锅炉水处理结垢与防腐

结垢与防腐
第一节锅炉水垢的结生和清除
锅炉结垢的原因及其危害
锅炉结垢的原因
给水进入省煤器和锅炉后，水温逐渐升高，促使水中的某些钙、镁盐类的溶解度下降，当达到饱和程度以后，温度继续升高，便有盐类物质沉淀出来成为水垢。

水在锅内不断蒸发成蒸汽，但蒸汽中很少带走盐类物质，因此，难溶的盐类物质便在锅水中不断浓缩，当浓缩到一定程度时，便沉淀出来成为水垢。

水在被加热和蒸发的过程中，水中的碳酸氢钙、碳酸氢镁等钙镁盐类因发生化学反应，从易溶于水的物质转变成难溶于水的碳酸钙、氢氧化镁等物质而析出成为水垢。

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、内部孔隙或缝隙不同、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8-l所示。

水垢的导热系数大约仅为钢材导热系数1／10一1／100。

这就是说，假设有0.1mm厚的水垢附着在金属壁上，其热阻相当于钢管加厚了几mm到几十mm。

水垢的导热系数很低是水垢危害性大的主要原因。

表8-1 钢和各种水垢的平均导热系数
名称
导热系数λ[W/(m·℃)]
钢材
46.40～69.60
碳黑
0.069～0.116
氧气铁垢
0.116～0.232
硅酸钙垢
0.058～0.232
硫酸钙垢
0.58～2.90
碳酸钙垢
0.58～6.96
水垢的危害可归纳如下：
1、浪费燃料、降低锅炉热效率。

水垢会降低锅炉和热交换设备的传热效率，增加热损失。

这是因为水垢的导热性差，严重阻碍传热所致。

有人估算，锅炉的水冷壁管内结垢1mm厚，燃煤消耗量大约增加10％。

2、影响锅炉安全运行。

水垢能引起锅炉水冷壁管的过热，导致管子鼓包和爆管事故。

锅炉的水垢常常生成在热负荷很高的水冷壁管上，因水垢的导热性很差。

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。

在管内工作压力下，金属管会发生鼓包、穿孔和破裂，引起锅炉的爆管典故。

3、水垢能导致垢下金属腐蚀。

锅炉水冷壁管内行水垢附着的条件下，从水垢的孔、缝隙渗入的锅水，在沉积的水垢层与管壁之间急剧蒸发。

在水垢层下，锅水可被浓缩到很高的浓度。

其中，有些物质在高温高浓度的条件下会对管壁金属发生严重的腐蚀，如NaOH等。

结垢、腐蚀过程相互促进，会很快导致水冷壁管的损坏，以致锅炉发生爆管事故。

4、降低锅炉出力。

锅炉结垢后，由于传热性变差，要达到锅炉额定出力，就需要多消耗燃料。

炉膛容积及炉排面积是一定的，燃料消耗受到限制，因此锅炉的出力就会降低。

5、降低锅炉使用寿命。

水垢结生得太快太多，迫使锅炉不得不提前检修。

为了保证生产的安全，避免生产中突然发生事故，不得不把锅炉或热力设备停下来，进行检修检查，并用化学清洗的方法清除水垢。

检查或除垢工作还会增加设备检修工作量和检修费用，延长停用和检修时间，从而降低锅炉实际运行时间，造成较大经济损失。

为了防止锅炉结垢，必须通过有效的水处理措施，严格控制锅炉给水的水质，符合相关标准的要求，同时在锅炉运行的全过程始终对锅水品质进行严格的监督，确保锅炉安全、经济、稳定运行。

水垢的种类、性质及其鉴别方法
水垢的种类与性质
碳酸盐水垢：主要成分是钙、镁的碳酸盐，多呈白色或灰白色。

硫酸盐水垢：主要成分是硫酸钙，多呈白色或黄白色，特别坚硬、密
实，手感滑腻。

硅酸盐水垢：成分比较复杂，主要是硅酸钙、硅酸镁等硅酸化合物，多呈灰白色或灰褐色。

氧化铁垢：主要成分是铁的氧化物，多呈灰黑色或棕褐色，质地疏松；赤铁垢（三氧化二铁）为高温氧化产物，质地较致密。

混合水垢：是由上述各种水垢组成的混合物，因而颜色复杂，但可以分出层次。

油垢：成分很复杂，但油脂含量在5%以上，多呈黑色，表面不光滑，有坚硬的，也有疏松的。

水垢的鉴别方法
碳酸盐为主的水垢鉴别
取灰白色或白色固体垢样，放入小烧杯中，加入5%到8%盐酸，垢样大部分溶解并产生大量气泡，即二氧化碳，反应结束后溶液中酸不溶物较少。

硫酸盐为主的水垢鉴别
取黄白色或白色固体垢样，放入小烧杯中或试管中，加入盐酸，垢样溶解很少，无气泡或很少气泡产生，在酸溶液中加入10%的氯化钡溶液数滴，溶液混浊，有大量白色沉淀物（硫酸钡）生成。

硅酸盐为主的水垢鉴别
垢样呈灰白色，常温下在盐酸溶液中几乎不溶解，加热后除二氧化硅外其他成分部分的缓慢溶解。

有透明状三氯沉淀物，加入1%氟化氢或氟
化钠可有效溶解。

氧化铁为主的水垢鉴别
垢样呈棕褐色，常温下在稀盐酸中可缓慢溶解，溶液呈黄绿色，加氢氟酸或者在硝酸中能够较快溶解，溶液呈黄色。

混合水垢鉴别
将垢样放入稀盐酸中可部分溶解，产生气泡及二氧化碳，且溶液中有残留水垢的碎片或泥状物，可再加氟化氢或氟化钠，残留碎片可溶解。

油垢鉴别
将垢样研碎，加入乙醚后溶液呈黄绿色。

常用的除垢方法及其适用条件和要求
锅炉常用的除垢方法有机械除垢法、栲胶除垢法和化学清洗除垢法三种，其中以化学清洗除垢法的效果最佳，被普遍采用。

锅炉常用的除垢方法：
（1）积机械除垢法
又称人工除垢法，即使用扁铲、钢丝刷和机动吸管器等工具将水垢剥离后除去，该法可能损伤锅炉金属表面，应尽量少采用和不采用。

（2）栲胶除垢法
即用栲胶溶液使水垢疏松脱落，该法对某些难溶的水垢彻底清除，因此较少采用。

（3）化学清洗除垢
包括酸洗除垢和碱洗除垢两种方法。