给水中杂质进入锅炉后,随着水温不断地升高或蒸发浓缩在锅内受热面水侧金属
表面上生成的固体附着物称为水垢。
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。
三、水垢的危害水垢的导热性一般都很差。不同的水垢因其化学组成不同,内
部孔隙不同,水垢内各层次结构不同等原因,导热性也各不相同。各种水垢的
导热系数如表7-10所示。水垢的导热系数大约仅为钢材板的导热系数的1×
10-1~1×10-2。这就是说假设有0.lmm厚的水垢附着在金属壁上,其热阻
相当于加厚了几毫米到几十毫米。水垢的导热系数很低是水垢危害大的主要原
因。
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*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*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。
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