水的结垢与防治

在什么情况下水容易结垢，汽包、水管容易腐蚀?

用锅炉、水壶等容器烧水或供应蒸汽时，硬水中溶解的钙、镁碳酸氢盐受热分解，析出白色沉淀物，渐渐积累附着在容器上，叫结垢。锅炉结垢，不但多耗燃料，且易造成局部过热，引起。锅炉给水进行预先软化可防止结垢。

根据结垢层沉积的机理，可将污垢分为颗粒污垢、结晶污垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、生物污垢等。

1）颗粒污垢：悬浮于流体的固体微粒在换热表面上的积聚。

这种污垢也包括较大固态微粒在水平换热面上因重力作用

形成的沉淀层, 即所谓沉淀污垢和其他胶体微粒的沉积。

2）结晶污垢: 溶解于流体中的无机盐在换热表面上结晶而

形成的沉积物, 通常发生在过饱和或冷却时。典型的污垢如

冷却水侧的碳酸钙、硫酸钙和二氧化硅结垢层。

3）化学反应污垢：在传热表面上进行化学反应而产生的污

垢，传热面材料不参加反应，但可作为化学反应的一种催化剂。4）腐蚀污垢：具有腐蚀性的流体或者流体中含有腐蚀性的

杂质对换热表面腐蚀而产生的污垢。通常，腐蚀程度取决于流体中的成分、温度及被处理流体的pH值。

5）生物污垢：除海水冷却装置外，一般生物污垢均指微生

物污垢。其可能产生粘泥，而粘泥反过来又为生物污垢的繁殖提供了条件，这种污垢对温度很敏感，在适宜的温度条件下，生物污垢可生成可观厚度的污垢层。

6）凝固污垢：流体在过冷的换热面上凝固而形成的污垢。

例如当水低于冰点而在换热表面上凝固成冰。温度分布的均匀与否对这种污垢影响很大。

防止结垢的技术应考虑以下几点：1）防止结垢形成；2）防止结垢后物质之间的粘结及其在传热表面上的沉积；3）从传热表面上除去沉积物O

防止结垢采取的措施包括以下几个方面:

1设计阶段应采取的措施

在换热器的设计阶段，考虑潜在污垢时的设计，应考虑如下

6个方面：1）换热器容易清洗和维修（如板式换热器）；2）

换热设备安装后，清洗污垢时不需拆卸设备，即能在工作现场进行清洗；3）应取最少的死区和低流速区；4）换热器内流速分布应均

匀，以避免较大的速度梯度，确保温度分布均匀（如折流板区）；5）在保证合理的压力降和不造成腐蚀的前提下，提高流速有助于减少污垢；6）应考虑换热表面温度对污垢形成的影响。

2运行阶段污垢的控制

1）维持设计条件由于在设计换热器时，采用了过余的换热面积，在运行时，为满足工艺需要，需调节流速和温度，从而与设计条件不同，然而应通过旁路系统尽量维持设计条件

（流速和温度）以延长运行时间，推迟污垢的发生。2）运行参数控制在换热器运行时，进口物料条件可能变化，因此要定期测试流体中结垢物质的含量、颗粒大小和液体的

pH值。3）维修措施良好换热设备维修过程中产生的焊点、划痕等可能加速结垢过程形成，流速分布不均可能加速腐蚀，流体泄漏到冷却水中，可为微生物提供营养，对空气冷却器周围空气中灰尘缺少排除措施，能加速颗粒沉积和换热器的化学反应结垢的形成。用不洁净的水进行水压试验，可引起腐蚀污垢的加速形成。4）使用添加剂针对不同类型结垢机理，可用不同的添加剂来减少或消除结垢形成。如生物灭剂和抑制剂、结晶改良剂、分散剂、絮凝剂、缓蚀剂、化学反应抑制剂和适用于燃烧系统中防止结垢的添加剂等。5）减少流体中结垢物质浓度通常，结垢随着流体中结垢物质浓度的增加而增强，对于颗粒污垢可通过过滤、凝聚与沉淀来去除；对于结疤类物质，可通过离子交换或化学处理来去除；紫外线、超声、磁场、电场和辐射处理紫外线对杀死细菌非常有效，超强超声可有效抑制生物污垢，现在的研究还有磁场、电场和辐射处理装置，结论有待进一步研究。

3化学或机械清洗技术

化学清洗技术是一种广泛应用的方法，有时在设备运行时, 也能进行淸洗，但其主要缺点是化学清洗液不稳定，对换热器和连结管处有腐蚀。机械清洗技术通常用在除去壳侧的污垢，先将管束取出，沉浸在不同的液体中，使污垢泡软、松动，然后用机械方法除去垢层。

4机械在线除垢技术

1）使用磨粒在流体中加入固体颗粒来摩擦换热器表面，以

清除污垢，但对换热器表面易产生腐蚀。2）海绵胶球连续除垢主要应用于电站凝汽器中冷却水侧的污垢清除，海绵胶球在换热器管内通过泵打循环，胶球比管子直径略大，通过管子的每只胶球轻微地压迫管壁，在运动中擦除沉积物。3）自动刷洗换热器管道刷洗设施由2个外罩和1个尼龙刷组成，外罩安装在每根管的两端，改变水流方向可使刷子沿管道前后推进刷洗。水流换向可使刷子沿管道前推刷洗。水流换向由压缩空气驱动并定时控制联结在管道上的四通阀来完成。

现从锅炉内表面氧和二氧化碳腐蚀现象分析腐蚀的机理，提出防治措施。

1腐蚀产生机理

由于锅炉是一种有极性的电解质，在水的极性分子的吸引下，钢材表面的一部分铁原子开始移入锅炉水而成为带正电的铁离子，

而钢材上保留多余的电子带负电荷。若铁离子不断进入锅炉水，则使钢板（管）上逐渐出现坑洞，产生腐蚀。其化学反应:

Fe+2H20二Fe (OH)2+H2T

2H2+02二2H20

4Fe (OH)2+02+2H20二4Fe (OH)31

另外，水中的溶解氧又是阴极去极化剂，即:

02+4e+2H20二40H

所以氧腐蚀速度与水中含氧量成正比。

由于溶解氧本身是阴极去极化剂，对金属的危害十分严重；而二氧化碳在水溶液中呈酸性，直接破坏金属表面保护

膜，加速了氧对金属的电化学腐蚀。

在天然水中，碱度主要由HC03的盐类［如Ca (HC03) 2、Mg(HC03) 2］组成，这些重碳酸盐(暂时硬度)在低压锅炉

中经过一系列的变化，在水中产生二氧化碳和碳酸，从而引起锅炉内表面腐蚀。特别是有些使用单位对原水不进行任何处理，直接送入锅炉，在锅炉内被加热的过程中，重碳酸盐被分解，产生沉淀物，即: