锅炉运行中水垢的形成、危害及其清除
锅炉给水中溶有的钙、镁盐类等杂质，在锅炉运行中，随炉水浓缩和温度的升高而析出。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着物，这些固体附着物称为水垢。
一、水垢的种类
1、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。
2、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。
3、铝垢：是以铝为主要成分的垢，如硅酸铝垢。
4、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90％），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过程，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。
二、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。这个过程的第一步容易理解，因为锅炉在运行过程中， 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溶液中析出。反之，盐类将继续溶解。
在锅炉运行过程中，水中盐类超过溶度积的原因有以下三点：
1、锅炉装置中水的蒸发浓缩，致使炉水中盐类杂质浓度升高，逐渐达到过饱和状态。
2、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60～70℃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。
3、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。
三、、水垢的三 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，造成热损失，浪费燃料。实践证明，锅炉受热面结有 1 毫米的水垢，能使煤的消耗增加 1.5 ～2％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20～30％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。
四、水垢的清除方案
1、机械除垢法：当炉内有水垢或水渣时，停炉后放掉炉石，使锅炉冷却，采用水冲洗或用螺旋钢丝刷清除。 如果水垢很坚硬，可用高压水射流情洗、电力或水力带动的清管器来清洗。 此方法只适用于清洗钢管，不适用于清洗铜管，因为清管器容易将铜管损伤。
2、常规水垢化学除垢法：根据设备的材质，选用RT-828系列安全强力除垢清洗剂，一般控制溶液浓度为5 ～ 20％，也可根据水垢的厚度来确定。清洗完毕，先放出废液，再用清水冲洗，然后将水加满，并加入水容量 3 ％左右的RT-306中和剂，浸泡煮沸 0.5 ～ 1 小时，放出残液后，再用清水冲洗一两次即可。
3、特殊水垢化学除垢法：对于硫酸盐和硅酸盐水垢、硫酸盐和硅酸盐的混合水垢。选用RT-832特殊水垢预处理清洗剂，一般控制溶液浓度为2～5％，也可根据水垢的厚度来确定。清洗可不升压长时间煮炉，一般不少于 24-48 小时，清洗后要立即冲掉水渣泥渣。对于结垢程度严重的设备，此方法不能使水垢彻底溶解除去，而是使水垢软化泥化，需开启锅炉再用常规化学清洗方法或机械方法清除泥渣，否则泥渣重新硬化，难以清除。
五、工程师建议
根据调查总结和所得的结论，提出以下建议，以便更好地进行生产和保护有限资源。
1、經常清除水垢，保持鍋爐的熱高傳導性。经常清除水垢，保持锅炉热能的高传导性。
2、对进入锅炉内部的原水进行水质处理，使有害化学成分在进入锅炉之前加以去除。
作者：/发布日期：2009/10/13 13:57:00