給水中雜質進入鍋爐后,隨著水溫不斷地升高或蒸發濃縮在鍋內受熱面水側金屬
表面上生成的固體附著物稱為水垢。
一、水垢的形成
1.受熱分解
含有暫時硬度的水進入鍋爐后,在加熱過程中,一些鈣鎂鹽類受熱分解,從溶
于水的物質轉變成難溶于水的物質,附著于鍋爐金屬表面上結為水垢,鈣和鎂
鹽類分解如下:
ca(HC03)2→CaC03↓ H2O C02↑
Mg(HCO)2→MgC03 H2O C02↑
MgC03 H2O→Mg(OH)2↓ c02↑
2.某些鹽類超過了其溶解度由于鍋水的不斷蒸發和濃縮,水中的溶解鹽類含量
不斷增加,當某些鹽類達到過飽和時,鹽類在蒸發面上析出固相,結生水垢。
3.溶解度下降
隨著鍋水溫度的升高,鍋水中某些鹽類溶解度下降,如CaS04和CaSi03等鹽
類。
4.相互反應給水中原溶解度較大的鹽類和鍋水中其他鹽類、堿反應后,生成
難溶于水的化合物,從而結生水垢。一些鹽和堿相互反應如下:/Ca(HC03)
2 2NaOH=CaC03↓ N4C03 H20
CaCl2 Na2C03=CaC03↓ 2NaCl
5.水渣轉化
當鍋內水渣過多時,而且又粘,如Mg(OH)2和Mg3(P04)2等,如果排污不
及時,很容易由泥渣轉化為水垢。
二、水垢的分類
1.碳酸鹽水垢:是以鈣簇的碳酸鹽為主要成分的水垢,包括氫氧化縷,其中
CaC03>50×10-2.
硫酸鹽水垢:是以硫酸鈣為主要成分的水垢,其中CaS04>50×10-2。
3.硅酸鹽水垢:當水垢中的Si02>20×10-2時,屬于這類水垢。
4.混合水垢:這種水垢有兩種組成形式:一種是鈣簇的碳酸鹽、硫酸鹽、硅
酸鹽以及氧化鐵等組成的混合物,難以分出哪一種是主要成分;另一種是各種
水垢以夾層的形式組成為一體,所以也很難指出哪一種成分是主要的。表7-9
給出了各種水垢的定性鑒別方法。
三、水垢的危害水垢的導熱性一般都很差。不同的水垢因其化學組成不同,內
部孔隙不同,水垢內各層次結構不同等原因,導熱性也各不相同。各種水垢的
導熱系數如表7-10所示。水垢的導熱系數大約僅為鋼材板的導熱系數的1×
10-1~1×10-2。這就是說假設有0.lmm厚的水垢附著在金屬壁上,其熱阻
相當于加厚了幾毫米到幾十毫米。水垢的導熱系數很低是水垢危害大的主要原
因。
水垢的危害可歸納如下:
1.浪費燃料、降低鍋爐熱效率
因為水垢的導熱系數比鋼材的導熱系數小數十倍到數百倍。因此鍋爐結有水垢時
,使鍋爐受熱面的傳熱性能變差,燃料燃燒所放出的熱量不能有效地傳遞到鍋
爐水中,大量的熱量被煙氣帶走,造成排煙溫度升高,排煙熱損失增加,鍋
爐的熱效率降低。在這種情況下,為保證鍋爐的參數,就必須更多投加燃料
,提高爐膛的溫度和煙氣溫度,因此造成燃料浪費。有人估算,鍋爐受熱面上
結有1mm厚的水垢,浪費燃料約3~5。
2.影響鍋爐安全運行
鍋爐水垢常常生成在熱負荷很高的鍋爐受熱面上。因水垢導熱性能很差,導
致金屬管壁局部溫度大大升高。當溫度超過了金屬所能承受的允許溫度時,金
屬因過熱而蠕變,強度降低,在鍋爐工作壓力下,金屬會發生鼓包、穿孔和
破裂、影響鍋爐安全運行。
3.水垢能導致垢下金屬腐蝕
鍋爐受熱面內有水垢附著的條件下,從水垢的孔、縫隙滲入的鍋水,在沉
積的水垢層與鍋爐受熱面之間急劇蒸發。在水垢層下,鍋水可被濃縮到很高濃
度。其中有些物質在高溫高濃度的條件下會對鍋爐受熱面產生嚴重腐蝕,如
NaOH等。結垢、腐蝕過程相互促進,會很快導致金屬受熱面的損壞,以致使鍋
爐發生爆管事故。
4.降低鍋爐出力
鍋爐結垢后,由于傳熱性變差,要達到鍋爐額定蒸發量或額定產熱量,就
需要多消耗燃料。但隨著結垢厚度的增加,以及爐膛容積的爐排面積是一定的,
燃料消耗受到限制,因此鍋爐的出力就會降低。
5.結垢會降低鍋爐使用壽命
鍋爐受熱面上的水垢,必須徹底清除才能保證鍋爐安全經濟運行。無論人工、機
械、還是采用化學藥品除垢都會影響鍋爐的使用壽命。
四、水垢的清除
1.人工除垢
這種方法要*人工錘、刮、鏟籌清除水垢,最后沖洗排盡。此方法除垢效率低、
勞動強度大,隨著化學清洗技術的提高,目前很少使用。
2.機械除垢
依*專門的清洗工具,如帶有電機、鋼絲軟帶的電動洗管器。清除水垢的物
理過程是:當轉軸上的鏡刀因電動機驅動,與軟軸一起轉動時,鏡刀和水垢
接觸,鏡刀不僅跟軟軸轉,同時也沿管壁移動,將水垢研碎研細、剝落。直
徑為35~100mm的管內水垢,均可清除。
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