水垢的形成机理、类型和清洗对策.doc

专业技术资料分享 PAGE WORD资料 下载可编辑 水垢的形成机理 工业锅炉在使用过程中，由于给水水质不符合要求，以及操作管理不善等原因，在锅筒、管壁及汽包等部位会产生水垢，水垢形成的机理是比较复杂的。 2.1 给水水质 工业锅炉几乎都是以原水或软化水作为给水，给水使锅炉产生水垢的原因比较多。水垢的形成过程是难溶盐的沉积过程，当炉水温度升高时，炉水中的盐类发生浓缩，当其浓度超过该温度下的溶解度时就会产生沉积；有些盐类，如硫酸钙、硫酸镁、磷酸钙等则随温度升高溶解度下降并析出；在炉水中，当二氧化硅的浓度对碱度而言偏高时也会析出；而可溶性重碳酸盐，如碳酸二氢钙、碳酸二氢镁则受热分解，产生难溶性盐也会导致沉积。 如： 水垢产生的严重程度与给水水质有着非常密切的关系，锅炉给水分原水与软化水。 原水：也称生水，是未经任何处理的天然水(如江河水、湖水、地下水等)，一般由自备水源(地面水或地下水)或城市供水网取得，这种水水质差别很大，城市或市郊取用经过过滤处理的自来水水质较稳定，直接采用地下水的水质硬度大。有些单位取用附近未经过滤处理的江河水，水质不稳定，水中含有悬浮物、胶体物质及各种溶解性杂质，尤其是下雨季节，水中混有泥砂，水是黄色浑浊的。我们曾遇见过某厂在雨天用这种水作给水，使用这种水的锅炉极易沉积泥砂垢或泥砂与水垢结成一体的混合垢。 软化水：常用钠离子交换水或炉内处理水，前者应用最多。经钠离子交换树脂处理的水，其硬度一般能满足工业锅炉的要求，司炉中只要定时排污，水垢不易沉积。但是有些单位，因为水处理设备容量小，处理的水量不足，有时则向炉内补充部分原水，从而加快了水垢的沉积。 采用炉内加药处理的水，往往由于加药量不足或加药不及时及排污不严格等原因，水的硬度和碱度不易控制，使用这种水较使用离子交换水的锅炉更易产生水垢。当采用磷酸盐作为水处理剂时，还可能产生硬的粘附着的褐色磷酸铁垢。 2.2 腐蚀及腐蚀产物 锅炉在使用过程中，受锅水中溶解氧、水垢及水渣、酸、碱、盐及温度等因素的影响，会产生各种形式的腐蚀。制糖厂的锅炉有其固有的特点，每年使用时间短(4～5个月)，停炉时间长(7～8个月)，停炉期间未加保护，从而加速了它的腐蚀。腐蚀的基本形式是电化学过程，即铁失去电子而生成离子如：腐蚀产物的类型则与腐蚀因素有关。 溶解氧无论在中性、碱性或酸性介质中都可引起阴极去极化作用而导致钢铁的腐蚀，使其表面形成比较疏松的氢氧化物或四氧化三铁腐蚀产物，如： (在中性、碱性介质中) (在酸性介质中) 在垢层下极易产生沉积物下腐蚀，此种腐蚀根据情况不同可出现碱腐蚀和酸腐蚀，前者腐蚀产物主要成分也是铁的氧化物，但严重的碱腐蚀可引起金属的苛性脆化。酸腐蚀是氢的去极化作用(2H++2e→H2)，腐蚀产物主要是可溶性盐。 锅炉金属在高温下直接氧化或与含氧物质相互作用引起高温腐蚀，以及热水锅炉因温差变化造成的腐蚀，其腐蚀产物均是铁的氧化物，铁的氧化物的颜色有黑色、黄褐色及砖红色不等，因此有些锅炉炉膛、汽包等内表面呈红褐色等。 2.3 管理方面 锅炉操作和管理不善也会产生或加速垢的形成，操作和管理含义颇多，比较而言，以水处理和司炉操作最重要，水处理管理不严，水质经常或有时达不到质量指标，就会加速水垢的形成。司炉时不定时排污，同样会加速水垢的产生。 水垢类型及清洗对策 水垢(包括水渣、泥垢、腐蚀产物等)类型及其化学清洗对策概括如下： 3.1 碳酸盐水垢 主要成分为钙和镁的碳酸盐，以碳酸钙为主，质量分数常在50%以上。这种水垢为白色，比较疏松，可溶于酸特别是盐酸。例如某糖厂锅炉水垢为疏松的白色片状，轻压即成碎末，放入稀盐酸中产生大量气泡，酸中可溶成分占70.5%(质量百分数)，不溶成分在酸液中呈粉状，沉于容器底部，这是比较典型的碳酸盐水垢。大量试验和生产实践证明，这类水垢易于除去。可选用以下任何一种方法进行清洗。 3.1.1 酸洗 碳酸盐遇酸分解，生成可溶性盐和二氧化碳，如用盐酸则反应方程为： 去垢剂可用单一的盐酸或氨基磺酸或盐酸与柠檬酸等有机酸的混合酸，并加入适量缓蚀剂，酸的浓度与垢厚度的关系见表1。 表1 酸浓度与垢层厚度的关系 水垢厚度 /mm 盐酸（或氨基磺酸） 浓度/g·L-1 缓蚀剂用量占清洗液用量的质量分数（%） 5 60 0.4 5~10 80 0.6 10 120 0.8 清洗温度为室温或加热至50～60℃，清洗方式可采