液后，再 用清水冲洗一两次即可。（三）碱洗除垢法：用碱洗不能清除碳酸盐水垢，因为碱对碳酸盐水垢不起作用。用碱主要 是清除硫酸盐和硅酸盐水垢，还可以清除硫酸盐和硅酸盐的混合水垢。此法不是使水垢溶解 除去，而是使水垢软化，再用机械的方法清除。碱洗除垢法所用的药剂有碳酸钠和氢氧化钠 两种。如果使用磷酸三钠，不但能清除硫酸盐和氢氧化钠没吨水24公斤，浓度0.2 0.4 %；磷酸三钠每吨水35公斤，浓度0.30.5 %。碱洗时用药量为：碳酸钠 每吨水1020公斤，浓度12 %,氢氧化钠每吨水24公斤，浓度0.2 0.4 %；磷酸三钠每吨水35公斤，浓度0.30.5 %。碱洗也是不升压的长时间煮 炉，一般不少于24小时，最多可以达40小时。碱煮后要立即冲掉