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水垢的形成，危害及其清除

发布时间：2009/10/27 阅读次数：1606 字体大小: 【小】【中】【大】

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水垢的形成，危害及其清除

鍋爐給水中溶有的鈣、鎂鹽類等雜質，在鍋爐執行中，隨爐水濃縮溫度的升高而析出。 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。 析出鈣鎂類雜質，可在鍋爐的受熱面上形成各種不同密度和不同成分的固體附著物，這些固體附著物稱為水垢。 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。

1 、水垢的種類 1 、水垢的种类

（一）堿土金屬垢：包括以鈣為主要成分的垢，如硫酸鈣垢、硅酸鈣垢、碳酸鈣垢等，以鎂為主要成分的，如氫氧化鎂垢、磷酸鎂垢等。 （一）堿土金属垢：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）鐵垢：包括以鐵為主要成分的垢，有氧化鐵垢、磷酸鹽鐵垢和硅酸鹽鐵垢。 （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）鋁垢：是以鋁為主要成分的垢，如硅酸鋁垢。 （三）铝垢：是以铝为主要成分的垢，如硅酸铝垢。

（四）銅垢：是以金屬銅為主要成分的垢。 （四）铜垢：是以金属铜为主要成分的垢。

硫酸鈣垢堅硬而緻密，在低壓鍋爐裝置上，主要以半水合物或石膏的形式沉澱附著；在鍋爐本體中，以無水化合物的形式沉澱附著。 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。

硅酸鈣垢主要在鍋爐熱負荷較大的受熱面上形成，它沉澱為硅灰石，垢的硬度較大，導熱性很差，能牢固地粘附在受熱面上。 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。

碳酸鹽垢有著不同的特性，它既可以是堅硬的水垢，又可以是鬆軟的水渣。 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。

當爐水進行微弱蒸發時，碳酸鹽常沉澱成堅硬的結晶狀水垢。 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。

當爐水進行劇烈沸騰時，碳酸鹽又常常沉澱為水渣。 当炉水进行剧烈沸腾时，碳酸盐又常常沉淀为水渣。

氫氧化鎂和磷酸鎂易粘附在鍋爐壁上，形成二次水垢。 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堿土金屬垢（達９０％），還有鐵垢、鋁垢、銅垢等和金屬腐蝕產物及有機物等。 水垢成分中大部分是堿土金属垢（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為兩種：一是鹽類雜質在受熱面上直接結晶而形成的一次水垢；一是易粘附在受熱面上的水渣，再次產生二次水垢。 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。

水渣分為兩種，除一種水渣易粘附在受熱面上，形成難以用機械方式除去的二次水垢外，還有一種水渣呈流動狀態不易粘附在受熱面上，執行中可按照排汙方法將其排出。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。

由此看來，不論是一次水垢，還是二次水垢或水渣的形成程序，都是在一定環境和一定條件下形成的，互相牽連，互相制約，所以不可忽視。 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 2 、水垢的形成

水垢和水渣的形成是一個複雜的物理化學程序，這個程序分為兩步： 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：

第一步為鹽類雜質由過飽和溶液中析出； 第一步为盐类杂质由过饱和溶液中析出；

第二步為結晶出來的鹽類雜質附著在金屬受熱面上，形成水垢或懸浮在溶液中成為水渣。 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。 這個程序的第一步容易理解，因為鍋爐在執行程序中，爐水由于受熱而蒸發濃縮，致使鹽類雜質達到溶解極限，即溶度積。 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。 如果鹽類陰、陽離子的濃度乘積超過其溶度積，此鹽類雜質便會從過飽和溶液中析出。 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，鹽類將繼續溶解。 反之，盐类将继续溶解。

在鍋爐執行程序中，水中鹽類超過溶度積的原因有以下三點： 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）鍋爐裝置中水的蒸發濃縮，致使爐水中鹽類雜質濃度升高，組建達到過飽和狀態。 （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）熱力裝置在加熱程序中，某些離子發生化學變化而形成一種難溶的化合物，如水加熱到６０～７０攝氏度以上時，重碳酸根轉變成碳酸根。 （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６０～７０摄氏度以上时，重碳酸根转变成碳酸根。 水的溫度越高，重碳酸根轉變成碳酸根越多，這樣使易溶的重碳酸鹽產生了難溶的碳酸鹽。 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）某種鹽類（如鈣、鎂鹽）的溶解度隨溫度的升高而降低，因此在接近受熱面的水中，此種鹽類首先應超過溶度積而析出。 （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。

第一步所形成的過飽和狀態溶液很不穩定，開始時是治安過飽和溶液中發生鹽類結晶核心上，極小的微粒逐漸長大成顆粒，最後形成粗結晶體或絮狀的水垢或水渣。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，不僅與鹽類物質的化學成分有關，而且還取決於鹽類雜質和受熱面之間物理化學因素。 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。 如果金屬受熱面粗糙並伴有凸瘤包時，便會成為過飽和溶液產生固態的結晶核。 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。 金屬受熱面氧化層有相當大的附著力，它可成為金屬壁與析出結晶沉澱物的粘結中間層。 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，金屬表面粗糙或覆寫一層氧化物時，鹽類雜質沉澱出來將主要成為水垢。 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，在光潔的受熱金屬面上，則多呈水渣。 反之，在光洁的受热金属面上，则多呈水渣。

3 、水垢的危害 3 、水垢的危害

水垢直接威脅鍋爐裝置的安全和鍋爐的使用壽命，因為水垢的導熱係數很小。 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。 水垢的導熱係數比金屬的導熱係數小幾百倍。 水垢的导热系数比金属的导热系数小几百倍。 因此，即使在受熱面上形成不太厚的水垢，也會由於熱阻大，使其導熱效率降低，造成熱損失，浪費燃料。 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。 實踐証明，鍋爐受熱面結有 1 公釐的水垢，能使煤的消耗增加 1.5 ～２％左右。 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 1.5 ～２％左右。 由於受熱面上結有水垢，會使金屬管壁局部過熱，當壁溫超過其工作允許極限溫度時，會使管子鼓包，嚴重的會引起鍋爐爆管事故，使人身安全受到威脅。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。 水垢是一種複雜的鹽類，其中含有鹵素離子，在高溫下對鐵有腐蝕作用。 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。 通過對鐵質水垢的分析，可知它含鐵量達２０～３０％左右。 通过对铁质水垢的分析，可知它含铁量达２０～３０％左右。 水垢侵蝕金屬會使鍋爐內壁變脆，並不斷向鍋爐深處腐蝕。 水垢侵蚀金属会使锅炉内壁变脆，并不断向锅炉深处腐蚀。 由於清除水垢要停爐、消耗人力、物力，以及造成鍋爐的機械損傷和化學腐蝕。 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質處理工作中必須解決的問題。 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 五，水垢的去除方案

（一）機械除垢法：當爐內有水垢或水渣時，停爐後放掉爐石，使鍋爐冷卻，用水沖洗或用螺旋鋼絲刷清除。 （一）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，用水冲洗或用螺旋钢丝刷清除。 如果水垢很堅硬，可用電力或水力帶動的洗管器來清洗。 如果水垢很坚硬，可用电力或水力带动的洗管器来清洗。 此法只適用於清洗鋼管，不適用於清洗銅管，因為洗管器容易將銅管損傷。 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：用酸清洗水垢可用鹽酸、磷酸、鉻酸及氫氟酸，但不能用硫酸。 （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。 因為硫酸與水接觸時，在水垢表面產生硫酸鈣硬膜，使膜下的水垢不易接觸到酸液。 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。 磷酸和鉻酸雖然比鹽酸有效，但由于價格太貴，所以一般都用鹽酸。 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。 鹽酸只能清洗碳酸鹽水垢，酸洗時產生的氯化鎂和氯化鈣溶解度很大，容易除去，並伴有二氧化碳產生，有攪拌鹽酸液的作用。 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。 對于純硅酸鹽水垢，可使用氫氟酸清洗。 对于纯硅酸盐水垢，可使用氢氟酸清洗。 酸如果鍋爐中以硫酸鹽和硅酸鹽為主的混合水垢，也可使用鹽酸清洗。 酸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。 酸洗的作用在於用酸溶液溶解水垢與金屬壁間的氧化鐵層，使酸接觸到金屬，從而產生氫氣泡使水垢脫落。 酸洗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。 它與鹽酸鹽垢的鹽酸清洗道理不同。 它与盐酸盐垢的盐酸清洗道理不同。 酸洗時，一般控制鹽酸溶液濃度為 3 ～ 5 ％，也可根據水垢的厚度來確定。 酸洗时，一般控制盐酸溶液浓度为 3 ～ 5 ％，也可根据水垢的厚度来确定。 組態鹽酸液時，應注意市售鹽酸濃度不同，要經過換算後再配製。 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。 用酸洗的缺點是，鹽酸對金屬有腐蝕作用。 用酸洗的缺点是，盐酸对金属有腐蚀作用。 酸液的濃度越大，溫度越高，對金屬的腐蝕性就越大。 酸液的浓度越大，温度越高，对金属的腐蚀性就越大。 因此，為了保護金屬在酸洗時不受腐蝕，必須在酸液中加入抑制劑。 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。 抑制劑的種類很多，每種抑制劑都在一定條件下才有效。 抑制剂的种类很多，每种抑制剂都在一定条件下才有效。 用鹽酸酸洗時，國內普通使用 02 －抑制劑。 用盐酸酸洗时，国内普通使用 02 －抑制剂。

鍋爐進行酸洗時 , 應注意一下幾點 : 锅炉进行酸洗时 , 应注意一下几点 :

1. 為保証酸洗效果，酸洗中 , 應不斷攪動酸液。 1. 为保证酸洗效果，酸洗中 , 应不断搅动酸液。 可採用耐酸泵進行灌注式酸洗，強迫酸液在鍋爐中回圈。 可采用耐酸泵进行灌注式酸洗，强迫酸液在锅炉中回圈。 如果採用靜置浸泡式酸洗，應將酸液加溫到 50 ～ 700C, 利用酸和水垢作用產生的二氧化碳氣泡進行攪動，以充分發揮酸液的作用。 如果采用静置浸泡式酸洗，应将酸液加温到 50 ～ 700C, 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。

2. 在酸洗程序中，應對進出鍋爐的酸液進行化驗，以便正確判斷酸洗結束時間。 2. 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。 如果排出的酸液濃度大幅降低，需要補充新酸液；如果酸液濃度下降漸緩，而且逐漸穩定，表明酸洗完畢。 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。

3. 酸洗完畢，先放出酸液，再用清水沖洗，然後將水加滿，並加入水容量 0.3 ％左右的氫氧化鈉（先將氫氧化鈉溶於水再注入），煮沸 0.5 ～ 1 小時，以中和餘酸。 3. 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 0.5 ～ 1 小时，以中和余酸。 放出堿液後，再用清水沖洗一兩次即可。 放出堿液后，再用清水冲洗一两次即可。

（三）鹼洗除垢法：用堿洗不能清除碳酸鹽水垢，因為鹼對碳酸鹽水垢不起作用。 （三）碱洗除垢法：用堿洗不能清除碳酸盐水垢，因为碱对碳酸盐水垢不起作用。 用鹼主要是清除硫酸鹽和硅酸鹽水垢，還可以清除硫酸鹽和硅酸鹽的混合水垢。 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，而是使水垢軟化，再用機械的方法清除。 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。 鹼洗除垢法所用的藥劑有碳酸鈉和氫氧化鈉兩種。 碱洗除垢法所用的药剂有碳酸钠和氢氧化钠两种。 如果使用磷酸三鈉，不但能清除硫酸鹽和氫氧化鈉沒噸水 2 ～ 4 公斤，濃度 0.2 ～ 0.4 ％；磷酸三鈉每噸水 3 ～ 5 公斤，濃度 0.3 ～ 0.5 ％。 如果使用磷酸三钠，不但能清除硫酸盐和氢氧化钠没吨水 2 ～ 4 公斤，浓度 0.2 ～ 0.4 ％；磷酸三钠每吨水 3 ～ 5 公斤，浓度 0.3 ～ 0.5 ％。 鹼洗時用藥量為：碳酸鈉每噸水 10 ～ 20 公斤，濃度 1 ～ 2 ％，氫氧化鈉每噸水 2 ～ 4 公斤，濃度 0.2 ～ 0.4 ％；磷酸三鈉每噸水 3 ～ 5 公斤，濃度 0.3 ～ 0.5 ％。碱洗时用药量为：碳酸钠每吨水 10 ～ 20 公斤，浓度 1 ～ 2 ％，氢氧化钠每吨水 2 ～ 4 公斤，浓度 0.2 ～ 0.4 ％；磷酸三钠每吨水 3 ～ 5 公斤，浓度 0.3 ～ 0.5 ％。 鹼洗也是不升壓的長時間煮爐，一般不少於 24 小時，最多可以達 40 小時。 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。 鹼煮後要立即沖掉泥渣，並開啟鍋爐進行機械除垢，否則泥渣重新硬化，難以清除。 碱煮后要立即冲掉泥渣，并开启锅炉进行机械除垢，否则泥渣重新硬化，难以清除。

此發作業簡單，但比酸洗效果差，而且煮爐時間長，藥劑耗量大。 此发作业简单，但比酸洗效果差，而且煮炉时间长，药剂耗量大。

六、提出建議 六、提出建议

根據我們的調查和所得的結論，我們提出以下幾點建議，以更好地進行生產和保護有限資源。 根据我们的调查和所得的结论，我们提出以下几点建议，以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。 1. 经常清除水垢，保持锅炉的热高传导性。

2. 對進入鍋爐內部的水進行處理，使化學成分在進入鍋爐之前就去除它。 2. 对进入锅炉内部的水进行处理，使化学成分在进入锅炉之前就去除它。

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